JP2006345271A - Ultrasonic wave transceiver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波周波数帯の送信、受信を行う超音波送受波器に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic transducer that transmits and receives an ultrasonic frequency band.
従来の実施の形態に関わる超音波送受波器において、これを車のバンパー等に埋め込み設置し、周辺の障害物を検出する場合、超音波送受波器にパルスバースト電気信号を入力することで超音波送受波器からその入力パルスバースト電気信号に応じた超音波信号が発振され、発振された超音波信号は障害物に到達した後、その障害物で反射し、超音波信号の一部は同じ超音波送受波器に戻ってくる。超音波送受波器はその反射信号を受信することで障害物を検出している。
従来の実施の形態に関わる超音波送受波器において、図3−bにその概略縦断面図を表す。図3−aは従来の実施の形態に関わる超音波送受波器における有底筒状ケースの概略上面図および縦断面図を表す。図3−bにおいて、アルミニウム材等から成る有底筒状ケース2の底面内部に圧電素子1を接着しユニモルフ振動子を構成する。圧電素子1の有底筒状ケース2との接着面側の反対面から入出力リード5a、有底筒状ケース2から入出力リード5bを半田付け等して取り出す。圧電素子1の有底筒状ケース2との接着面側と有底筒状ケース2とは電気的に接続されており、更に圧電素子1と入出力リード5a及び、有底筒状ケース2と入出力リード5bは電気的に接続されている。入出力リード5aおよび5bはPVC被覆ワイヤ付きコネクタ6のワイヤにそれぞれ半田付けされている。圧電素子1の上面にシリコーン発泡体等から成る吸音材3を設置し、更にその上からシリコーン材、ウレタン材等の弾性体から成る封止剤4を有底筒状ケース2内に充填して構成されている。
従来の実施の形態に関わる超音波送受波器においては、一般的に周波数が同一の場合、振動体を構成する底面の面積が大きくなると、狭指向特性を示し、振動体を構成する底面の面積が同一の場合、振動体の周波数が高くなると狭指向性を示す。よって空中伝搬が良い20〜70kHz帯の防滴型超音波センサにおいて、小型で狭指向特性を有する防滴型超音波センサを製作するには難があった。
FIG. 3B shows a schematic longitudinal sectional view of an ultrasonic transducer according to a conventional embodiment. FIG. 3A shows a schematic top view and a longitudinal sectional view of a bottomed cylindrical case in the ultrasonic transducer according to the conventional embodiment. In FIG. 3B, the
In the ultrasonic transducer according to the conventional embodiment, generally, when the frequency is the same, when the area of the bottom surface constituting the vibrating body is increased, the area of the bottom surface constituting the vibrating body exhibits narrow directivity characteristics. When the frequency of the vibrating body increases, narrow directivity is exhibited. Therefore, in a drip-proof ultrasonic sensor in the 20 to 70 kHz band with good air propagation, it has been difficult to manufacture a drip-proof ultrasonic sensor having a small size and narrow directivity.
解決しようとしている課題は小型超音波送受波器において、指向性を改善する事である。 The problem to be solved is to improve the directivity in a small ultrasonic transducer.
有底筒状ケースの底面内部に圧電素子を貼り合わせてユニモルフ振動子を構成し、この振動体のケース外側面にて超音波の送信、受信を行う超音波送受波器において、有底筒状ケースの側壁に開口部を設けることにより、指向性を従来よりも狭くする。 A unimorph vibrator is constructed by laminating a piezoelectric element inside the bottom surface of a bottomed cylindrical case, and an ultrasonic transducer that transmits and receives ultrasonic waves on the outer surface of the case has a bottomed cylindrical shape. By providing an opening in the side wall of the case, the directivity is made narrower than before.
本発明は、小型超音波送受波器においても送信、受信する指向特性を従来より狭くする事で、従来より長距離を検知する場合の地面等による誤検知を防ぐことが出来るという利点を持つ。また、これにより正面感度も増加し、より長距離を検知出来るようになる。 The present invention has an advantage that it is possible to prevent erroneous detection due to the ground or the like when detecting a long distance as compared with the prior art by narrowing the directivity characteristics for transmission and reception even in a small ultrasonic transducer. This also increases the frontal sensitivity and makes it possible to detect longer distances.
