JP2000023290A - Ultrasonic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は超音波センサに関す
る。特に、自動車のバックソナーやコーナーソナー等に
使用される防滴型の超音波センサに関する。[0001] The present invention relates to an ultrasonic sensor. In particular, the present invention relates to a drip-proof ultrasonic sensor used for a back sonar or a corner sonar of an automobile.
【0002】[0002]
【従来の技術】超音波センサは、超音波を利用してセン
シングを行うものであり、圧電振動素子から超音波パル
ス信号を間欠的に送信し、周辺に存在する被検出物から
の反射波を圧電振動素子で受信することにより物体を検
知するものである。この種の超音波センサとしては、従
来より図1に示す構造のものが用いられている。すなわ
ち、この超音波センサ1は、金属で形成された有底筒状
ケース2の底面が振動板3となっており、振動板3の内
側に、両主面に素子電極4a,4bの形成された圧電振
動素子5が貼り付けられた構造となっている。圧電振動
素子5に形成された素子電極4a,4bからケース2外
部への電気的引き出しは、入出力端子となるリード線
6,6によって行われる。一方のリード線6は、半田付
けにより、圧電振動素子5の、振動板3と接しない側の
素子電極4aに接続されている。他方のリード線6は金
属製のケース2の所定の位置に半田付けされていて、金
属製のケース2を通じて、圧電振動素子5の他方の(振
動板3と接する側の)素子電極4bに導通している。ま
た、圧電振動素子5よりも外側において、振動板3の内
面外周部には、全周にわたって弾性接着剤7が塗布され
ている。2. Description of the Related Art An ultrasonic sensor performs sensing using an ultrasonic wave, intermittently transmits an ultrasonic pulse signal from a piezoelectric vibrating element, and reflects a reflected wave from an object to be detected present in the vicinity. The object is detected by receiving the signal by the piezoelectric vibrating element. As this type of ultrasonic sensor, a sensor having the structure shown in FIG. 1 has been conventionally used. That is, in the ultrasonic sensor 1, the bottom surface of the bottomed cylindrical case 2 formed of metal is the diaphragm 3, and the element electrodes 4 a and 4 b are formed on both main surfaces inside the diaphragm 3. The piezoelectric vibrating element 5 is attached. Electrical extraction from the element electrodes 4a and 4b formed on the piezoelectric vibration element 5 to the outside of the case 2 is performed by lead wires 6 and 6 serving as input / output terminals. One lead wire 6 is connected to the element electrode 4 a of the piezoelectric vibration element 5 on the side not in contact with the vibration plate 3 by soldering. The other lead wire 6 is soldered to a predetermined position of the metal case 2, and is electrically connected to the other (the side in contact with the diaphragm 3) element electrode 4 b of the piezoelectric vibrating element 5 through the metal case 2. are doing. An elastic adhesive 7 is applied to the entire outer periphery of the inner surface of the diaphragm 3 outside the piezoelectric vibration element 5.
【0003】このような構成の超音波センサ1は、以下
のように動作する。すなわち、リード線6,6に駆動電
圧を印加し、圧電振動素子5を振動させる。この振動と
連動して有底筒状ケース2の振動板3が膜振動し、図1
の矢印の方向に超音波を放射する。所定時間経過後、被
検出物から反射してきた超音波が振動板3を介して圧電
振動素子5に到達し反射信号に変換され、リード線6,
6から出力される。ここで、送信(駆動電圧の印加)か
ら受信(反射信号の検知)までの経過時間が計測され、
この検出結果から被検出物との距離が測定される。[0003] The ultrasonic sensor 1 having such a configuration operates as follows. That is, a driving voltage is applied to the lead wires 6 and 6 to vibrate the piezoelectric vibration element 5. In conjunction with this vibration, the diaphragm 3 of the bottomed cylindrical case 2 undergoes film vibration, and FIG.
Emit ultrasonic waves in the direction of the arrow. After a lapse of a predetermined time, the ultrasonic wave reflected from the object reaches the piezoelectric vibrating element 5 via the diaphragm 3 and is converted into a reflected signal.
6 is output. Here, the elapsed time from transmission (application of drive voltage) to reception (detection of a reflected signal) is measured,
From this detection result, the distance to the object is measured.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記のような構造の超
音波センサの検出範囲は、感度、残響特性、指向特性に
よって決定される。感度は検出範囲に関係し、超音波セ
ンサの感度を高くすると、微弱な反射波を検知すること
ができ、その結果検出範囲が広くなる。指向特性は検出
範囲を決めるものであって、指向特性を広く、あるいは
狭くすることによって所望の方位に位置する被検出物の
みを検知することができる。また、残響振動を抑制して
残響振動の持続時間を短くすることにより残響特性を向
上させれば、超音波を放射してから受信可能になるまで
の時間が短くなるので、近距離からの反射波の識別が可
能となり、その結果、近距離での検出を正確に行える。The detection range of the ultrasonic sensor having the above-described structure is determined by sensitivity, reverberation characteristics, and directional characteristics. Sensitivity is related to the detection range. When the sensitivity of the ultrasonic sensor is increased, a weak reflected wave can be detected, and as a result, the detection range is widened. The directional characteristics determine the detection range, and only the object to be detected located in a desired azimuth can be detected by widening or narrowing the directional characteristics. In addition, if the reverberation characteristics are improved by suppressing the reverberation vibration and shortening the duration of the reverberation vibration, the time from when the ultrasonic wave is emitted to when it can be received becomes shorter, so that the reflection from a short distance is obtained. Waves can be identified, and as a result, detection at a short distance can be performed accurately.
