JP2001304952A - 超音波音圧センサ - Google Patents
超音波音圧センサInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
- G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
- G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H3/00—Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
- A61B2562/0204—Acoustic sensors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
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- A61B7/00—Instruments for auscultation
- A61B7/02—Stethoscopes
- A61B7/04—Electric stethoscopes
Landscapes
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 弾性膜に接触することにより伝搬される音圧
を感知すること。 【解決手段】 入力用すだれ状電極２に入力電気信号を
印加すると、圧電基板１に弾性波が励振される。この弾
性波の漏洩成分は貯蔵室６の液体中に縦波として伝搬さ
れ、弾性膜５によって反射され、第１出力用すだれ状電
極３によって第１遅延電気信号として検出される。弾性
波の非漏洩成分は第２出力用すだれ状電極４によって第
２遅延電気信号として検出される。もしも弾性膜５が音
圧を感知すると、第１および第２遅延電気信号の間に差
が生じる。この差は信号分析手段７によって検出され
る。
を感知すること。 【解決手段】 入力用すだれ状電極２に入力電気信号を
印加すると、圧電基板１に弾性波が励振される。この弾
性波の漏洩成分は貯蔵室６の液体中に縦波として伝搬さ
れ、弾性膜５によって反射され、第１出力用すだれ状電
極３によって第１遅延電気信号として検出される。弾性
波の非漏洩成分は第２出力用すだれ状電極４によって第
２遅延電気信号として検出される。もしも弾性膜５が音
圧を感知すると、第１および第２遅延電気信号の間に差
が生じる。この差は信号分析手段７によって検出され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、弾性膜に接触する
ことにより伝搬される音圧を感知する超音波音圧センサ
に関する。
ことにより伝搬される音圧を感知する超音波音圧センサ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】振動変位を検出する従来のセンサには、
接触型と非接触型がある。微小変位測定用の電気マイク
ロメータやデジタルゲージ、回転軸測定用のロータリエ
ンコーダ、長変位測定用のリニアスケールなどは接触型
センサに属する。ロータリエンコーダは回転する被測定
物の回転数や回転速度を制御するために用いられ、電気
マイクロメータ、デジタルゲージおよびロータリエンコ
ーダは被測定物の長さの基準用などとして用いられてい
る。これらの接触型センサは測定精度、応答時間などに
問題を有する。レーザ型センサや電気音響型センサなど
は非接触型センサに属する。レーザ型センサは、レーザ
光自身のゆらぎによる光路長の増大による測定精度の悪
化、装置の規模の小型化が困難であること、測定方法の
複雑さなどの問題点を有している。電気音響型センサは
変位の測定範囲の狭さや測定精度にも問題点を有してい
る。
接触型と非接触型がある。微小変位測定用の電気マイク
ロメータやデジタルゲージ、回転軸測定用のロータリエ
ンコーダ、長変位測定用のリニアスケールなどは接触型
センサに属する。ロータリエンコーダは回転する被測定
物の回転数や回転速度を制御するために用いられ、電気
マイクロメータ、デジタルゲージおよびロータリエンコ
ーダは被測定物の長さの基準用などとして用いられてい
る。これらの接触型センサは測定精度、応答時間などに
問題を有する。レーザ型センサや電気音響型センサなど
は非接触型センサに属する。レーザ型センサは、レーザ
光自身のゆらぎによる光路長の増大による測定精度の悪
化、装置の規模の小型化が困難であること、測定方法の
複雑さなどの問題点を有している。電気音響型センサは
変位の測定範囲の狭さや測定精度にも問題点を有してい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、小型
軽量でしかも簡便なデバイス構成を実現でき、検出感度
が高く、高速応答に優れ、低消費電力駆動が可能な超音
波音圧センサを提供することにある。
軽量でしかも簡便なデバイス構成を実現でき、検出感度
が高く、高速応答に優れ、低消費電力駆動が可能な超音
波音圧センサを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の超音波
音圧センサは、圧電基板、入力用すだれ状電極、第１出
力用すだれ状電極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、
貯蔵室および信号分析手段から成る超音波音圧センサで
あって、前記入力用すだれ状電極と、前記第１および第
２出力用すだれ状電極は、前記圧電基板の一方の端面に
設けられており、前記貯蔵室は、前記圧電基板のもう一
方の端面および前記弾性膜の内面と接触する液体を貯蔵
し、前記入力用すだれ状電極は、入力電気信号を印加さ
れることにより前記圧電基板に弾性波を励振し、前記弾
性波のうちの漏洩成分を前記液体中に縦波として照射
し、前記弾性膜は前記縦波を反射し、前記第１出力用す
だれ状電極は、前記弾性膜で反射された前記縦波を第１
遅延電気信号に変換し、前記第２出力用すだれ状電極
は、前記弾性波のうちの非漏洩成分を第２遅延電気信号
として検出し、前記信号分析手段は、前記弾性膜の外面
を介して外部から伝搬される音圧を前記第１遅延電気信
号と前記第２遅延電気信号との差から感知する。
音圧センサは、圧電基板、入力用すだれ状電極、第１出
力用すだれ状電極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、