車載用コーナーセンサ等に用いる際、バンパー等に埋め込み設置し、長距離から近距離まで安定した障害物検知を誤作動無く高い信頼性で実現出来る。 When used in in-vehicle corner sensors, etc., it can be embedded in a bumper, etc., and stable obstacle detection from long distances to short distances can be realized with high reliability without malfunction.
図1−bは本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図を表す。図1−aは本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器における有底筒状ケースの概略上面図および縦断面図、図2−a及び図2−bは本発明の別の実施の形態に関わる超音波送受波器における有底筒状ケースの概略上面図および縦断面図を表す。図1−aにおいて、アルミニウム材等から成る有底筒状ケース2の側壁に開口部を設ける。尚、図2−aの様に開口部はアルミニウム材等から成る有底筒状ケース2の底面から離れていても良く、また開口部は図2−bの様にケース上面まで完全に達していても良い。開口部圧電素子1の有底筒状ケース2との接着面側の反対面と圧電素子1から入出力リード5a、又、有底筒状ケース2から入出力リード5bを半田付け等によって取り出す。圧電素子1の有底筒状ケース2との接着面側と有底筒状ケース2とは電気的に接続されており、更に、圧電素子1と入出力リード5a及び、有底筒状ケース2と入出力リード5bとは電気的に接続されている。圧電素子1の上面に発泡シリコーン等から成る吸音材3を載置して、その上からシリコーン材、ウレタン材等から成る封止剤4を有底筒状ケース2内部に充填し構成す る。
例えば、送受信周波数60kHzにおいて、従来の実施の形態に関わる超音波送受波器の振動の節は図4−aのようになり、振動の節は有底筒状ケース2の外径より大きくする事は出来ない。有底筒状ケース側面に開口部を設けることにより、振動の節は図4−bに示すように有底筒状ケースの外径より大きくなる様な仮想の楕円形の振動の節が出来る。その結果、図5−aに示すように鉛直方向に半減全角で36度だった物が、有底筒状ケース側面に開口部を設けることにより、図5−bに示すように半減全角で19度と15度以上改善する事が可能となる。楕円形の振動の節の短軸方向は従来の実施の形態と同等のため、指向特性の異方性をより強くする事が出来る。また、正面感度も図6のように増加する。
尚、今回の発明においては開口部はすべてシリコーン材、ウレタン材等柔軟性充填材を充填しておく必要がある。さもないと水等の浸入により劣化する危険がある。ただし、シリコーン等を充填しても今回の超音波送受波器の特性に変化は無い。
FIG. 1B is a schematic longitudinal sectional view of an ultrasonic transducer according to an embodiment of the present invention. 1A is a schematic top view and a longitudinal sectional view of a bottomed cylindrical case in an ultrasonic transducer according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2-A and 2-B are diagrams illustrating another embodiment of the present invention. The schematic top view and longitudinal cross-sectional view of a bottomed cylindrical case in the ultrasonic transmitter / receiver concerning a form are represented. 1A, an opening is provided on the side wall of the bottomed
For example, at a transmission / reception frequency of 60 kHz, the vibration node of the ultrasonic transducer according to the conventional embodiment is as shown in FIG. 4-a, and the vibration node is larger than the outer diameter of the bottomed
In the present invention, all openings need to be filled with a flexible filler such as a silicone material or a urethane material. Otherwise, there is a risk of deterioration due to intrusion of water or the like. However, even if silicone or the like is filled, there is no change in the characteristics of the ultrasonic transducer this time.
本発明は、車のバックセンサのみならず、防滴型超音波送受波器が利用されている様々な分野に適用できる。 The present invention can be applied not only to a back sensor of a car but also to various fields where a drip-proof ultrasonic transducer is used.
1 圧電素子
2 有底筒状ケース
3 吸音材
4 封止剤
5 a入出力リード
5 b入出力リード
6 PVC被覆ワイヤ付きコネクタ
DESCRIPTION OF
6 Connector with PVC coated wire
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