JP2001017916A - 超音波回路 - Google Patents
超音波回路Info
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- JP2001017916A JP2001017916A JP11196368A JP19636899A JP2001017916A JP 2001017916 A JP2001017916 A JP 2001017916A JP 11196368 A JP11196368 A JP 11196368A JP 19636899 A JP19636899 A JP 19636899A JP 2001017916 A JP2001017916 A JP 2001017916A
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】受信周波数において高い周波数選択性を得るこ
とができるとともに、最大の受信出力電圧を得ることが
できる超音波回路を提供する。 【解決手段】超音波振動子１にインダクタＬ、可変コン
デンサＣｖ及び負荷抵抗ＲLをそれぞれ並列に接続し、
超音波振動子１自身の静電容量ＣｄとインダクタＬのイ
ンダクタンスと可変コンデンサＣｖとで構成される共振
回路の共振周波数を受信周波数に同調するように可変コ
ンデンサＣｖの容量を調整する。
とができるとともに、最大の受信出力電圧を得ることが
できる超音波回路を提供する。 【解決手段】超音波振動子１にインダクタＬ、可変コン
デンサＣｖ及び負荷抵抗ＲLをそれぞれ並列に接続し、
超音波振動子１自身の静電容量ＣｄとインダクタＬのイ
ンダクタンスと可変コンデンサＣｖとで構成される共振
回路の共振周波数を受信周波数に同調するように可変コ
ンデンサＣｖの容量を調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波振動子を用
いて超音波を放射し、物体からの反射波を検知すること
によって物体を検知、あるいは物体までの距離を測定す
る超音波回路に関する。
いて超音波を放射し、物体からの反射波を検知すること
によって物体を検知、あるいは物体までの距離を測定す
る超音波回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波を放射、受波して物体を検知、距
離計測する送受波器として、圧電セラミックスを金属板
あるいは金属ケースの振動部に貼り合わせた構造の超音
波振動子が用いられている。物体検知や距離測定する場
合、超音波振動子は送信専用のものと受信専用のものを
組み合わせて、または１つのものを送受信兼用として用
いられる。
離計測する送受波器として、圧電セラミックスを金属板
あるいは金属ケースの振動部に貼り合わせた構造の超音
波振動子が用いられている。物体検知や距離測定する場
合、超音波振動子は送信専用のものと受信専用のものを
組み合わせて、または１つのものを送受信兼用として用
いられる。
【０００３】超音波振動子を用いて超音波の送受により
物体検知や距離測定する場合、超音波振動子から送信さ
れ、物体で反射して超音波振動子で受信される受信信号
（反射波により超音波振動子に励起された信号）は微弱
であり、外乱ノイズ（受信周波数以外の周波数成分）と
の識別が困難である。特に、１つの超音波振動子を送受
信兼用とした場合、送受信周波数は超音波振動子の共振
周波数で行われる、すなわち超音波振動子を共振周波数
で駆動しこの共振周波数が受信周波数となるため、受信
信号は非常に微弱なものとなる。このため、従来、図３
に示すように、超音波振動子１に並列にインダクタＬを
接続し、このインダクタＬと超音波振動子１自身の静電
容量ＣｄとでＬＣ共振回路を構成し、このＬＣ共振回路
の共振周波数を受信周波数に同調させて、外乱ノイズを
除去するとともに、受信出力電圧を大きくするようにし
た超音波回路が提案されている。図３に示すＲLは超音
波振動子１に並列に接続された負荷抵抗である。
物体検知や距離測定する場合、超音波振動子から送信さ
れ、物体で反射して超音波振動子で受信される受信信号
（反射波により超音波振動子に励起された信号）は微弱
であり、外乱ノイズ（受信周波数以外の周波数成分）と
の識別が困難である。特に、１つの超音波振動子を送受
信兼用とした場合、送受信周波数は超音波振動子の共振
周波数で行われる、すなわち超音波振動子を共振周波数
で駆動しこの共振周波数が受信周波数となるため、受信
信号は非常に微弱なものとなる。このため、従来、図３
に示すように、超音波振動子１に並列にインダクタＬを
接続し、このインダクタＬと超音波振動子１自身の静電