貯蔵室および信号分析手段から成る超音波音圧センサで
あって、前記入力用すだれ状電極と、前記第１および第
２出力用すだれ状電極は、前記圧電基板の一方の端面に
設けられており、前記貯蔵室は、前記圧電基板のもう一
方の端面および前記弾性膜の内面と接触する液体を貯蔵
し、前記入力用すだれ状電極は、入力電気信号を印加さ
れることにより前記圧電基板に弾性波を励振し、前記弾
性波のうちの漏洩成分を前記液体中に縦波として照射
し、前記弾性膜は前記縦波を反射し、前記第１出力用す
だれ状電極は、前記弾性膜で反射された前記縦波を第１
遅延電気信号に変換し、前記第２出力用すだれ状電極
は、前記弾性波のうちの非漏洩成分を第２遅延電気信号
として検出し、前記信号分析手段は、前記弾性膜の外面
を介して外部から伝搬される音圧を前記第１遅延電気信
号と前記第２遅延電気信号との差から感知する。
【０００５】請求項２に記載の超音波音圧センサは、圧
電基板、入力用すだれ状電極、第１出力用すだれ状電
極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、貯蔵室および信
号分析手段から成る超音波音圧センサであって、前記入
力用すだれ状電極と、前記第１および第２出力用すだれ
状電極は、前記圧電基板の一方の端面に設けられてお
り、前記貯蔵室は液体室、気体室およびそれらを分ける
仕切り膜で成り、前記液体室は前記圧電基板のもう一方
の端面と接触する液体を貯蔵し、前記気体室には弾性膜
が設けられており、前記入力用すだれ状電極は、入力電
気信号を印加されることにより前記圧電基板に弾性波を
励振し、前記弾性波のうちの漏洩成分を前記液体中に縦
波として照射し、前記仕切り膜は前記縦波を反射し、前
記第１出力用すだれ状電極は、前記仕切り膜で反射され
た前記縦波を第１遅延電気信号に変換し、前記第２出力
用すだれ状電極は、前記弾性波のうちの非漏洩成分を第
２遅延電気信号として検出し、前記信号分析手段は、前
記弾性膜を介して外部から伝搬される音圧を前記第１遅
延電気信号と前記第２遅延電気信号との差から感知す
る。
電基板、入力用すだれ状電極、第１出力用すだれ状電
極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、貯蔵室および信
号分析手段から成る超音波音圧センサであって、前記入
力用すだれ状電極と、前記第１および第２出力用すだれ
状電極は、前記圧電基板の一方の端面に設けられてお
り、前記貯蔵室は液体室、気体室およびそれらを分ける
仕切り膜で成り、前記液体室は前記圧電基板のもう一方
の端面と接触する液体を貯蔵し、前記気体室には弾性膜
が設けられており、前記入力用すだれ状電極は、入力電
気信号を印加されることにより前記圧電基板に弾性波を
励振し、前記弾性波のうちの漏洩成分を前記液体中に縦
波として照射し、前記仕切り膜は前記縦波を反射し、前
記第１出力用すだれ状電極は、前記仕切り膜で反射され
た前記縦波を第１遅延電気信号に変換し、前記第２出力
用すだれ状電極は、前記弾性波のうちの非漏洩成分を第
２遅延電気信号として検出し、前記信号分析手段は、前
記弾性膜を介して外部から伝搬される音圧を前記第１遅
延電気信号と前記第２遅延電気信号との差から感知す
る。
【０００６】請求項３に記載の超音波音圧センサは、前
記入力用すだれ状電極および前記第２出力用すだれ状電
極の間に増幅器が設けられ、前記増幅器は前記第２遅延
電気信号を増幅し、前記入力用すだれ状電極、前記第２
出力用すだれ状電極および前記増幅器は遅延線発振器を
構成する。
記入力用すだれ状電極および前記第２出力用すだれ状電
極の間に増幅器が設けられ、前記増幅器は前記第２遅延
電気信号を増幅し、前記入力用すだれ状電極、前記第２
出力用すだれ状電極および前記増幅器は遅延線発振器を
構成する。
【０００７】請求項４に記載の超音波音圧センサは、前
記入力用すだれ状電極および前記第１出力用すだれ状電
極の間に増幅器が設けられ、前記増幅器は前記第１遅延
電気信号を増幅し、前記入力用すだれ状電極、前記第１
出力用すだれ状電極および前記増幅器は遅延線発振器を
構成する。
記入力用すだれ状電極および前記第１出力用すだれ状電
極の間に増幅器が設けられ、前記増幅器は前記第１遅延
電気信号を増幅し、前記入力用すだれ状電極、前記第１
出力用すだれ状電極および前記増幅器は遅延線発振器を
構成する。
【０００８】請求項５に記載の超音波音圧センサは、前
記信号分析手段が位相比較器で成り、前記位相比較器は
前記第１遅延電気信号の位相および前記第２遅延電気信
号の位相を比較し、前記音圧を前記第１遅延電気信号と
前記第２遅延電気信号との位相差から感知する。
記信号分析手段が位相比較器で成り、前記位相比較器は
前記第１遅延電気信号の位相および前記第２遅延電気信
号の位相を比較し、前記音圧を前記第１遅延電気信号と
前記第２遅延電気信号との位相差から感知する。
【０００９】請求項６に記載の超音波音圧センサは、前
記入力用すだれ状電極と、前記第１および第２出力用す
だれ状電極は、それぞれが円弧状を成すとともに互いに
同心を有する位置関係を形成する。
記入力用すだれ状電極と、前記第１および第２出力用す
だれ状電極は、それぞれが円弧状を成すとともに互いに
同心を有する位置関係を形成する。
【００１０】請求項７に記載の超音波音圧センサは、前
記圧電基板が圧電セラミック薄板で成り、前記圧電セラ
ミック薄板の分極軸の方向がその厚さ方向と平行であ
る。
記圧電基板が圧電セラミック薄板で成り、前記圧電セラ
ミック薄板の分極軸の方向がその厚さ方向と平行であ
る。
【００１１】請求項８に記載の超音波音圧センサは、前
記圧電基板が圧電性高分子薄板で成る。
記圧電基板が圧電性高分子薄板で成る。
【００１２】請求項９に記載の超音波音圧センサは、前
記弾性膜が高分子フィルムで成る。
記弾性膜が高分子フィルムで成る。
【００１３】請求項１０に記載の超音波音圧センサは、
前記弾性膜が金属製フィルムで成る。
前記弾性膜が金属製フィルムで成る。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の超音波音圧センサは、圧
電基板、入力用すだれ状電極、第１出力用すだれ状電
極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、貯蔵室および信
号分析手段から成る簡単な構造を有する。入力用すだれ
状電極と、第１および第２出力用すだれ状電極は、圧電