【0005】従来の超音波センサ1では、その残響振動
を抑制するため、図1に示すように、圧電振動素子5よ
りも外側において振動板3の内面外周部に、ディスペン
サによってリング状に弾性接着剤7を塗布し、付着させ
ている。このように振動板3の内面外周部に弾性接着剤
7を塗布する場合には、弾性接着剤7が振動板3の内周
側へ広がって圧電振動素子5に付着すると、振動板3の
振動振幅が小さくなり、微弱な反射波を検知できなくな
って超音波センサ1の感度が低下するので、圧電振動素
子5に弾性接着剤7を付着しないように注意する必要が
ある。また、残響振動を有効に抑制して近距離からの反
射波を識別できるようにするためには、ケース2の底面
と内周側面との両方に密着するよう、弾性接着剤7を塗
布しなければならない。[0005] In the conventional ultrasonic sensor 1, in order to suppress the reverberation vibration, as shown in FIG. 1, a ring is elastically attached to the inner peripheral portion of the diaphragm 3 outside the piezoelectric vibration element 5 by a dispenser. Agent 7 is applied and adhered. When the elastic adhesive 7 is applied to the outer peripheral portion of the inner surface of the diaphragm 3 as described above, when the elastic adhesive 7 spreads to the inner peripheral side of the diaphragm 3 and adheres to the piezoelectric vibrating element 5, the vibration of the diaphragm 3 Since the amplitude becomes small and a weak reflected wave cannot be detected and the sensitivity of the ultrasonic sensor 1 is reduced, it is necessary to take care not to attach the elastic adhesive 7 to the piezoelectric vibration element 5. Further, in order to effectively suppress reverberation vibration so that a reflected wave from a short distance can be identified, the elastic adhesive 7 must be applied so as to be in close contact with both the bottom surface and the inner peripheral side surface of the case 2. Must.
【0006】しかし、有底筒状をしたケース2の内部に
おいて、圧電振動素子5の素子電極4a,4bに付着せ
ず、また振動板3の内面とケース内周面に密着するよう
に、全周にわたって弾性接着剤7を塗布する作業は、非
常に難しいという問題があった。However, the inside of the bottomed cylindrical case 2 does not adhere to the element electrodes 4 a and 4 b of the piezoelectric vibrating element 5, and is completely adhered to the inner surface of the diaphragm 3 and the inner peripheral surface of the case. There is a problem that the operation of applying the elastic adhesive 7 over the circumference is very difficult.
【0007】次に、リード線6,6の線材としては、従
来の超音波センサ1では、柔らかいCu等の細線が使用
されている。リード線6,6としては、剛性の高い線材
を用いる方が、取扱いが容易で作業性が良好となり、共
振周波数や感度等の特性のばらつきも軽減される。しか
し、剛性の高い線材をリード線6,6として使用する場
合、その先端部を圧電振動素子5に当接させて電気的に
接続することになるが、そうすると、剛性の高い線材が
圧電振動素子5に当接するため、圧電振動素子5の振動
がリード線6,6を通じてケース2内部に漏れ出す、い
わゆる「振動漏れ」が生じ、超音波センサ1の残響特性
の劣化を招くことになる。これらの理由から、従来より
入出力用のリード線6,6には、柔らかい細線が使用さ
れている。Next, as a wire material of the lead wires 6 and 6, in the conventional ultrasonic sensor 1, a thin wire such as soft Cu is used. The use of wires having high rigidity as the lead wires 6 and 6 facilitates handling and improves workability, and reduces variations in characteristics such as resonance frequency and sensitivity. However, when wires having high rigidity are used as the lead wires 6, 6, the ends of the wires are brought into contact with the piezoelectric vibration element 5 for electrical connection. 5, the vibration of the piezoelectric vibrating element 5 leaks into the case 2 through the lead wires 6, that is, a so-called “vibration leak” occurs, which causes deterioration of the reverberation characteristic of the ultrasonic sensor 1. For these reasons, soft thin wires have conventionally been used for the input and output leads 6,6.
【0008】本発明は上記の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、超音波セン
サの残響特性を良好にして近距離検知を可能にするとと
もに超音波センサの製造を容易にすることにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and has as its object to improve the reverberation characteristics of an ultrasonic sensor to enable short-distance detection and to provide an ultrasonic sensor. The purpose is to facilitate manufacture.