容量ＣｄとでＬＣ共振回路を構成し、このＬＣ共振回路
の共振周波数を受信周波数に同調させて、外乱ノイズを
除去するとともに、受信出力電圧を大きくするようにし
た超音波回路が提案されている。図３に示すＲLは超音
波振動子１に並列に接続された負荷抵抗である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超音波
振動子自身の静電容量Ｃｄ、インダクタＬのインダクタ
ンスには個々にバラツキがあり、これらのバラツキによ
り、上記従来の超音波回路では、ＬＣ共振回路の共振周
波数が超音波振動子の受信周波数と一致せず、外乱ノイ
ズの除去効果が充分ではなく、かつ受信周波数成分の出
力電圧も低下し、正確な距離測定ができない、または物
体検知ができないという問題があった。
振動子自身の静電容量Ｃｄ、インダクタＬのインダクタ
ンスには個々にバラツキがあり、これらのバラツキによ
り、上記従来の超音波回路では、ＬＣ共振回路の共振周
波数が超音波振動子の受信周波数と一致せず、外乱ノイ
ズの除去効果が充分ではなく、かつ受信周波数成分の出
力電圧も低下し、正確な距離測定ができない、または物
体検知ができないという問題があった。
【０００５】そこで、本発明の目的は、超音波振動子の
受信周波数に完全に同調したＬＣ共振回路を構成するこ
とができ、よって、受信周波数において高い周波数選択
性を得ることができるとともに、最大の受信出力電圧を
得ることができる超音波回路を提供することにある。
受信周波数に完全に同調したＬＣ共振回路を構成するこ
とができ、よって、受信周波数において高い周波数選択
性を得ることができるとともに、最大の受信出力電圧を
得ることができる超音波回路を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る超音波回路は、超音波振動子にインダ
クタと可変容量素子をそれぞれ並列に接続し、超音波振
動子自身の静電容量と前記インダクタと前記可変容量素
子とで共振回路を構成し、この共振回路の共振周波数を
受信周波数に同調するように可変容量素子の容量を調整
可能にしたことを特徴とする。
に、本発明に係る超音波回路は、超音波振動子にインダ
クタと可変容量素子をそれぞれ並列に接続し、超音波振
動子自身の静電容量と前記インダクタと前記可変容量素
子とで共振回路を構成し、この共振回路の共振周波数を
受信周波数に同調するように可変容量素子の容量を調整
可能にしたことを特徴とする。
【０００７】また、上記構成に加え、超音波振動子に並
列に超音波振動子自身の静電容量の温度変化を補償する
ための温度補償用コンデンサを接続する。
列に超音波振動子自身の静電容量の温度変化を補償する
ための温度補償用コンデンサを接続する。
【０００８】上記の構成によれば、超音波振動子自身の
静電容量、インダクタまたは温度補償用コンデンサのバ
ラツキに応じて可変容量素子の容量を調整することによ
り、これらで構成されるＬＣ共振回路の共振周波数を受
信周波数に完全に同調（一致）することができる。した
がって、外乱ノイズを効果的に除去することができると
ともに、最大の受信出力電圧を得ることができる。特
に、本発明の構成は、１つの超音波振動子を送受信兼用
として用い、超音波振動子の共振周波数を送受信周波数
とした場合に特に有効に作用する。
静電容量、インダクタまたは温度補償用コンデンサのバ
ラツキに応じて可変容量素子の容量を調整することによ
り、これらで構成されるＬＣ共振回路の共振周波数を受
信周波数に完全に同調（一致）することができる。した
がって、外乱ノイズを効果的に除去することができると
ともに、最大の受信出力電圧を得ることができる。特
に、本発明の構成は、１つの超音波振動子を送受信兼用
として用い、超音波振動子の共振周波数を送受信周波数
とした場合に特に有効に作用する。
【０００９】可変容量素子としては、回転等により対向
電極面積を変化させる一般的な可変コンデンサ以外に、
印加電圧により容量が変化する可変容量ダイオード（バ
ラクタダイオード）を用いる、あるいは板状コンデンサ
を用い電極を削除（トリミング）して容量を調整するよ
うにしてもよい。
電極面積を変化させる一般的な可変コンデンサ以外に、
印加電圧により容量が変化する可変容量ダイオード（バ
ラクタダイオード）を用いる、あるいは板状コンデンサ
を用い電極を削除（トリミング）して容量を調整するよ
うにしてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態に係る超音
波回路の構成を図１に示す。以下の説明において、イン
ダクタのインダクタンス、各コンデンサの容量を同一の
記号で示す。