基板の一方の端面に設けられている。貯蔵室は、圧電基
板のもう一方の端面および弾性膜の内面と接触する液体
を貯蔵している。もしも、入力用すだれ状電極に入力電
気信号が印加されると、圧電基板に弾性波が励振され
る。この弾性波のうちの漏洩成分は液体中に縦波として
照射され、この縦波は弾性膜によって反射され、第１出
力用すだれ状電極によって第１遅延電気信号として検出
される。弾性波のうちの非漏洩成分は、第２出力用すだ
れ状電極によって第２遅延電気信号として検出される。
信号分析手段は、弾性膜の外面を介して外部から伝搬さ
れる音圧を第１遅延電気信号と第２遅延電気信号との差
から感知する。
電基板、入力用すだれ状電極、第１出力用すだれ状電
極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、貯蔵室および信
号分析手段から成る簡単な構造を有する。入力用すだれ
状電極と、第１および第２出力用すだれ状電極は、圧電
基板の一方の端面に設けられている。貯蔵室は、圧電基
板のもう一方の端面および弾性膜の内面と接触する液体
を貯蔵している。もしも、入力用すだれ状電極に入力電
気信号が印加されると、圧電基板に弾性波が励振され
る。この弾性波のうちの漏洩成分は液体中に縦波として
照射され、この縦波は弾性膜によって反射され、第１出
力用すだれ状電極によって第１遅延電気信号として検出
される。弾性波のうちの非漏洩成分は、第２出力用すだ
れ状電極によって第２遅延電気信号として検出される。
信号分析手段は、弾性膜の外面を介して外部から伝搬さ
れる音圧を第１遅延電気信号と第２遅延電気信号との差
から感知する。
【００１５】本発明のもう一つの超音波音圧センサは、
圧電基板、入力用すだれ状電極、第１出力用すだれ状電
極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、貯蔵室および信
号分析手段から成り、貯蔵室が液体室と、弾性膜が備え
られた気体室と、液体室および気体室を分ける仕切り膜
で成る簡単な構造を有する。入力用すだれ状電極と、第
１および第２出力用すだれ状電極は、圧電基板の一方の
端面に設けられている。液体室は圧電基板のもう一方の
端面と接触する液体を貯蔵している。もしも、入力用す
だれ状電極に入力電気信号が印加されると、圧電基板に
弾性波が励振される。この弾性波のうちの漏洩成分は液
体中に縦波として照射され、この縦波は仕切り膜によっ
て反射され、第１出力用すだれ状電極によって第１遅延
電気信号として検出される。弾性波のうちの非漏洩成分
は、第２出力用すだれ状電極によって第２遅延電気信号
として検出される。信号分析手段は、弾性膜の外面を介
して外部から伝搬される音圧を第１遅延電気信号と第２
遅延電気信号との差から感知する。
圧電基板、入力用すだれ状電極、第１出力用すだれ状電
極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、貯蔵室および信
号分析手段から成り、貯蔵室が液体室と、弾性膜が備え
られた気体室と、液体室および気体室を分ける仕切り膜
で成る簡単な構造を有する。入力用すだれ状電極と、第
１および第２出力用すだれ状電極は、圧電基板の一方の
端面に設けられている。液体室は圧電基板のもう一方の
端面と接触する液体を貯蔵している。もしも、入力用す
だれ状電極に入力電気信号が印加されると、圧電基板に
弾性波が励振される。この弾性波のうちの漏洩成分は液
体中に縦波として照射され、この縦波は仕切り膜によっ
て反射され、第１出力用すだれ状電極によって第１遅延
電気信号として検出される。弾性波のうちの非漏洩成分
は、第２出力用すだれ状電極によって第２遅延電気信号
として検出される。信号分析手段は、弾性膜の外面を介
して外部から伝搬される音圧を第１遅延電気信号と第２
遅延電気信号との差から感知する。
【００１６】本発明の超音波音圧センサでは、入力用す
だれ状電極および第２出力用すだれ状電極の間に増幅器
を備えた構造が可能である。このとき、第２遅延電気信
号は増幅器によって増幅された後、入力用すだれ状電極
に再び印加される。このようにして、入力用すだれ状電
極、第２出力用すだれ状電極および増幅器は遅延線発振
器を構成する。従って、デバイスの小型軽量化が促進さ
れ、低消費電力駆動が可能となる。
だれ状電極および第２出力用すだれ状電極の間に増幅器
を備えた構造が可能である。このとき、第２遅延電気信
号は増幅器によって増幅された後、入力用すだれ状電極
に再び印加される。このようにして、入力用すだれ状電
極、第２出力用すだれ状電極および増幅器は遅延線発振
器を構成する。従って、デバイスの小型軽量化が促進さ
れ、低消費電力駆動が可能となる。
【００１７】本発明の超音波音圧センサでは、入力用す
だれ状電極および第１出力用すだれ状電極の間に増幅器
を備えた構造が可能である。このとき、第１遅延電気信
号は増幅器によって増幅された後、入力用すだれ状電極
に再び印加される。このようにして、入力用すだれ状電
極、第１出力用すだれ状電極および増幅器は遅延線発振
器を構成する。従って、デバイスの小型軽量化が促進さ
れ、低消費電力駆動が可能となる。
だれ状電極および第１出力用すだれ状電極の間に増幅器
を備えた構造が可能である。このとき、第１遅延電気信
号は増幅器によって増幅された後、入力用すだれ状電極
に再び印加される。このようにして、入力用すだれ状電
極、第１出力用すだれ状電極および増幅器は遅延線発振
器を構成する。従って、デバイスの小型軽量化が促進さ
れ、低消費電力駆動が可能となる。
【００１８】本発明の超音波音圧センサでは、信号分析
手段が位相比較器で成る構造が可能である。位相比較器
は第１遅延電気信号の位相および第２遅延電気信号の位
相を比較し、弾性膜の外面を介して伝搬される音圧を第
１遅延電気信号と第２遅延電気信号との位相差から感知
する。このようにして、高感度なデバイスを提供するこ
とができる。
手段が位相比較器で成る構造が可能である。位相比較器
は第１遅延電気信号の位相および第２遅延電気信号の位
相を比較し、弾性膜の外面を介して伝搬される音圧を第
１遅延電気信号と第２遅延電気信号との位相差から感知
する。このようにして、高感度なデバイスを提供するこ
とができる。
【００１９】本発明の超音波音圧センサでは、入力用す
だれ状電極と、前記第１および第２出力用すだれ状電極
が、それぞれ円弧状を成すとともに互いに同心を有する