【0009】[0009]
【発明の開示】本発明にかかる超音波センサは、有底筒
状をしたケースの底部を振動板となし、当該振動板の内
面に圧電振動素子を接合させ、ケースに一部を固定され
た第1の導電部材を圧電振動素子の一方電極に接続し、
第1の導電部材とは別な第2の導電部材を圧電振動素子
の他方電極に導通させ、第1の導電部材の、ケースへの
固定部分と圧電振動素子への接続部分との中間において
第1の導電部材に弾性材料を付着させたことを特徴とし
ている。ここで、弾性材料としては、例えば弾性接着
剤、弾性樹脂、発泡樹脂、ゴム材料などを挙げることが
できる。DISCLOSURE OF THE INVENTION In an ultrasonic sensor according to the present invention, a bottom of a cylindrical case having a bottom is formed as a diaphragm, a piezoelectric vibrating element is joined to an inner surface of the diaphragm, and a part is fixed to the case. Connecting the first conductive member to one electrode of the piezoelectric vibration element,
A second conductive member different from the first conductive member is conducted to the other electrode of the piezoelectric vibrating element, and the first conductive member is provided with a second conductive member in the middle of a portion fixed to the case and a portion connected to the piezoelectric vibrating element. An elastic material is adhered to the first conductive member. Here, examples of the elastic material include an elastic adhesive, an elastic resin, a foamed resin, and a rubber material.
【0010】このように、第1の導電部材の、ケースへ
の固定部分と圧電振動素子への接続部分との中間に弾性
材料を付着させると、圧電振動素子の振動が第1の導電
部材を伝わって弾性部材に吸収されるので、残響振動を
速やかに減衰させることができ、超音波センサの残響特
性を良好にすることができる。このためには、第1の導
電部材として、残響振動を伝えることができるだけの剛
性を必要とし、従来より用いられているような柔らかな
細線よりも適度に剛性の高いものを用いる必要がある。
例えば、剛性の高い線材からなる導電部材や薄い板材を
打ち抜いた導電部材などを用いる必要がある。しかし、
第1の導電部材の剛性が大きすぎると、検知動作するた
めの送信時の励起振動までが抑制される。従って、第1
の導電部材の剛性は適度な剛性とする必要がある。As described above, when the elastic material is attached between the fixed portion of the first conductive member to the case and the connection portion to the piezoelectric vibration element, the vibration of the piezoelectric vibration element causes the first conductive member to vibrate. Since it is transmitted and absorbed by the elastic member, reverberation vibration can be rapidly attenuated, and the reverberation characteristics of the ultrasonic sensor can be improved. For this purpose, the first conductive member needs to have sufficient rigidity to transmit reverberation vibration, and needs to have a moderately higher rigidity than a conventionally used soft thin wire.
For example, it is necessary to use a conductive member made of a highly rigid wire or a conductive member punched from a thin plate. But,
If the rigidity of the first conductive member is too large, even the excitation vibration at the time of transmission for the detection operation is suppressed. Therefore, the first
The conductive member needs to have an appropriate rigidity.
【0011】よって、本発明によれば、超音波センサの
残響特性を良好にし、遠距離はもちろん、近距離につい
ても正確に計測することが可能になる。しかも、従来の
ように振動板の外周部に弾性接着剤を塗布する方法と比
較すると、第1の導電部材の一部に弾性材料を付着させ
るだけでよく、超音波センサの製造を簡略にすることが
できる。Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the reverberation characteristics of the ultrasonic sensor and accurately measure not only long distances but also short distances. Moreover, as compared with the conventional method of applying an elastic adhesive to the outer peripheral portion of the diaphragm, it is only necessary to attach an elastic material to a part of the first conductive member, which simplifies the manufacture of the ultrasonic sensor. be able to.
【0012】また、本発明によれば、比較的剛性の高い
第1の導電部材を用いても超音波センサの残響特性を良
好にすることができるので、比較的剛性の高い第1の導
電部材を用いることにより、製造工程における取扱いが
容易で作業性が良好となり、共振周波数や感度等の特性
のばらつきも軽減できる。Further, according to the present invention, the reverberation characteristics of the ultrasonic sensor can be improved even if the first conductive member having a relatively high rigidity is used, so that the first conductive member having a relatively high rigidity is used. By using, the handling in the manufacturing process is easy, the workability is improved, and the variation in characteristics such as resonance frequency and sensitivity can be reduced.
【0013】また、絶縁性材料からなる略筒状のケース
本体に第1の導電部材をインサート成形しておき、この
ケース本体の一方開口部に振動板を固着させてケースを
形成し、第1の導電部材の端部を圧電振動素子の電極に
接続した超音波センサでは、超音波センサの製造が簡単
になるが、従来のように振動板の外周部に弾性接着剤を
塗布する方法では、第1の導電部材に妨げられて弾性接
着剤の塗布が困難になる。しかし、このような構造の超
音波センサでも、本発明のように第1の導電部材に弾性
材料を付着させる方法では、簡単な作業によって超音波
センサの残響特性を改善することができる。A first conductive member is insert-molded in a substantially cylindrical case body made of an insulating material, and a diaphragm is fixed to one opening of the case body to form a case. The ultrasonic sensor in which the end of the conductive member is connected to the electrode of the piezoelectric vibration element simplifies the production of the ultrasonic sensor.However, in the conventional method of applying an elastic adhesive to the outer peripheral portion of the diaphragm, The first conductive member hinders the application of the elastic adhesive. However, even with the ultrasonic sensor having such a structure, the method of attaching an elastic material to the first conductive member as in the present invention can improve the reverberation characteristics of the ultrasonic sensor by a simple operation.