波回路の構成を図１に示す。以下の説明において、イン
ダクタのインダクタンス、各コンデンサの容量を同一の
記号で示す。
【００１１】本実施形態の超音波回路は、超音波振動子
１にインダクタＬ、可変コンデンサＣｖ及び負荷抵抗Ｒ
Lをそれぞれ並列に接続して構成されている。なお、図
示しないが、負荷抵抗ＲLの両端には受信信号の出力電
圧Ｖｓを処理するための受信回路が接続される。また、
送受信兼用の場合には適宜の送受切り替え手段または送
受信号分離手段を設けて送信回路が接続される。
１にインダクタＬ、可変コンデンサＣｖ及び負荷抵抗Ｒ
Lをそれぞれ並列に接続して構成されている。なお、図
示しないが、負荷抵抗ＲLの両端には受信信号の出力電
圧Ｖｓを処理するための受信回路が接続される。また、
送受信兼用の場合には適宜の送受切り替え手段または送
受信号分離手段を設けて送信回路が接続される。
【００１２】超音波振動子１は、両面に電極が形成され
た圧電セラミックスを金属板に接着等により貼り合わせ
ものをケース内に収納、あるいは両面に電極が形成され
た圧電セラミックスを金属ケース内の振動部に貼り合わ
せた構造のものであり、超音波振動子自身ある値の静電
容量Ｃｄを有している。超音波振動子１は受信（受波）
した超音波により、その内部に受信周波数と同一の周波
数の交流信号が励起される。
た圧電セラミックスを金属板に接着等により貼り合わせ
ものをケース内に収納、あるいは両面に電極が形成され
た圧電セラミックスを金属ケース内の振動部に貼り合わ
せた構造のものであり、超音波振動子自身ある値の静電
容量Ｃｄを有している。超音波振動子１は受信（受波）
した超音波により、その内部に受信周波数と同一の周波
数の交流信号が励起される。
【００１３】本実施形態の超音波回路は、上記静電容量
ＣｄとインダクタＬと可変コンデンサＣｖとでＬＣ並列
共振回路を構成している。そして、超音波振動子１の送
受信周波数をｆ0としたとき、可変コンデンサＣｖの容
量は次式となるように調整している。 Ｃｖ＝１／（２πｆ0）２Ｌ−Ｃｄ すなわち、本実施形態では、超音波振動子１自身の静電
容量ＣｄとインダクタＬと可変コンデンサＣｖとで構成
されるＬＣ並列共振回路の共振周波数を超音波振動子１
の送受信周波数ｆ0に完全に同調（一致）するように可
変コンデンサＣｖの容量を調整している。つまり、可変
コンデンサＣｖの容量を調整することにより、超音波振
動子１の静電容量Ｃｄ及びインダクＬのインダクタンス
のバラツキによって生じる並列共振回路の共振周波数の
ズレを調整している。この構成により、目的とする受信
信号の出力電圧を最も効率よく得ることができるととも
に、不要な外乱ノイズを除去することができる。
ＣｄとインダクタＬと可変コンデンサＣｖとでＬＣ並列
共振回路を構成している。そして、超音波振動子１の送
受信周波数をｆ0としたとき、可変コンデンサＣｖの容
量は次式となるように調整している。 Ｃｖ＝１／（２πｆ0）２Ｌ−Ｃｄ すなわち、本実施形態では、超音波振動子１自身の静電
容量ＣｄとインダクタＬと可変コンデンサＣｖとで構成
されるＬＣ並列共振回路の共振周波数を超音波振動子１
の送受信周波数ｆ0に完全に同調（一致）するように可
変コンデンサＣｖの容量を調整している。つまり、可変
コンデンサＣｖの容量を調整することにより、超音波振
動子１の静電容量Ｃｄ及びインダクＬのインダクタンス
のバラツキによって生じる並列共振回路の共振周波数の
ズレを調整している。この構成により、目的とする受信
信号の出力電圧を最も効率よく得ることができるととも
に、不要な外乱ノイズを除去することができる。
【００１４】すなわち、並列共振回路のインピーダンス
は共振周波数で極大値となり、上記のように送受信周波
数ｆ0と並列共振回路の共振周波数が一致したとき、共
振回路の両端には最も大きな受信信号の出力電圧Ｖｓが
出力され、また、送受信周波数ｆ0以外の周波数成分
（外乱ノイズ）は減少する。
は共振周波数で極大値となり、上記のように送受信周波
数ｆ0と並列共振回路の共振周波数が一致したとき、共
振回路の両端には最も大きな受信信号の出力電圧Ｖｓが
出力され、また、送受信周波数ｆ0以外の周波数成分
（外乱ノイズ）は減少する。
【００１５】次に、本発明の第２実施形態に係る超音波
回路の構成を図２に示す。本実施形態の超音波回路は、
超音波振動子１にインダクタＬ、可変コンデンサＣｖ、
温度補償用コンデンサＣｔ及び負荷抵抗ＲLをそれぞれ
並列に接続して構成されている。すなわち、図１で示し
た第１実施形態の超音波回路に温度補償用コンデンサＣ
ｔを付加したものである。
回路の構成を図２に示す。本実施形態の超音波回路は、
超音波振動子１にインダクタＬ、可変コンデンサＣｖ、