構造が可能である。このような構造を採用することによ
り、圧電基板に励振された弾性波のうちの漏洩成分が効
率よく液体中に縦波としてモード変換されるばかりでな
く、液体中において弾性膜または仕切り膜によって反射
された縦波が第１出力用すだれ状電極によって効率よく
第１遅延電気信号に変換される。従って、音圧の検出感
度を向上させることが可能となる。
だれ状電極と、前記第１および第２出力用すだれ状電極
が、それぞれ円弧状を成すとともに互いに同心を有する
構造が可能である。このような構造を採用することによ
り、圧電基板に励振された弾性波のうちの漏洩成分が効
率よく液体中に縦波としてモード変換されるばかりでな
く、液体中において弾性膜または仕切り膜によって反射
された縦波が第１出力用すだれ状電極によって効率よく
第１遅延電気信号に変換される。従って、音圧の検出感
度を向上させることが可能となる。
【００２０】本発明の超音波音圧センサでは、圧電基板
が圧電セラミック薄板で成り、その分極軸の方向が厚さ
方向と平行である構造、または圧電基板が圧電性高分子
薄板で成る構造が可能である。このような構造を採用す
ることにより、音圧の検出感度を向上させることが可能
となるばかりでなく、装置の小型軽量化を促進すること
ができる。
が圧電セラミック薄板で成り、その分極軸の方向が厚さ
方向と平行である構造、または圧電基板が圧電性高分子
薄板で成る構造が可能である。このような構造を採用す
ることにより、音圧の検出感度を向上させることが可能
となるばかりでなく、装置の小型軽量化を促進すること
ができる。
【００２１】本発明の超音波音圧センサでは、弾性膜が
高分子フィルムまたは金属製フィルムで成る構造が可能
である。このような構造を採用することにより、音圧の
検出感度を向上させることが可能となる。
高分子フィルムまたは金属製フィルムで成る構造が可能
である。このような構造を採用することにより、音圧の
検出感度を向上させることが可能となる。
【００２２】
【実施例】図１は本発明の超音波音圧センサの第１の実
施例を示す構成図である。本実施例は圧電基板１、入力
用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３、第２出
力用すだれ状電極４、弾性膜５、貯蔵室６、信号分析手
段７、位相偏移器８および信号発生器９から成る。圧電
基板１は圧電セラミック薄板または圧電性高分子薄板で
成る。入力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極
３および第２出力用すだれ状電極４は、それぞれが円弧
状を成し、アルミニウム薄膜で成り、圧電基板１の一方
の端面上に設けられている。弾性膜５は燐青銅または高
分子フィルムで成る。貯蔵室６に貯蔵されている液体は
圧電基板１のもう一方の端面および弾性膜５の内面と接
触している。信号分析手段７は位相比較器で成る。図１
の超音波音圧センサを用いて、たとえば人の脈拍を測定
する場合、すなわち血管の振動による音圧を測定する場
合には、人の手首の内側などに弾性膜５の外面を接触さ
せることにより測定を行う。このようにして、図１の超
音波音圧センサは小型軽量で構造も簡単である。
施例を示す構成図である。本実施例は圧電基板１、入力
用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３、第２出
力用すだれ状電極４、弾性膜５、貯蔵室６、信号分析手
段７、位相偏移器８および信号発生器９から成る。圧電
基板１は圧電セラミック薄板または圧電性高分子薄板で
成る。入力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極
３および第２出力用すだれ状電極４は、それぞれが円弧
状を成し、アルミニウム薄膜で成り、圧電基板１の一方
の端面上に設けられている。弾性膜５は燐青銅または高
分子フィルムで成る。貯蔵室６に貯蔵されている液体は
圧電基板１のもう一方の端面および弾性膜５の内面と接
触している。信号分析手段７は位相比較器で成る。図１
の超音波音圧センサを用いて、たとえば人の脈拍を測定
する場合、すなわち血管の振動による音圧を測定する場
合には、人の手首の内側などに弾性膜５の外面を接触さ
せることにより測定を行う。このようにして、図１の超
音波音圧センサは小型軽量で構造も簡単である。
【００２３】図２は圧電基板１、入力用すだれ状電極
２、第１出力用すだれ状電極３および第２出力用すだれ
状電極４で成るデバイスを上方から見たときの平面図で
ある。入力用すだれ状電極２と第１出力用すだれ状電極
３の離間距離は６ｍｍで、開口角は４５°である。入力
用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３および第
２出力用すだれ状電極４はともに５対の電極指を有し、
電極周期長は３４０μｍで、それらは互いに同心を有す
るように配置されている。
２、第１出力用すだれ状電極３および第２出力用すだれ
状電極４で成るデバイスを上方から見たときの平面図で
ある。入力用すだれ状電極２と第１出力用すだれ状電極
３の離間距離は６ｍｍで、開口角は４５°である。入力
用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３および第
２出力用すだれ状電極４はともに５対の電極指を有し、
電極周期長は３４０μｍで、それらは互いに同心を有す
るように配置されている。
【００２４】図１の超音波音圧センサにおいて、入力用
すだれ状電極２の電極周期長に対応する中心周波数にほ
ぼ等しい周波数の入力電気信号が信号発生器９から入力
用すだれ状電極２に印加されると、圧電基板１に弾性波
が励振される。この弾性波は入力用すだれ状電極２の電
極周期長にほぼ対応する波長を有しており、この弾性波
のうちの漏洩成分が貯蔵室６の液体中に縦波として伝搬
される。つまり、液体中において漏洩弾性波から縦波へ
のモード変換が起こる。この縦波は弾性膜５によって反
射され、反射された縦波は、第１出力用すだれ状電極３
によって第１出力用すだれ状電極３の電極周期長にほぼ
対応する周波数を有する第１遅延電気信号として検出さ
れる。一方、弾性波の非漏洩成分は第２出力用すだれ状
電極４において第２遅延電気信号として検出される。第
１遅延電気信号の位相と第２遅延電気信号の位相は信号
分析手段７において比較される。この場合、第１遅延電