【0014】また、超音波センサの残響振動を抑制する
効果の点では、第1の導電部材の固定部分近傍において
第1の導電部材とケースに弾性材料を付着させるのが特
に好ましい。また、この部位に弾性材料を塗布すれば、
圧電振動素子に弾性材料が付着しにくいという点でも有
利である。From the viewpoint of suppressing the reverberation vibration of the ultrasonic sensor, it is particularly preferable to attach an elastic material to the first conductive member and the case near the fixed portion of the first conductive member. Also, if you apply an elastic material to this part,
This is also advantageous in that the elastic material is unlikely to adhere to the piezoelectric vibrating element.
【0015】さらに、本発明の方法に加えて、従来から
行われているように、圧電振動素子よりも外周側の領域
で振動板に弾性材料を付着させれば、より一層残響振動
を抑制して残響特性を良好にすることができる。Further, in addition to the method of the present invention, if an elastic material is adhered to the diaphragm in a region on the outer peripheral side of the piezoelectric vibrating element as conventionally performed, reverberation vibration can be further suppressed. To improve the reverberation characteristics.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図3(a)
(b)は本発明の一実施形態による超音波センサ11の
製造工程途中の構造を示す平面図及び断面図である。こ
の超音波センサ11の構造を組み立て手順をまじえて説
明する。圧電振動素子12を収納するセンサケース13
は有底筒状をしており、このセンサケース13は、絶縁
性樹脂例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)や
液晶ポリマー等のエンジニアリングプラスチックからな
る略円筒状のケース本体14と、円板状をしたアルミニ
ウム等の金属からなる振動板15とから構成されてい
る。ケース本体14の前端開口の内周には環状の浅い窪
み部16が凹設され、ケース本体14の後端開口の内周
には環状の深い窪み部17が凹設されており、前端の浅
い窪み部16には、振動を発生し反射波を受信する振動
板15が嵌合して有底筒状のセンサケース13が構成さ
れている。ケース本体14内には、洋白、42ニッケル
などの金属材料からなる導電部材18,19がインサー
トされており、一方の導電部材18は前端部がケース本
体14の内周面から突出すると共に後端部がケース本体
14の後端面に露出し、他方の導電部材19は前端部が
浅い窪み部16内に露出すると共に後端部が深い窪み部
17内に露出している。(First Embodiment) FIG. 3 (a)
(B) is the top view and sectional view which show the structure in the middle of the manufacturing process of ultrasonic sensor 11 by one embodiment of the present invention. The structure of the ultrasonic sensor 11 will be described including an assembly procedure. Sensor case 13 for housing piezoelectric vibration element 12
The sensor case 13 has a substantially cylindrical case main body 14 made of an insulating resin such as engineering plastic such as polyphenylene sulfide (PPS) or liquid crystal polymer, and a disc-shaped aluminum or the like. And a diaphragm 15 made of metal. An annular shallow recess 16 is recessed in the inner periphery of the front end opening of the case body 14, and an annular deep recess 17 is recessed in the inner periphery of the rear end opening of the case body 14. A diaphragm 15 that generates vibration and receives a reflected wave is fitted into the recess 16 to form a bottomed cylindrical sensor case 13. Conductive members 18 and 19 made of a metal material such as nickel-white or 42 nickel are inserted into the case main body 14, and one of the conductive members 18 has a front end projecting from the inner peripheral surface of the case main body 14 and a rear end. The end is exposed to the rear end face of the case body 14, and the other conductive member 19 has the front end exposed in the shallow depression 16 and the rear end exposed in the deep depression 17.
【0017】圧電振動素子12は両主面に電極20a,
20bを形成されており、振動板15の内面中央部に
は、圧電振動素子12の一方の電極20aが導電接着剤
により接合されている。このようにしてケース本体14
を導電部材18,19と一体成形すると共に振動板15
に圧電振動素子12を一体化した後、圧電振動素子12
を接合された振動板15の外周部をケース本体14の窪
み部16に嵌めて接着剤で接着し、それによってセンサ
ケース13を組み立てると共にセンサケース13内に圧
電振動素子12を納める。ついで、一方の導電部材18
の先端を圧電振動素子12の電極20bに半田付けす
る。他方の導電部材19の先端は振動板15に圧接して
圧電振動素子12の電極20aに導通している(この導
電部材19の先端と振動板15も導電接着剤などで接合
させてもよい)ので、2本の導電部材18,19は圧電
振動素子12の両電極20a,20bに導通することに
なる。また、導電部材18の前端部では、ケース本体1
4から出ている部分の基部にシリコン樹脂等の弾性接着
剤21が塗布されており、弾性接着剤21は導電部材1
8とケース本体14の内周面とに付着している。この弾
性接着剤21は、圧電振動素子12の電極20bに導電
部材18を半田付けした後に塗布してもよく、あるい
は、振動板15をケース本体14に取り付ける前に塗布
しておいてもよい。The piezoelectric vibrating element 12 has electrodes 20a,
20b is formed, and one electrode 20a of the piezoelectric vibrating element 12 is joined to the center of the inner surface of the diaphragm 15 by a conductive adhesive. Thus, the case body 14
Is integrally formed with the conductive members 18 and 19 and the diaphragm 15
After the piezoelectric vibration element 12 is integrated with the piezoelectric vibration element 12,
The outer peripheral portion of the vibration plate 15 to which is joined is fitted into the concave portion 16 of the case main body 14 and adhered with an adhesive, whereby the sensor case 13 is assembled and the piezoelectric vibration element 12 is placed in the sensor case 13. Then, one conductive member 18
Is soldered to the electrode 20b of the piezoelectric vibration element 12. The tip of the other conductive member 19 is in pressure contact with the diaphragm 15 and is electrically connected to the electrode 20a of the piezoelectric vibrating element 12 (the tip of the conductive member 19 and the diaphragm 15 may also be joined with a conductive adhesive or the like). Therefore, the two conductive members 18 and 19 conduct to both electrodes 20a and 20b of the piezoelectric vibration element 12. In addition, at the front end of the conductive member 18, the case body 1
An elastic adhesive 21 such as a silicone resin is applied to the base of a portion protruding from the conductive member 1.
