JP2006174003A - 超音波送受波器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 等方性の超音波送受波器で指向性を狭くし、さらに残響時間を短くする。
【解決手段】 超音波送受波器10は、有底筒状のケース11と、ケース11の底部の内面略中央部に設けられた圧電素子12とを含む。ケース11の中空断面は略真円であって、ケース11の底部の厚みが、圧電素子12の設けられている部分において厚く、徐々に、ケース11の側壁面に近づくにしたがって薄くなるとともに、ケース11の底部の厚みにおいて、最小厚みt1と最大厚みt2の比t1/t2が、0.43以上0.57以下とする。
【選択図】 図1
【解決手段】 超音波送受波器10は、有底筒状のケース11と、ケース11の底部の内面略中央部に設けられた圧電素子12とを含む。ケース11の中空断面は略真円であって、ケース11の底部の厚みが、圧電素子12の設けられている部分において厚く、徐々に、ケース11の側壁面に近づくにしたがって薄くなるとともに、ケース11の底部の厚みにおいて、最小厚みt1と最大厚みt2の比t1/t2が、0.43以上0.57以下とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、超音波送受波器に関し、特に、自動車のバックソナーやコーナーソナー、さらに、自動車の側面に取り付け、縦列駐車における側壁等の障害物とのスペースの有無を検知するパーキングスロットセンサに用いられる超音波送受波器に関するものである。
超音波送受波器は、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、周辺に存在する障害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。
この種の超音波のうち車載用としては、図6に示すような超音波送受波器1が知られている。(特許文献1参照)
この超音波送受波器1は、ケース2を備える。ケース2は横断面が真円状で中空部を有する有底の円筒状からなり、この中空部内に納めた平板状の圧電素子4をケース2の底部2a内面に固着させ、コネクタケーブル5の片方の信号線6を圧電素子4の一方電極に接続し、コネクタケーブル5の他方の信号線6を金属製のケース体2を介して圧電素子4の他方電極に電気的に導通させたものである。
この超音波送受波器1は、ケース2を備える。ケース2は横断面が真円状で中空部を有する有底の円筒状からなり、この中空部内に納めた平板状の圧電素子4をケース2の底部2a内面に固着させ、コネクタケーブル5の片方の信号線6を圧電素子4の一方電極に接続し、コネクタケーブル5の他方の信号線6を金属製のケース体2を介して圧電素子4の他方電極に電気的に導通させたものである。
なお、圧電素子4は吸音材7で覆われ、圧電素子4及び吸音材7は、シリコンゴムやウレタンゴムなどのような弾性を有する絶縁性樹脂8で密封されている。
そして、ケース2の底部は、圧電素子4が固着された部分の厚みを厚くし、圧電素子4が貼り付けられていない部分、つまり、圧電素子4の周囲部分の厚みを薄くした段差形状となっている。この段差は、外部からの応力により圧電素子4が破壊されるのを防止するために設けられたものである。
また、指向性に異方性を持たせつつ残響時間を小さくすることを目的とした超音波送受波器の発明が為されている。(特許文献2参照)
この従来技術は特に図示はしないが、特許文献1と同様に圧電素子が固着する部分に段差が設けられるとともに、指向性に異方性を持たせるためにケースの中空部が真円状ではなく、ケース内壁断面が一方で長く一方で短く形成されているものである。また、同文献の段落0036には段差の構造が階段状でなく滑らかな傾斜構造となってもよい旨記載されている。
特開2000−152388号公報
特開2001−326987号公報
この従来技術は特に図示はしないが、特許文献1と同様に圧電素子が固着する部分に段差が設けられるとともに、指向性に異方性を持たせるためにケースの中空部が真円状ではなく、ケース内壁断面が一方で長く一方で短く形成されているものである。また、同文献の段落0036には段差の構造が階段状でなく滑らかな傾斜構造となってもよい旨記載されている。
しかしながら上記従来の超音波送受波器では、残響特性が不安定で残響時間が長く、超音波送受波器に近接した物体から反射された超音波と残響とが干渉し、近接した物体の存在を検知できなくなったり、近接した物体までの距離を正確に把握することができなくなる場合があった。
特に、超音波送受波器の更なる小型化やパーキングスロットセンサへの用途展開によって、異方性をもたせることなく、つまり、図6に図示したような等方性の超音波送受波器で指向性を狭くし、さらに残響時間を短くすることが求められるようになっている。
上記課題を解決するために、本発明の超音波送受波器は、有底筒状のケースと、
ケースの底部の内面における略中央部に設けられた圧電素子とを含む超音波送受波器であって、ケースの中空を形成する内部の断面は略真円であって、ケースの底部の厚みが、圧電素子の設けられている部分において厚く、徐々に、ケースの側壁面に近づくにしたがって薄くなるとともに、ケースの底部の厚みにおいて、最小厚みt1と最大厚みt2の比t1/t2が、0.43以上0.57以下であることを特徴とする超音波送受波器である。
ケースの底部の内面における略中央部に設けられた圧電素子とを含む超音波送受波器であって、ケースの中空を形成する内部の断面は略真円であって、ケースの底部の厚みが、圧電素子の設けられている部分において厚く、徐々に、ケースの側壁面に近づくにしたがって薄くなるとともに、ケースの底部の厚みにおいて、最小厚みt1と最大厚みt2の比t1/t2が、0.43以上0.57以下であることを特徴とする超音波送受波器である。
このように構成された超音波送受波器は、従来の超音波送受波器と比較して残響時間が短くなり、よって、近接する物体までの距離をより正確に把握することが可能となる。より具体的には、本発明の超音波送受波器は、ケースの中空断面を略真円として等方性の超音波送受波器としてパーキングスロットセンサに用いる場合に好適であり、ケース底部における最小厚みと最大厚みの比を0.43以上0.57以下と規定することに、短い残響時間を得ると共に、超音波送受波器の指向性を狭くすることが可能となり、パーキングスロットセンサを始めとした超音波送受波器を用いた各種センサへの適用が可能となる。