気信号の位相は、音圧が検出されないときには、第２遅
延電気信号の位相と一致するように位相偏移器８によっ
て予め調整されている。
すだれ状電極２の電極周期長に対応する中心周波数にほ
ぼ等しい周波数の入力電気信号が信号発生器９から入力
用すだれ状電極２に印加されると、圧電基板１に弾性波
が励振される。この弾性波は入力用すだれ状電極２の電
極周期長にほぼ対応する波長を有しており、この弾性波
のうちの漏洩成分が貯蔵室６の液体中に縦波として伝搬
される。つまり、液体中において漏洩弾性波から縦波へ
のモード変換が起こる。この縦波は弾性膜５によって反
射され、反射された縦波は、第１出力用すだれ状電極３
によって第１出力用すだれ状電極３の電極周期長にほぼ
対応する周波数を有する第１遅延電気信号として検出さ
れる。一方、弾性波の非漏洩成分は第２出力用すだれ状
電極４において第２遅延電気信号として検出される。第
１遅延電気信号の位相と第２遅延電気信号の位相は信号
分析手段７において比較される。この場合、第１遅延電
気信号の位相は、音圧が検出されないときには、第２遅
延電気信号の位相と一致するように位相偏移器８によっ
て予め調整されている。
【００２５】図３は液体中を伝搬する縦波の伝搬路を矢
印で示した図である。もしも弾性膜５が外部からの音圧
を感知すると、弾性膜５は機械的に振動する。従って、
縦波の伝搬路長も変化する。伝搬路長の変化は第１遅延
電気信号と第２遅延電気信号との位相差をもたらすこと
から、この位相差によって音圧が高感度で検出される。
また、このような位相比較による音圧検出システムは温
度変化による影響の軽減にも対応しうる。
印で示した図である。もしも弾性膜５が外部からの音圧
を感知すると、弾性膜５は機械的に振動する。従って、
縦波の伝搬路長も変化する。伝搬路長の変化は第１遅延
電気信号と第２遅延電気信号との位相差をもたらすこと
から、この位相差によって音圧が高感度で検出される。
また、このような位相比較による音圧検出システムは温
度変化による影響の軽減にも対応しうる。
【００２６】図４は圧電基板１に励振される２つのモー
ドの弾性波の位相速度と、弾性波の周波数ｆおよび圧電
基板１の厚さｄの積ｆｄとの関係を示す特性図である。
圧電基板１中を伝搬する横波の速度は２，４５０ｍ/ｓ
であり、縦波の速度は４，３９０ｍ/ｓである。
ドの弾性波の位相速度と、弾性波の周波数ｆおよび圧電
基板１の厚さｄの積ｆｄとの関係を示す特性図である。
圧電基板１中を伝搬する横波の速度は２，４５０ｍ/ｓ
であり、縦波の速度は４，３９０ｍ/ｓである。
【００２７】図５は液体中への縦波放射の実効変換効率
ηと、ｆｄ値との関係を示す特性図である。Ｓ0モード
においては１．５ＭＨｚ・ｍｍ近傍で最も高いピークが
みられることが分かる。
ηと、ｆｄ値との関係を示す特性図である。Ｓ0モード
においては１．５ＭＨｚ・ｍｍ近傍で最も高いピークが
みられることが分かる。
【００２８】図６は図２のデバイスの代わりに用いられ
る別のデバイスを上方から見たときの平面図である。図
６のデバイスは圧電基板１、入力用すだれ状電極１０、
第１出力用すだれ状電極１１および第２出力用すだれ状
電極１２で成り、図２のデバイスと同様な機能を果た
す。
る別のデバイスを上方から見たときの平面図である。図
６のデバイスは圧電基板１、入力用すだれ状電極１０、
第１出力用すだれ状電極１１および第２出力用すだれ状
電極１２で成り、図２のデバイスと同様な機能を果た
す。
【００２９】図７は本発明の超音波音圧センサの第２の
実施例を示す構成図である。本実施例は圧電基板１、入
力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３、第２
出力用すだれ状電極４、弾性膜５、貯蔵室６、信号分析
手段７、位相偏移器８および増幅器１３から成る。増幅
器１３は入力用すだれ状電極２および第２出力用すだれ
状電極４の間に接続されている。
実施例を示す構成図である。本実施例は圧電基板１、入
力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３、第２
出力用すだれ状電極４、弾性膜５、貯蔵室６、信号分析
手段７、位相偏移器８および増幅器１３から成る。増幅
器１３は入力用すだれ状電極２および第２出力用すだれ
状電極４の間に接続されている。
【００３０】図７の超音波音圧センサにおいて、入力用
すだれ状電極２に入力電気信号が印加されると、圧電基
板１に弾性波が励振される。この弾性波のうちの漏洩成
分が貯蔵室６の液体中に縦波として伝搬され、この縦波
は弾性膜５によって反射され、反射された縦波は、第１
出力用すだれ状電極３によって第１遅延電気信号として
検出される。一方、弾性波の非漏洩成分は第２出力用す
だれ状電極４において第２遅延電気信号として検出され
る。第２遅延電気信号の一部は増幅器１３によって増幅
された後、入力電気信号として再び入力用すだれ状電極
２に印加される。このようにして、入力用すだれ状電極
２、第２出力用すだれ状電極４および増幅器１３は帰還
型の遅延線発振器を構成する。第２遅延電気信号の残部
は信号分析手段７に伝えられる。信号分析手段７では第
１遅延電気信号の位相と第２遅延電気信号の位相が比較
される。このとき、第１遅延電気信号の位相は、音圧が
検出されないときには、第２遅延電気信号の位相と一致
するように位相偏移器８によって予め調整されている。
もしも、弾性膜５が音圧を感知すると、信号分析手段７
において第１遅延電気信号と第２遅延電気信号の位相差
が検出される。このようにして、小型軽量で、低消費電
力駆動が可能で、感度が良好な超音波音圧センサが可能
となる。
すだれ状電極２に入力電気信号が印加されると、圧電基
板１に弾性波が励振される。この弾性波のうちの漏洩成
分が貯蔵室６の液体中に縦波として伝搬され、この縦波
は弾性膜５によって反射され、反射された縦波は、第１
出力用すだれ状電極３によって第１遅延電気信号として
検出される。一方、弾性波の非漏洩成分は第２出力用す
だれ状電極４において第２遅延電気信号として検出され
る。第２遅延電気信号の一部は増幅器１３によって増幅
された後、入力電気信号として再び入力用すだれ状電極
２に印加される。このようにして、入力用すだれ状電極
２、第２出力用すだれ状電極４および増幅器１３は帰還
型の遅延線発振器を構成する。第２遅延電気信号の残部
は信号分析手段７に伝えられる。信号分析手段７では第