8 and the inner peripheral surface of the case body 14. The elastic adhesive 21 may be applied after the conductive member 18 is soldered to the electrodes 20 b of the piezoelectric vibrating element 12, or may be applied before attaching the diaphragm 15 to the case body 14.
【0018】ケース本体14にインサートされている両
導電部材18,19は、金属板材の打抜き加工によって
形成されたリード線であって、適度の剛性を備えてい
る。特に、圧電振動素子12の電極20bに直接に接続
されている導電部材18は、剛性が高過ぎると圧電振動
素子12の励起振動が抑制され、柔らか過ぎると残響振
動を弾性接着剤21へ伝えることができないので、適度
の剛性を持たせる必要がある。必要な剛性の程度は、ケ
ースへの固定部分と圧電振動素子12への接続部分との
距離にもよるので、残響振動の抑制に適切な導電部材1
8の剛性は、実験的に定めるのが望ましい。また、導電
部材18,19として洋白、42ニッケルなどの金属材
料を用いることにより導電部材18,19の強度が向上
し、柔らかな信号線を用いる場合のような断線の恐れが
小さくなる。The conductive members 18 and 19 inserted into the case body 14 are lead wires formed by stamping a metal plate and have appropriate rigidity. In particular, the conductive member 18 directly connected to the electrode 20b of the piezoelectric vibrating element 12 suppresses the excitation vibration of the piezoelectric vibrating element 12 when the rigidity is too high, and transmits the reverberation vibration to the elastic adhesive 21 when the rigidity is too soft. Therefore, it is necessary to have appropriate rigidity. The required degree of rigidity depends on the distance between the portion fixed to the case and the portion connected to the piezoelectric vibrating element 12, so that the conductive member 1 suitable for suppressing reverberation vibration can be used.
The stiffness of 8 is desirably determined experimentally. In addition, by using a metal material such as nickel silver or 42 nickel as the conductive members 18 and 19, the strength of the conductive members 18 and 19 is improved, and the possibility of disconnection as in the case of using a soft signal line is reduced.
【0019】この後、各導電部材18,19の後端部に
信号線(図示せず)の端部を半田付けする。なお、必要
に応じて後端部の窪み部17内に温度補償用のチップコ
ンデンサを固定し、圧電振動素子12と並列になるよう
にチップコンデンサを接続してもよい。こうして各部品
の実装や接続が終わったら、ケース本体14内にフェル
ト等の吸音材(図示せず)を入れて圧電振動素子12の
近傍を吸音材で覆い、吸音材のあとからケース本体14
内にシリコンゴムやウレタンゴム等の弾性を有する絶縁
性樹脂(図示せず)を充填し硬化させる。この絶縁性樹
脂としては、合成樹脂発泡体を用いてもよい。Thereafter, the ends of the signal lines (not shown) are soldered to the rear ends of the conductive members 18 and 19. If necessary, a chip capacitor for temperature compensation may be fixed in the concave portion 17 at the rear end, and the chip capacitor may be connected in parallel with the piezoelectric vibration element 12. After the components are mounted and connected in this manner, a sound absorbing material (not shown) such as felt is put into the case main body 14 to cover the vicinity of the piezoelectric vibrating element 12 with the sound absorbing material.
The inside is filled with an elastic insulating resin (not shown) such as silicon rubber or urethane rubber and cured. As the insulating resin, a synthetic resin foam may be used.
【0020】しかして、この超音波センサ11にあって
は、導電部材18,19及び振動板15を介して圧電振
動素子12に交流電圧を印加して振動板15を振動さ
せ、音波を発生させる。逆に、受信した反射音波により
振動板15が変形することによって発生する歪を圧電振
動素子12によって電気信号に変換し、導電部材18,
19等を介して信号を取り出し、障害物等の被検出物の
検出を行なう。In the ultrasonic sensor 11, an AC voltage is applied to the piezoelectric vibrating element 12 via the conductive members 18, 19 and the vibrating plate 15 to cause the vibrating plate 15 to vibrate and generate sound waves. . Conversely, the piezoelectric vibrating element 12 converts the distortion generated when the diaphragm 15 is deformed by the received reflected sound wave into an electric signal, and the conductive member 18,
A signal is taken out through 19 or the like, and an object such as an obstacle is detected.