温度補償用コンデンサＣｔ及び負荷抵抗ＲLをそれぞれ
並列に接続して構成されている。すなわち、図１で示し
た第１実施形態の超音波回路に温度補償用コンデンサＣ
ｔを付加したものである。
【００１６】超音波振動子１の静電容量Ｃｄは温度変化
によって大きく変化する。温度補償用コンデンサＣｔは
この静電容量Ｃｄの温度変化による超音波振動子１の共
振周波数等の特性の変化を防止するために設けられたも
のであり、静電容量Ｃｄとは逆の温度係数を有するコン
デンサが用いられる。
によって大きく変化する。温度補償用コンデンサＣｔは
この静電容量Ｃｄの温度変化による超音波振動子１の共
振周波数等の特性の変化を防止するために設けられたも
のであり、静電容量Ｃｄとは逆の温度係数を有するコン
デンサが用いられる。
【００１７】そして、本実施形態では、超音波振動子１
の送受信周波数をｆ0としたとき、可変コンデンサＣｖ
の容量は次式となるように調整している。 Ｃｖ＝１／（２πｆ0）２Ｌ−（Ｃｄ＋Ｃｔ） すなわち、本実施形態では、超音波振動子１自身の静電
容量ＣｄとインダクタＬと可変コンデンサＣｖと温度補
償用コンデンサＣｔで構成されるＬＣ並列共振回路の共
振周波数を超音波振動子１の送受信周波数ｆ0に完全に
同調（一致）するように可変コンデンサＣｖの容量を調
整している。つまり、可変コンデンサＣｖの容量を調整
することにより、超音波振動子１の静電容量Ｃｄ、温度
補償用コンデンサＣｔ及びインダクＬのインダクタンス
のバラツキによって生じる並列共振回路の共振周波数の
ズレを調整している。この構成により、目的とする受信
信号の出力電圧Ｖｓを最も効率よく得ることができると
ともに、不要な外乱ノイズを除去することができる。
の送受信周波数をｆ0としたとき、可変コンデンサＣｖ
の容量は次式となるように調整している。 Ｃｖ＝１／（２πｆ0）２Ｌ−（Ｃｄ＋Ｃｔ） すなわち、本実施形態では、超音波振動子１自身の静電
容量ＣｄとインダクタＬと可変コンデンサＣｖと温度補
償用コンデンサＣｔで構成されるＬＣ並列共振回路の共
振周波数を超音波振動子１の送受信周波数ｆ0に完全に
同調（一致）するように可変コンデンサＣｖの容量を調
整している。つまり、可変コンデンサＣｖの容量を調整
することにより、超音波振動子１の静電容量Ｃｄ、温度
補償用コンデンサＣｔ及びインダクＬのインダクタンス
のバラツキによって生じる並列共振回路の共振周波数の
ズレを調整している。この構成により、目的とする受信
信号の出力電圧Ｖｓを最も効率よく得ることができると
ともに、不要な外乱ノイズを除去することができる。
【００１８】なお、上記各実施形態では、回転等により
対向電極面積を変化させる可変コンデンサを用いたが、
これに限定されるものではなく、可変容量ダイオード
（バラクタダイオード）を用いてもよく、また対向電極
が形成された板状コンデンサを用い、その電極の一部を
削除して容量を調整するようにしてもよい。
対向電極面積を変化させる可変コンデンサを用いたが、
これに限定されるものではなく、可変容量ダイオード
（バラクタダイオード）を用いてもよく、また対向電極
が形成された板状コンデンサを用い、その電極の一部を
削除して容量を調整するようにしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波振動子自身の静電容量、インダクタまたは温度補
償用コンデンサのバラツキに応じて、可変容量素子の容
量を調整して、これらで構成される共振回路の共振周波
数を受信周波数に完全に同調しているので、外乱ノイズ
を効果的に除去するとともに、受信信号の出力電圧を最
も効率よく得ることができる。
超音波振動子自身の静電容量、インダクタまたは温度補
償用コンデンサのバラツキに応じて、可変容量素子の容
量を調整して、これらで構成される共振回路の共振周波
数を受信周波数に完全に同調しているので、外乱ノイズ
を効果的に除去するとともに、受信信号の出力電圧を最
も効率よく得ることができる。
【図１】本発明の第１実施形態に係る超音波回路の回路
図である。
図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る超音波回路の回路
図である。
図である。
【図３】従来の超音波回路の回路図である。
１ 超音波振動子 Ｃｄ 超音波振動子自身の静電容量 Ｌ インダクタ（インダクタンス） Ｃｖ 可変コンデンサ（可変容量素子） Ｃｔ 温度補償用コンデンサ
Claims (2)
- 【請求項１】 超音波振動子にインダクタと可変容量素
子をそれぞれ並列に接続し、超音波振動子自身の静電容
量と前記インダクタと前記可変容量素子とで共振回路を
構成し、この共振回路の共振周波数を受信周波数に同調