１遅延電気信号の位相と第２遅延電気信号の位相が比較
される。このとき、第１遅延電気信号の位相は、音圧が
検出されないときには、第２遅延電気信号の位相と一致
するように位相偏移器８によって予め調整されている。
もしも、弾性膜５が音圧を感知すると、信号分析手段７
において第１遅延電気信号と第２遅延電気信号の位相差
が検出される。このようにして、小型軽量で、低消費電
力駆動が可能で、感度が良好な超音波音圧センサが可能
となる。
【００３１】図８は本発明の超音波音圧センサの第３の
実施例を示す構成図である。本実施例は増幅器１３の接
続位置を除いて図７の超音波音圧センサと同様な構造を
有する。図８において、増幅器１３は入力用すだれ状電
極２および第１出力用すだれ状電極３の間に接続されて
いる。図８の超音波音圧センサにおいては、第１出力用
すだれ状電極３で検出された第１遅延電気信号の一部
は、増幅器１３によって増幅された後、入力電気信号と
して再び入力用すだれ状電極２に印加される。このよう
にして、入力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電
極３および増幅器１３は帰還型の遅延線発振器を構成す
る。もしも弾性膜５が音圧を感知すると、信号分析手段
７において第１遅延電気信号と第２遅延電気信号の位相
差が検出される。
実施例を示す構成図である。本実施例は増幅器１３の接
続位置を除いて図７の超音波音圧センサと同様な構造を
有する。図８において、増幅器１３は入力用すだれ状電
極２および第１出力用すだれ状電極３の間に接続されて
いる。図８の超音波音圧センサにおいては、第１出力用
すだれ状電極３で検出された第１遅延電気信号の一部
は、増幅器１３によって増幅された後、入力電気信号と
して再び入力用すだれ状電極２に印加される。このよう
にして、入力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電
極３および増幅器１３は帰還型の遅延線発振器を構成す
る。もしも弾性膜５が音圧を感知すると、信号分析手段
７において第１遅延電気信号と第２遅延電気信号の位相
差が検出される。
【００３２】図９は本発明の超音波音圧センサの第４の
実施例を示す構成図である。本実施例は圧電基板１、入
力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３、第２
出力用すだれ状電極４、信号分析手段７、位相偏移器
８、信号発生器９および貯蔵室から成る。この貯蔵室は
液体室１４、弾性膜１６を備えた気体室１５、および液
体室１４と気体室１５を分ける仕切り膜１７で成る。弾
性膜１６は高分子フィルムで成り、仕切り膜１７はゴム
製フィルムで成る。入力用すだれ状電極２、第１出力用
すだれ状電極３および第２出力用すだれ状電極４は、圧
電基板１の一方の端面上に設けられている。液体室１４
に貯蔵されている液体は圧電基板１のもう一方の端面と
接触している。気体室１５には気体が貯蔵されている。
図９の超音波音圧センサを用いて、たとえば人の鼓動を
測定する場合、弾性膜１６の外面を胸部に接触させるこ
とにより測定を行う。このようにして、図９の超音波音
圧センサは小型軽量で構造も簡単である。
実施例を示す構成図である。本実施例は圧電基板１、入
力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３、第２
出力用すだれ状電極４、信号分析手段７、位相偏移器
８、信号発生器９および貯蔵室から成る。この貯蔵室は
液体室１４、弾性膜１６を備えた気体室１５、および液
体室１４と気体室１５を分ける仕切り膜１７で成る。弾
性膜１６は高分子フィルムで成り、仕切り膜１７はゴム
製フィルムで成る。入力用すだれ状電極２、第１出力用
すだれ状電極３および第２出力用すだれ状電極４は、圧
電基板１の一方の端面上に設けられている。液体室１４
に貯蔵されている液体は圧電基板１のもう一方の端面と
接触している。気体室１５には気体が貯蔵されている。
図９の超音波音圧センサを用いて、たとえば人の鼓動を
測定する場合、弾性膜１６の外面を胸部に接触させるこ
とにより測定を行う。このようにして、図９の超音波音
圧センサは小型軽量で構造も簡単である。
【００３３】図９の超音波音圧センサにおいて、入力電
気信号が信号発生器９から入力用すだれ状電極２に印加
されると、圧電基板１に弾性波が励振される。この弾性
波のの漏洩成分が液体室１４の液体中に縦波として伝搬
され、この縦波は仕切り膜１７によって反射され、反射
された縦波は、第１出力用すだれ状電極３によって第１
遅延電気信号として検出される。一方、弾性波の非漏洩
成分は第２出力用すだれ状電極４において第２遅延電気
信号として検出される。もしも弾性膜１６が音圧を感知
すると弾性膜１６は機械的に振動し、それにつれて仕切
り膜１７も振動する。従って、縦波の伝搬路長が変化す
る。伝搬路長の変化は第１遅延電気信号と第２遅延電気
信号との位相差をもたらすことから、この位相差によっ
て音圧が高感度で検出される。また、このような位相比
較による音圧検出システムは温度変化による影響の軽減
にも対応しうる。
気信号が信号発生器９から入力用すだれ状電極２に印加
されると、圧電基板１に弾性波が励振される。この弾性
波のの漏洩成分が液体室１４の液体中に縦波として伝搬
され、この縦波は仕切り膜１７によって反射され、反射
された縦波は、第１出力用すだれ状電極３によって第１
遅延電気信号として検出される。一方、弾性波の非漏洩
成分は第２出力用すだれ状電極４において第２遅延電気
信号として検出される。もしも弾性膜１６が音圧を感知
すると弾性膜１６は機械的に振動し、それにつれて仕切
り膜１７も振動する。従って、縦波の伝搬路長が変化す
る。伝搬路長の変化は第１遅延電気信号と第２遅延電気
信号との位相差をもたらすことから、この位相差によっ
て音圧が高感度で検出される。また、このような位相比
較による音圧検出システムは温度変化による影響の軽減
にも対応しうる。
【００３４】図９の超音波音圧センサでは、図７または
図８のような構造、すなわち信号発生器９が増幅器１３
に置き換わった構造が可能である。このようにして、帰
還型の遅延線発振器が構成される。従って、小型軽量
で、低消費電力駆動が可能で、感度が良好な超音波音圧
センサが構成される。
図８のような構造、すなわち信号発生器９が増幅器１３
に置き換わった構造が可能である。このようにして、帰