【0021】また、導電部材18の前端部の、ケース本
体14から露出している部分の基部に弾性接着剤21を
塗布して付着させているので、ケースの機械的Qが小さ
くなり、残響振動を抑制することができる。一方、弾性
接着剤21は、振動面や圧電振動素子12には付着して
いないので、振動板15の励起振動には影響を及ぼさ
ず、超音波センサ11の共振周波数や感度をほとんど変
化させることなく残響振動を抑制できる。よって、残響
振動の持続時間を短くして、遠距離はもちろん、近距離
についても正確に計測することが可能になる。しかも、
弾性接着剤21を導電部材18の一部に付着させるだけ
で良いので、弾性接着剤21の塗布作業を簡単に行うこ
とができる。また、弾性接着剤21の使用量が減少する
ので、コストも安価になる。Further, since the elastic adhesive 21 is applied to and adhered to the base of the front end of the conductive member 18 which is exposed from the case body 14, the mechanical Q of the case is reduced and the reverberation vibration is reduced. Can be suppressed. On the other hand, since the elastic adhesive 21 does not adhere to the vibrating surface or the piezoelectric vibrating element 12, it does not affect the excitation vibration of the diaphragm 15 and almost changes the resonance frequency and sensitivity of the ultrasonic sensor 11. Without reverberation vibration. Therefore, it is possible to shorten the duration of the reverberation vibration and accurately measure not only a long distance but also a short distance. Moreover,
Since it is only necessary to attach the elastic adhesive 21 to a part of the conductive member 18, the operation of applying the elastic adhesive 21 can be easily performed. Further, since the amount of the elastic adhesive 21 used is reduced, the cost is reduced.
【0022】ここで、従来例の残響特性と当該実施形態
の残響特性を比較する。図2に実線で示すものは、振動
板15の外周部全周に弾性接着剤7を塗布した従来の超
音波センサ1(図1)の残響特性である。すなわち、横
軸は圧電振動素子12の励振を停止した後の経過時間t
を示し、縦軸は残響振動の強さを電圧で示している。ま
た、図4は導電部材18の一部に弾性接着剤21を付着
させた本発明の超音波センサ11(図3)の残響特性で
ある。この図2と図4の残響特性を比較すると、本発明
の超音波センサ11では、従来例の超音波センサ1と同
じ程度の残響特性が得られることが分かる。しかし、従
来例の超音波センサ1では、弾性接着剤7を振動板3の
全周に塗布しなければならないので、弾性接着剤の塗布
が困難である(特に、導電部材18,19に妨げられて
全周に塗布するのは難しい)のに対し、本発明の超音波
センサ11では、導電部材18に弾性接着剤21を塗布
するだけでよく、弾性接着剤の塗布作業が簡単になる。Here, the reverberation characteristics of the conventional example and the reverberation characteristics of this embodiment will be compared. The solid line in FIG. 2 shows the reverberation characteristics of the conventional ultrasonic sensor 1 (FIG. 1) in which the elastic adhesive 7 is applied to the entire outer periphery of the diaphragm 15. That is, the horizontal axis represents the elapsed time t after the excitation of the piezoelectric vibrating element 12 is stopped.
, And the vertical axis indicates the intensity of reverberation vibration by voltage. FIG. 4 shows the reverberation characteristics of the ultrasonic sensor 11 (FIG. 3) of the present invention in which the elastic adhesive 21 is attached to a part of the conductive member 18. Comparing the reverberation characteristics of FIGS. 2 and 4, it can be seen that the ultrasonic sensor 11 of the present invention can obtain the same degree of reverberation characteristics as the conventional ultrasonic sensor 1. However, in the conventional ultrasonic sensor 1, it is difficult to apply the elastic adhesive because the elastic adhesive 7 must be applied to the entire circumference of the vibration plate 3 (especially because the conductive members 18 and 19 prevent the application of the elastic adhesive). On the other hand, in the ultrasonic sensor 11 of the present invention, it is only necessary to apply the elastic adhesive 21 to the conductive member 18, and the operation of applying the elastic adhesive is simplified.
【0023】また、図2に破線で示すものは、振動板1
5の外周部の1点に弾性接着剤を塗布した超音波センサ
の残響特性である。この超音波センサでは、弾性接着剤
を1点に塗布するだけであるので、本発明の超音波セン
サ11と同様、弾性接着剤の塗布作業を簡単にできる
が、図2に破線で示す残響特性から分かるように、残響
持続時間が長くなり、残響特性が劣化している。The broken line in FIG.
5 shows reverberation characteristics of an ultrasonic sensor in which an elastic adhesive is applied to one point on the outer peripheral portion of the ultrasonic sensor. In this ultrasonic sensor, since the elastic adhesive is applied only to one point, the operation of applying the elastic adhesive can be simplified similarly to the ultrasonic sensor 11 of the present invention, but the reverberation characteristic shown by the broken line in FIG. As can be seen from FIG. 7, the reverberation duration is longer and the reverberation characteristics are degraded.