するように、可変容量素子の容量を調整可能にしたこと
を特徴とする超音波回路。 - 【請求項２】 請求項１記載の超音波回路において、超
音波振動子に温度補償用コンデンサを並列に接続し、超
音波振動子自身の静電容量と前記インダクタと前記可変
容量素子と前記温度補償用コンデンサとで共振回路を構
成し、この共振回路の共振周波数を受信周波数に同調す
るように、前記可変容量素子の容量を調整可能にしたこ
とを特徴とする超音波回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11196368A JP2001017916A (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | 超音波回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11196368A JP2001017916A (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | 超音波回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001017916A true JP2001017916A (ja) | 2001-01-23 |
Family
ID=16356704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11196368A Pending JP2001017916A (ja) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | 超音波回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001017916A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007205785A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Energy Support Corp | 電力機器の電圧測定装置 |
| JP2013229985A (ja) * | 2012-04-25 | 2013-11-07 | Advantest Corp | アクチュエータ装置、試験装置、および試験方法 |
| JP2013250169A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Panasonic Corp | 超音波センサ |
| US10005105B2 (en) | 2012-05-07 | 2018-06-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ultrasonic sensor driving circuit |
| CN117391015A (zh) * | 2023-12-04 | 2024-01-12 | 湖北工业大学 | 一种超声换能器温度补偿方法、装置、设备及存储介质 |
-
1999
- 1999-07-09 JP JP11196368A patent/JP2001017916A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007205785A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Energy Support Corp | 電力機器の電圧測定装置 |
| JP2013229985A (ja) * | 2012-04-25 | 2013-11-07 | Advantest Corp | アクチュエータ装置、試験装置、および試験方法 |
| US10005105B2 (en) | 2012-05-07 | 2018-06-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ultrasonic sensor driving circuit |
| JP2013250169A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Panasonic Corp | 超音波センサ |
| CN117391015A (zh) * | 2023-12-04 | 2024-01-12 | 湖北工业大学 | 一种超声换能器温度补偿方法、装置、设备及存储介质 |
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