還型の遅延線発振器が構成される。従って、小型軽量
で、低消費電力駆動が可能で、感度が良好な超音波音圧
センサが構成される。
【００３５】
【発明の効果】本発明の超音波音圧センサにおいて、も
しも入力用すだれ状電極に入力電気信号が印加される
と、圧電基板に弾性波が励振される。この弾性波のうち
の漏洩成分は貯蔵室に貯蔵されている液体中に縦波とし
て照射され、この縦波は弾性膜によって反射され、第１
出力用すだれ状電極によって第１遅延電気信号として検
出される。弾性波のうちの非漏洩成分は、第２出力用す
だれ状電極によって第２遅延電気信号として検出され
る。もしも弾性膜を接触することにより音圧が生ずる
と、この音圧は信号分析手段において第１遅延電気信号
と第２遅延電気信号の差として感知される。信号分析手
段が位相比較器で成る場合には、第１遅延電気信号と第
２遅延電気信号の位相差として感知されることから、高
感度なデバイスを提供することが可能となる。
しも入力用すだれ状電極に入力電気信号が印加される
と、圧電基板に弾性波が励振される。この弾性波のうち
の漏洩成分は貯蔵室に貯蔵されている液体中に縦波とし
て照射され、この縦波は弾性膜によって反射され、第１
出力用すだれ状電極によって第１遅延電気信号として検
出される。弾性波のうちの非漏洩成分は、第２出力用す
だれ状電極によって第２遅延電気信号として検出され
る。もしも弾性膜を接触することにより音圧が生ずる
と、この音圧は信号分析手段において第１遅延電気信号
と第２遅延電気信号の差として感知される。信号分析手
段が位相比較器で成る場合には、第１遅延電気信号と第
２遅延電気信号の位相差として感知されることから、高
感度なデバイスを提供することが可能となる。
【００３６】本発明の超音波音圧センサでは、貯蔵室が
液体室と、弾性膜が備えられた気体室と、液体室および
気体室を分ける仕切り膜で成る構造が可能である。この
場合、弾性波のうちの漏洩成分は液体中に縦波として照
射され、この縦波は仕切り膜によって反射され、第１出
力用すだれ状電極によって第１遅延電気信号として検出
される。弾性波のうちの非漏洩成分は、第２出力用すだ
れ状電極によって第２遅延電気信号として検出される。
もしも弾性膜を接触することにより音圧が生ずると、こ
の音圧は、仕切り膜に伝搬されることから、信号分析手
段において第１遅延電気信号と第２遅延電気信号の差と
して感知される。
液体室と、弾性膜が備えられた気体室と、液体室および
気体室を分ける仕切り膜で成る構造が可能である。この
場合、弾性波のうちの漏洩成分は液体中に縦波として照
射され、この縦波は仕切り膜によって反射され、第１出
力用すだれ状電極によって第１遅延電気信号として検出
される。弾性波のうちの非漏洩成分は、第２出力用すだ
れ状電極によって第２遅延電気信号として検出される。
もしも弾性膜を接触することにより音圧が生ずると、こ
の音圧は、仕切り膜に伝搬されることから、信号分析手
段において第１遅延電気信号と第２遅延電気信号の差と
して感知される。
【００３７】本発明の超音波音圧センサでは、入力用す
だれ状電極および第２出力用すだれ状電極の間、または
入力用すだれ状電極および第１出力用すだれ状電極の間
に増幅器を備えた構造が可能である。このような構造は
遅延線発振器の構成を可能にする。従って、デバイスの
小型軽量化が促進され、低消費電力駆動が可能となる。
だれ状電極および第２出力用すだれ状電極の間、または
入力用すだれ状電極および第１出力用すだれ状電極の間
に増幅器を備えた構造が可能である。このような構造は
遅延線発振器の構成を可能にする。従って、デバイスの
小型軽量化が促進され、低消費電力駆動が可能となる。
【００３８】本発明の超音波音圧センサでは、入力用す
だれ状電極と、前記第１および第２出力用すだれ状電極
が、それぞれ円弧状を成すとともに互いに同心を有する
構造が可能である。このような構造を採用することによ
り、圧電基板に励振された弾性波のうちの漏洩成分が効
率よく液体中に縦波としてモード変換されるばかりでな
く、液体中において弾性膜または仕切り膜によって反射
された縦波が第１出力用すだれ状電極によって効率よく
第１遅延電気信号に変換される。従って、音圧の検出感
度を向上させることが可能となる。
だれ状電極と、前記第１および第２出力用すだれ状電極
が、それぞれ円弧状を成すとともに互いに同心を有する
構造が可能である。このような構造を採用することによ
り、圧電基板に励振された弾性波のうちの漏洩成分が効
率よく液体中に縦波としてモード変換されるばかりでな
く、液体中において弾性膜または仕切り膜によって反射
された縦波が第１出力用すだれ状電極によって効率よく
第１遅延電気信号に変換される。従って、音圧の検出感
度を向上させることが可能となる。
【００３９】本発明の超音波音圧センサでは、圧電基板
が圧電セラミック薄板で成り、その分極軸の方向が厚さ
方向と平行である構造、または圧電基板が圧電性高分子
薄板で成る構造が可能である。このような構造を採用す
ることにより、音圧の検出感度を向上させることが可能
となるばかりでなく、装置の小型軽量化を促進すること
ができる。
が圧電セラミック薄板で成り、その分極軸の方向が厚さ
方向と平行である構造、または圧電基板が圧電性高分子
薄板で成る構造が可能である。このような構造を採用す
ることにより、音圧の検出感度を向上させることが可能
となるばかりでなく、装置の小型軽量化を促進すること
ができる。
【００４０】本発明の超音波音圧センサでは、弾性膜が
高分子フィルムまたは金属製フィルムで成る構造が可能
である。このような構造を採用することにより、音圧の
検出感度を向上させることが可能となる。
高分子フィルムまたは金属製フィルムで成る構造が可能
である。このような構造を採用することにより、音圧の
検出感度を向上させることが可能となる。
【図１】本発明の超音波音圧センサの第１の実施例を示
す構成図。
す構成図。
【図２】圧電基板１、入力用すだれ状電極２、第１出力
用すだれ状電極３および第２出力用すだれ状電極４で成
るデバイスを上方から見たときの平面図。
用すだれ状電極３および第２出力用すだれ状電極４で成
るデバイスを上方から見たときの平面図。
【図３】液体中を伝搬する縦波の伝搬路を矢印で示した
図。
図。
【図４】圧電基板１に励振される２つのモードの弾性波
の位相速度と、弾性波の周波数ｆおよび圧電基板１の厚
さｄの積ｆｄとの関係を示す特性図。