【0024】(第2の実施形態)図5は本発明の別な実
施形態による超音波センサ31を示す製造工程途中の断
面図である。この実施形態にあっては、導電部材18
の、ケース本体14から露出している前端部の基部に弾
性接着剤21を塗布して付着させることに加え、従来の
超音波センサで用いられているように、圧電振動素子1
2の外側において振動板15の内面外周部にもシリコン
樹脂等の弾性接着剤32を塗布している。(Second Embodiment) FIG. 5 is a sectional view showing an ultrasonic sensor 31 according to another embodiment of the present invention in the middle of a manufacturing process. In this embodiment, the conductive member 18
In addition to applying and attaching an elastic adhesive 21 to the base of the front end exposed from the case body 14, the piezoelectric vibrating element 1 is used as in a conventional ultrasonic sensor.
An elastic adhesive 32 such as a silicone resin is also applied to the outer peripheral portion of the inner surface of the diaphragm 15 outside the outer surface 2.
【0025】図6は、この超音波センサ31の残響特性
を示している。この実施形態では、弾性接着剤32の塗
布作業は面倒になるが、図6の残響特性から分かるよう
に、残響振動持続時間が短くなり、残響特性がより良好
となる。よって、より一層近距離まで正確に検知でき、
検知範囲を近距離まで延ばすことが可能になる。FIG. 6 shows the reverberation characteristics of the ultrasonic sensor 31. In this embodiment, the work of applying the elastic adhesive 32 is troublesome, but as can be seen from the reverberation characteristics in FIG. 6, the duration of the reverberation vibration is shorter, and the reverberation characteristics are better. Therefore, it is possible to accurately detect even closer distances,
The detection range can be extended to a short distance.
【0026】(第3の実施形態)図7は本発明のさらに
別な実施形態による超音波センサ41を示す断面図であ
る。これまでに説明した実施形態は、いずれもケース本
体14と振動板15が別個に形成されたものであった
が、本発明は有底筒状のケース13がアルミニウム等の
金属材料で一体成形されたものにも適用できる。すなわ
ち、この実施形態では、ケース本体14と振動板15と
がアルミニウム等の金属材料によって一体物として製作
されており、ケース本体14の内周面に導電部材42を
接着し、導電部材42の、ケース本体14から離れた端
部を圧電振動素子12の電極20bにはんだ付けしてい
る。そして、導電部材42の、ケース本体14内周面へ
の固定部分の端において導電部材42にシリコン等の弾
性接着剤21を塗布している。(Third Embodiment) FIG. 7 is a sectional view showing an ultrasonic sensor 41 according to still another embodiment of the present invention. In each of the embodiments described so far, the case body 14 and the diaphragm 15 are separately formed. However, in the present invention, the bottomed cylindrical case 13 is integrally formed of a metal material such as aluminum. Can be applied to That is, in this embodiment, the case main body 14 and the vibration plate 15 are manufactured as a single body with a metal material such as aluminum, and the conductive member 42 is adhered to the inner peripheral surface of the case main body 14. The end portion remote from the case body 14 is soldered to the electrode 20b of the piezoelectric vibration element 12. The elastic adhesive 21 such as silicon is applied to the conductive member 42 at the end of the fixed part of the conductive member 42 to the inner peripheral surface of the case body 14.
【0027】導電部材42とケース13とは電気的に絶
縁されており、そのためには、導電部材42のケース1
3と接触している部分は絶縁被膜で覆ってあってもよ
く、あるいはケース内周面に絶縁処理を施してあっても
よい。一方のリード線43は導電部材42に接続されて
おり、他方のリード線43はケース13に接続されてお
り、両リード線43は導電部材42及びケース13を通
じてそれぞれ圧電振動素子12の各電極20a,20b
に導通している。The conductive member 42 and the case 13 are electrically insulated from each other.
The portion in contact with 3 may be covered with an insulating coating, or the inner peripheral surface of the case may be subjected to insulation treatment. One lead wire 43 is connected to the conductive member 42, the other lead wire 43 is connected to the case 13, and both lead wires 43 are connected to the respective electrodes 20 a of the piezoelectric vibrating element 12 through the conductive member 42 and the case 13. , 20b
It is conducting.
【0028】このような一体型ケースを用いた構造の超
音波センサ41においても、弾性接着剤21により、残
響振動を抑制することができる。Also in the ultrasonic sensor 41 having such a structure using the integral type case, reverberation vibration can be suppressed by the elastic adhesive 21.
