JP2008271146A - 超音波送受波器 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の実施の形態に関わる超音波送受波器において、有底筒状ケースはアルミニウム等の金属でつくられていたが共振特性の鋭さＱｍが高く温度変化等の環境変化で感度や残響が大きく変化し、これを補正するため温度補償コンデンサなどのによる補正機能を付加する必要があり、バックセンサシステムの価格を上げ、グレードが高い自動車以外にはなかなか普及がすすなまい問題がある。
【解決手段】超音波送受波器において、有底筒状ケースをヤング率がアルミニウムの１／１０〜１倍のエポキシ系等の樹脂材料でケースを成形する事により共振特性の鋭さＱｍを下げ、音圧感度のアップ、残響の低減が出来、更に温度変化等の環境変化で感度の変化を小さくすることが出来る。
【選択図】 図１

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。

従来の実施の形態に関わる超音波送受波器において、超音波送受波器を車のバンパー等に埋め込み設置し、車周辺の障害物を検出しようとした場合、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により、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、障害物に当たった超音波信号は、その障害物で反射され、その反射された超音波信号の一部が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によって障害物を検出している。
図４は、従来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４において、アルミニウム材等から成る有底筒状ケース６の底面内部に圧電素子１を貼り合わせ、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６との接着面側の反対面から入出力リード５a、又、有底筒状ケース６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６との接着面側と有底筒状ケース６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６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の上面にシリコン発泡体等から成る吸音材３を載置して、更に、その上からシリコン材、ウレタン材等から成る封止剤４を有底筒状ケース６内に充填し構成する。
従来の実施の形態に関わる超音波送受波器において、共振特性の鋭さＱｍが高いため帯域が狭くなり温度変化等の環境変化で感度や残響が大きく変化し、これを補正するため温度補償コンデンサなどのによる補正機能を付加する必要があり、バックセンサシステムの価格を上げる問題がある。
特許公開２００１−７８２９６ 谷腰欣司著 「超音波とその使い方−超音波送受波器・超音波モータ」 日刊工業新聞 １９９４年

解決しようとする問題点は、アルミニウム等の金属製の有底筒状ケースを用いた場合共振特性の鋭さＱｍが高くなるため、温度変化等の環境変化で音圧感度や残響が大きく変化してしまう問題がある。

有底筒状ケースをエポキシ系等から成るヤング率がアルミニウムの１／１０〜１倍の成形樹脂を使用することで共振特性の鋭さＱｍを下げる事が出来、音圧感度のアップ、残響の低減が出来、温度変化等の環境変化で音圧感度の変化を小さくすることが出来る。

本発明は、温度変化等の環境変化で音圧感度や残響の変化を小さく出来るため、これを補正するための温度補償コンデンサなどのによる補正機能を省く事が出来、バックセンサシステムの価格を下げ、今まで搭載出来なかったグレートの車両でも採用されることが期待できる。

従来アルミニウム等の金属でつくられていた有底筒状ケースをヤング率がアルミニウムの１／１０〜１倍のエポキシ系成形樹脂、またはこれにカーボンや金属フィラーを入れた導電性成形樹脂を用いることで安価で高性能なセンサを提供することが出来る。

図１及び図２は本発明の実施の形態の関わる超音波送受波器の概略縦断面図、上面図を表す。図1、図２において、ヤング率がアルミニウムの１／１０〜１倍のエポキシ系の成形樹脂、またはこれにカーボンや金属フィラーを入れた導電性を有する様にした成形樹脂から成る有底筒状ケース２の底面内部に圧電素子１を貼り合わせ、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と圧電素子１から入出力リード５a、又、圧電素子１の有底筒状ケース２との接着面側の面と圧電素子１から入出力リード５ｂを半田付け等をして取り出す。圧電素子１と入出力リード５a及び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ン等から成る吸音材３を載置して、その上からシリコン材、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。
図３は本発明の別の実施の形態の関わる超音波送受波器の概略縦断面図、上面図を示す。図３において、ヤング率がアルミニウムの１／１０〜１倍のエポキシ系の成形樹脂、またはこれにカーボンや金属フィラーを入れた導電性を有する様にした成形樹脂の有底筒状ケース２の底面内部に折り返し電極を有する圧電素子７を貼り合わせ、ユニモルフ振動子を構成する。圧電素子７の有底筒状ケース２との接着面側の反対面と圧電素子７から入出力リード５a、圧電素子１の有底筒状ケース７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７と入出力リード５a及び、有底筒状ケースと電気的に接続されている側の圧電素子の折り返し電極と入出力リード５ｂとは電気的に接続されている。圧電素子７と入出力リード５a及び５ｂとは電気的に接続されている。圧電素子７の上面に発泡シリコン等から成る吸音材３を載置して、その上からシリコン材、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。

本発明は、車のバックセンサシステムのみならず、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。

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、上面図 本発明の別の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図、上面図 本発明の別の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図、上面図 従来の実施の形態に関わる超音波送受波器の概略縦断面図、上面図 本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の常温と低高温の残響波形図 従来と本発明の実施の形態に関わる超音波送受波器の残響、音圧感度のグラフ

符号の説明

１ 圧電素子
２ 樹脂製有底筒状ケース
３ 吸音材
４ 封止材
５ａ 入出力リード
５ｂ 入出力リード
６ 金属製有底筒状ケース
７ 折り返し電極を有する圧電素子

Claims (1)

1. 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、有底筒状ケースをヤング率がアルミニウムの１／１０〜１倍の成形樹脂ケースを使用することを特徴とする超音波送受波器。

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