の位相速度と、弾性波の周波数ｆおよび圧電基板１の厚
さｄの積ｆｄとの関係を示す特性図。
【図５】液体中への縦波放射の実効変換効率ηと、ｆｄ
値との関係を示す特性図。
値との関係を示す特性図。
【図６】図２のデバイスの代わりに用いられる別のデバ
イスを上方から見たときの平面図。
イスを上方から見たときの平面図。
【図７】本発明の超音波音圧センサの第２の実施例を示
す構成図。
す構成図。
【図８】本発明の超音波音圧センサの第３の実施例を示
す構成図。
す構成図。
【図９】本発明の超音波音圧センサの第４の実施例を示
す構成図。
す構成図。
１ 圧電基板 ２ 入力用すだれ状電極 ３ 第１出力用すだれ状電極 ４ 第２出力用すだれ状電極 ５ 弾性膜 ６ 貯蔵室 ７ 信号分析手段 ８ 位相偏移器 ９ 信号発生器 １０ 入力用すだれ状電極 １１ 第１出力用すだれ状電極 １２ 第２出力用すだれ状電極 １３ 増幅器 １４ 液体室 １５ 気体室 １６ 弾性膜 １７ 仕切り膜
Claims (10)
- 【請求項１】 圧電基板、入力用すだれ状電極、第１出
力用すだれ状電極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、
貯蔵室および信号分析手段から成る超音波音圧センサで
あって、前記入力用すだれ状電極と、前記第１および第
２出力用すだれ状電極は、前記圧電基板の一方の端面に
設けられており、前記貯蔵室は、前記圧電基板のもう一
方の端面および前記弾性膜の内面と接触する液体を貯蔵
し、前記入力用すだれ状電極は、入力電気信号を印加さ
れることにより前記圧電基板に弾性波を励振し、前記弾
性波のうちの漏洩成分を前記液体中に縦波として照射
し、前記弾性膜は前記縦波を反射し、前記第１出力用す
だれ状電極は、前記弾性膜で反射された前記縦波を第１
遅延電気信号に変換し、前記第２出力用すだれ状電極
は、前記弾性波のうちの非漏洩成分を第２遅延電気信号
として検出し、前記信号分析手段は、前記弾性膜の外面
を介して外部から伝搬される音圧を前記第１遅延電気信
号と前記第２遅延電気信号との差から感知する超音波音
圧センサ。 - 【請求項２】 圧電基板、入力用すだれ状電極、第１出
力用すだれ状電極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、
貯蔵室および信号分析手段から成る超音波音圧センサで
あって、前記入力用すだれ状電極と、前記第１および第
２出力用すだれ状電極は、前記圧電基板の一方の端面に
設けられており、前記貯蔵室は液体室、気体室およびそ
れらを分ける仕切り膜で成り、前記液体室は前記圧電基
板のもう一方の端面と接触する液体を貯蔵し、前記気体
室には弾性膜が設けられており、前記入力用すだれ状電
極は、入力電気信号を印加されることにより前記圧電基
板に弾性波を励振し、前記弾性波のうちの漏洩成分を前
記液体中に縦波として照射し、前記仕切り膜は前記縦波
を反射し、前記第１出力用すだれ状電極は、前記仕切り
膜で反射された前記縦波を第１遅延電気信号に変換し、
前記第２出力用すだれ状電極は、前記弾性波のうちの非
漏洩成分を第２遅延電気信号として検出し、前記信号分
析手段は、前記弾性膜を介して外部から伝搬される音圧
を前記第１遅延電気信号と前記第２遅延電気信号との差
から感知する超音波音圧センサ。 - 【請求項３】 前記入力用すだれ状電極および前記第２
出力用すだれ状電極の間に増幅器が設けられ、前記増幅
器は前記第２遅延電気信号を増幅し、前記入力用すだれ
状電極、前記第２出力用すだれ状電極および前記増幅器
は遅延線発振器を構成する請求項１または２に記載の超
音波音圧センサ。 - 【請求項４】 前記入力用すだれ状電極および前記第１
出力用すだれ状電極の間に増幅器が設けられ、前記増幅
器は前記第１遅延電気信号を増幅し、前記入力用すだれ
状電極、前記第１出力用すだれ状電極および前記増幅器
は遅延線発振器を構成する請求項１または２に記載の超
音波音圧センサ。 - 【請求項５】 前記信号分析手段が位相比較器で成り、
前記位相比較器は前記第１遅延電気信号の位相および前
記第２遅延電気信号の位相を比較し、前記音圧を前記第
１遅延電気信号と前記第２遅延電気信号との位相差から
感知する請求項１，２，３または４に記載の超音波音圧
センサ。 - 【請求項６】 前記入力用すだれ状電極と、前記第１お
よび第２出力用すだれ状電極は、それぞれが円弧状を成
すとともに互いに同心を有する位置関係を形成する請求
項１，２，３，４または５に記載の超音波音圧センサ。 - 【請求項７】 前記圧電基板が圧電セラミック薄板で成
り、前記圧電セラミック薄板の分極軸の方向がその厚さ
方向と平行である請求項１，２，３，４，５または６に
記載の超音波音圧センサ。 - 【請求項８】 前記圧電基板が圧電性高分子薄板で成る
請求項１，２，３，４，５または６に記載の超音波音圧
センサ。 - 【請求項９】 前記弾性膜が高分子フィルムで成る請求
項１，２，３，４，５，６，７または８に記載の超音波
音圧センサ。 - 【請求項１０】 前記弾性膜が金属製フィルムで成る請
求項１，２，３，４，５，６，７または８に記載の超音
波音圧センサ。
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| US09/557,057 US6393920B1 (en) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | Sound pressure sensing device |
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| US5798597A (en) * | 1997-03-06 | 1998-08-25 | Toda; Kohji | Surface acoustic wave device for sensing a touch-position |
| US6060812A (en) * | 1997-08-01 | 2000-05-09 | Toda; Kohji | Ultrasonic touch-position sensing device |
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Cited By (1)
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