【0029】(その他)なお、上記各実施形態では、導
電部材のケース本体から露出している部分に弾性接着剤
を塗布したが、弾性接着剤は、導電部材のケース本体へ
の固定部分と圧電振動素子への接続部分との任意の位置
に塗布してもよい。もっとも、残響振動を抑制する効果
の点では、図3に示したように導電部材とケース本体に
付着する位置が望ましい。また、導電部材に塗布する弾
性材料は、弾性接着剤に限らず、弾性樹脂、発泡樹脂、
ゴム材料などでもよい。(Others) In each of the above embodiments, the elastic adhesive is applied to the portion of the conductive member exposed from the case body. However, the elastic adhesive is applied to the portion of the conductive member fixed to the case body and the piezoelectric member. It may be applied to an arbitrary position with a connection portion to the vibration element. However, from the viewpoint of the effect of suppressing reverberation vibration, a position where the conductive member and the case main body adhere to each other as shown in FIG. 3 is desirable. The elastic material applied to the conductive member is not limited to the elastic adhesive, but may be an elastic resin, a foamed resin,
A rubber material or the like may be used.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上述べたように、本発明の超音波セン
サによれば、残響特性を低下させることなく、弾性接着
剤の塗布作業を簡単にすることができ、超音波センサの
生産性を高めることができる。あるいは、残響特性を従
来の超音波センサよりも一層良好にすることができる。
よって、近距離まで正確に計測することができる超音波
センサを製作することができる。As described above, according to the ultrasonic sensor of the present invention, the operation of applying the elastic adhesive can be simplified without lowering the reverberation characteristics, and the productivity of the ultrasonic sensor can be reduced. Can be enhanced. Alternatively, the reverberation characteristics can be made better than conventional ultrasonic sensors.
Therefore, it is possible to manufacture an ultrasonic sensor capable of measuring accurately up to a short distance.
【図1】従来の超音波センサの構造を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional ultrasonic sensor.
【図2】同上の超音波センサの残響特性図である。FIG. 2 is a reverberation characteristic diagram of the ultrasonic sensor according to the first embodiment.
【図3】(a)(b)は本発明の一実施形態による超音
波センサの構造を示す平面図及び断面図である。FIGS. 3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a structure of an ultrasonic sensor according to an embodiment of the present invention.
【図4】同上の超音波センサの残響特性図である。FIG. 4 is a reverberation characteristic diagram of the ultrasonic sensor according to the first embodiment;
【図5】本発明の別な実施形態による超音波センサの構
造を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a structure of an ultrasonic sensor according to another embodiment of the present invention.
【図6】同上の超音波センサの残響特性図である。FIG. 6 is a reverberation characteristic diagram of the ultrasonic sensor according to the first embodiment;
【図7】本発明のさらに別な実施形態による超音波セン
サの構造を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a structure of an ultrasonic sensor according to still another embodiment of the present invention.
12 圧電振動素子 13 ケース 15 振動板 18,19,42 導電部材 21,32 弾性接着剤 DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Piezoelectric vibration element 13 Case 15 Vibration plate 18, 19, 42 Conductive member 21, 32 Elastic adhesive
フロントページの続き (72)発明者 越野 潤一 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Fターム(参考) 5D019 AA11 AA22 AA26 BB09 BB28 FF01 GG12 HH03 Continuation of the front page (72) Inventor Junichi Koshino 2-26-10 Tenjin, Nagaokakyo-shi, Kyoto F-term in Murata Manufacturing Co., Ltd. (reference) 5D019 AA11 AA22 AA26 BB09 BB28 FF01 GG12 HH03
Claims (4)
なし、当該振動板の内面に圧電振動素子を接合させ、ケ
ースに一部を固定された第1の導電部材を圧電振動素子
の一方電極に接続し、第1の導電部材とは別な第2の導
電部材を圧電振動素子の他方電極に導通させ、第1の導
電部材の、ケースへの固定部分と圧電振動素子への接続
部分との中間において第1の導電部材に弾性材料を付着
させたことを特徴とする超音波センサ。A bottom portion of a cylindrical case having a bottom is formed as a vibration plate, a piezoelectric vibration element is joined to an inner surface of the vibration plate, and a first conductive member partially fixed to the case is formed of a piezoelectric vibration element. And a second conductive member different from the first conductive member is conducted to the other electrode of the piezoelectric vibration element, and the first conductive member is fixed to the case and connected to the piezoelectric vibration element. An ultrasonic sensor, wherein an elastic material is attached to a first conductive member at an intermediate position between the first conductive member and the connecting portion.
状のケース本体と、当該ケース本体の一方開口部に固着
された振動板とからなるものであり、前記第1の導電部
材は前記ケース本体内にインサート成形され、第1の導
電部材の、ケース本体から露出した端部が前記圧電振動
素子の電極に接続されていることを特徴とする、請求項
1に記載の超音波センサ。2. The case comprises a substantially cylindrical case main body made of an insulating material and a diaphragm fixed to one opening of the case main body. The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein an end of the first conductive member exposed from the case main body is insert-molded in the case main body and connected to an electrode of the piezoelectric vibration element.
固定部分近傍において、第1の導電部材と前記ケースと
に付着していることを特徴とする、請求項1又は2に記
載の超音波センサ。3. The case according to claim 1, wherein the elastic material is attached to the first conductive member and the case in the vicinity of a fixed portion of the first conductive member. Ultrasonic sensor.
外周側の領域に弾性材料を付着させたことを特徴とす
る、請求項1、2又は3に記載の超音波センサ。4. The ultrasonic sensor according to claim 1, wherein an elastic material is attached to a region of the diaphragm closer to the outer periphery than the piezoelectric vibration element.
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