以下に本発明の実施例を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
本発明の実施例となる超音波送受波器を、図1〜図3を用いて説明する。
図1に示す超音波送受波器10はケース11を備える。ケース11はたとえばアルミニウムなどの金属材料で形成され、横断面が真円状で中空部を有する有底の円筒状からなる。ケース11の中空部内には、平板状の圧電素子12が、ケース11の底部の内面に固着されて配置される。圧電素子12の両主面には図面上では表れない電極が備えられており、一方主面に形成された電極を介してケース11の底部と固着されている。
圧電素子12はその他方主面において、コネクタケーブル13の1つの信号線14aに接続される。また、圧電素子12は、コネクタケーブル13のもう1つの信号線14bを金属製のケース11の内壁側面に接続することにより、圧電素子12の一方主面において、ケース11を介してコネクタケーブル13のもう1つの信号線14bと接続される。
ケース11の内部には、圧電素子12を覆うようにフェルト等からなる吸音材15が設けられる。また、ケース11の内部には、圧電素子12及び吸音材15を密封するように、シリコンゴムやウレタンゴムなどのような弾性を有する絶縁性樹脂16が設けられる。
そして、ケース11の底部は、圧電素子12が固着された部分の厚みを厚くし、圧電素子12が貼り付けられていない部分、つまり、圧電素子12の周囲部分からケース11の側壁面に近づくにしたがって、徐々に厚みが薄くなる傾斜構造となっている。
ここで、外径が14mm,内径が**mmで底部の最大厚みが7mmの超音波送受波器において、図6に示したケース2の底部が段差構造となっている従来の超音波送受波器1と、図1に示した、ケース11の底部が傾斜構造になっている超音波送受波器10との、半減全角および残響時間を対比した。半減全角とは、ケースの底面に対向する方向(0°の方向)の送受感度よりも20log0.5dB(約6dB)減となる方向間の角度である。なお、従来の超音波送受波器1、および、本発明の超音波送受波器10いずれにおいても、ケースの底部の最大厚みをt2,最小厚みをt1とし、最小厚みt1を変化させてそれぞれの特性を確かめた。この対比結果を図4,5に示す。
図4に示すケース底部の厚みの比と半減全角との関係を示すグラフから明らかなとおり、半減全角の特性は従来の超音波送受波器1および本発明の超音波送受波器10いずれも差が見られない。なお、超音波送受波器をパーキングスロットセンサに用いる場合、半減全角は40°以下であることが望ましいことから、本発明の超音波送受波器では、ケース底部の最小厚みと最大厚みの比t1/t2を0.57以下とすることが望ましい。
一方、図5に示すケース底部の厚みの比と残響時間との関係を示すグラフから明らかなとおり、残響時間は、従来の段差構造の超音波送受波器と本発明の傾斜構造の超音波送受波器では大きな差が見られた。つまり、従来の超音波送受波器1に比べて本発明の超音波送受波器10の残響時間が短くなっていることが明らかになった。特に、従来の超音波送受波器1では、残響時間が1.2ミリ秒(msec)以上となるのはケース底部の最小厚みと最大厚みの比t1/t2が0.58以下の場合であるが、本発明の超音波送受波器10では、ケース底部の最小厚みと最大厚みの比t1/t2が0.15の場合でも残響時間は1.15ミリ秒であった。なお、超音波送受波器をパーキングスロットセンサに用いる場合、残響時間が1ミリ秒以下であることが望ましいことから、本発明の超音波送受波器では、ケース底部の最小厚みと最大厚みの比t1/t2を0.43以上とすることが望ましい。
以上から、半減全角40°以下でかつ残響時間1ミリ秒以下を満たす等方性の超音波送受波器は、ケースの底面が圧電素子形成部を最大厚みとして徐々に厚みが薄くなる傾斜構造となっており、最小厚みt1と最大厚みt2との比t1/t2を0.43以上0.57以下とした超音波送受波器となる。
10 超音波送受波器
11 ケース
12 圧電素子
11 ケース
12 圧電素子
Claims (1)
- 有底筒状のケースと、
該ケースの底部の内面における略中央部に設けられた圧電素子と、
を含む超音波送受波器であって、
前記ケースの中空を形成する内部の断面は略真円であって、
前記ケースの底部の厚みが、前記圧電素子の設けられている部分において厚く、徐々に、前記ケースの側壁面に近づくにしたがって薄くなるとともに、
前記ケースの底部の厚みにおいて、最小厚みt1と最大厚みt2の比t1/t2が、0.43以上0.57以下であることを特徴とする、超音波送受波器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004362652A JP2006174003A (ja) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | 超音波送受波器 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004362652A JP2006174003A (ja) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | 超音波送受波器 |
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Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=36674289
Family Applications (1)
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JP2004362652A Pending JP2006174003A (ja) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | 超音波送受波器 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2004
- 2004-12-15 JP JP2004362652A patent/JP2006174003A/ja active Pending
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