JP2009267510A - 超音波センサ - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化による送受信感度の低下を抑制し得る超音波センサを提供する。
【解決手段】超音波センサ１０は、送信素子１１の積層圧電素子１６に超音波を発振するための電圧を印加する回路素子２０を備えている。この回路素子２０は、送信素子１１の音響整合部材１３および各受信素子１２ｐ〜１２ｒの音響整合部材１３ｐの共通の共振周波数ｆｃを検出する。そして、回路素子２０は、積層圧電素子１６に印加する電圧の周波数を、上記共振周波数ｆｃに等しくするように調整する。
【選択図】図２

Description

本発明は、音響整合部材を圧電素子に接合した送信素子および受信素子を備えた超音波センサに関するものである。

従来より、超音波センサの構造としては、下記特許文献１に示すように、超音波を発信および受信する検出素子と超音波伝搬媒体（空気や液体）等との音響マッチングをよくするために音響整合部材が採用されている。この音響整合部材には、周囲の温度変化による素子の特性変化を抑制するために、ガラス製のマイクロバルーンが内有されている。
特開昭６３−１０３９９３号公報

ところで、圧電素子等の送信素子は、音響整合部材の共振周波数に等しい周波数の超音波を発振することにより、音響整合部材を伝達する超音波の振動を増幅して送受信感度を向上させている。

しかしながら、周囲の温度変化に応じて音響整合部材のヤング率が変化すると、音響整合部材の共振周波数が変化してしまう。このため、送信素子から発振される超音波の周波数と音響整合部材の共振周波数とがずれてしまい、送受信感度が低下してしまう。また、送信用の音響整合部材と受信用の音響整合部材とで温度変化に応じてヤング率が異なるように変化する場合には送信感度および受信感度のいずれかが低下してしまう。

特に、音響整合部材に受信した超音波による定在波が発生するように、音響整合部材のヤング率に応じて当該音響整合部材の超音波が伝達する方向の長さを設定する必要があり、また、耐環境性を高める必要もあり、上記特許文献１のようにマイクロバルーンを内有させることが困難であるという問題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、温度変化による送受信感度の低下を抑制し得る超音波センサを提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載の請求項１の超音波センサでは、超音波を発振可能な第１の圧電素子（１６）とこの第１の圧電素子により発振された超音波を伝達可能な第１の音響整合部材（１３）とを有し被検出体に対して前記超音波の送信を行う送信素子（１１）と、前記被検出体にて反射された前記超音波を検出可能な第２の圧電素子（１４ｐ）とこの第２の圧電素子に前記被検出体にて反射された前記超音波を伝達可能な第２の音響整合部材（１３ｐ）とを有し前記被検出体にて反射された前記超音波の受信を行う受信素子（１２ｐ〜１２ｒ）と、前記第１の圧電素子に前記超音波を発振するための電圧を印加する回路素子（２０）と、前記第１の音響整合部材および前記第２の音響整合部材のいずれか一方の共振周波数（ｆ_ｃ）を検出する共振周波数検出手段（２０）と、を備える超音波センサ（１０）であって、前記回路素子は、前記第１の圧電素子に印加する電圧の周波数を前記共振周波数検出手段により検出される前記共振周波数に等しくするように調整することを技術的特徴とする。

請求項１の発明では、共振周波数検出手段は、第１の音響整合部材および第２の音響整合部材のいずれか一方の共振周波数を検出する。そして、回路素子は、第１の圧電素子に印加する電圧の周波数を、共振周波数検出手段により検出される共振周波数に等しくするように調整する。

これにより、第１の圧電素子から発振される超音波の周波数は、当該第１の圧電素子に印加される電圧の周波数に等しくなるので、この超音波の周波数が、第１の音響整合部材の共振周波数に等しくなるように調整された場合には、温度変化による送信感度の低下を抑制することができる。また、第１の圧電素子から発振される超音波の周波数が、第２の音響整合部材の共振周波数に等しくなるように調整された場合には、温度変化による受信感度の低下を抑制することができる。
したがって、温度変化による送受信感度の低下を抑制することができる。

請求項２の発明では、第１の音響整合部材および第２の音響整合部材は、例えば、同一の材料を使用して、両音響整合部材におけるヤング率の温度特性の変化が等しくなるように構成される。これにより、周囲の温度が変化した場合であっても第１の音響整合部材および第２の音響整合部材のヤング率が等しくなるので、温度変化に関わらず両音響整合部材の共振周波数を等しくすることができる。その結果、第１の圧電素子に印加する電圧の周波数を、共振周波数検出手段により検出された共振周波数に等しくするように調整することにより、温度変化による送信感度および受信感度の双方の低下を抑制することができる。

請求項３の発明では、共振周波数検出手段は、送信素子から送信された短時間の超音波が被検出体にて反射され第２の圧電素子に伝達完了後に、当該第２の圧電素子から出力される信号の周波数である残響周波数を上記共振周波数として検出する。

所定の周波数の電圧を第１の圧電素子に印加して送信素子から短時間の超音波を送信すると、この超音波が被検出体にて反射され第２の圧電素子に伝達される。このような超音波の第２の圧電素子への伝達中では、当該第２の圧電素子から出力される信号の周波数は、印加電圧の周波数に一致する。そして、第２の圧電素子への上記超音波の伝達完了後には、当該第２の圧電素子から出力される信号の周波数である残響周波数は、印加電圧の周波数から第２の音響整合部材の共振周波数に等しい周波数に変化する。そこで、第１の圧電素子に印加する電圧の周波数を、超音波の伝達完了後に検出された残響周波数に等しくなるように調整することにより、温度変化による受信感度の低下を確実に抑制することができる。

請求項４の発明では、第１の圧電素子における電圧の周波数が変化するときの当該第１の圧電素子のインピーダンスと、第２の圧電素子における電圧の周波数が変化するときの当該第２の圧電素子のインピーダンスとのいずれか一方をインピーダンス測定手段により測定する。共振周波数検出手段は、上記インピーダンス測定手段により測定されるインピーダンスの極小値に対応する周波数を上記共振周波数として検出する。

音響整合部材を接合した圧電素子に電圧を印加するとともにその印加電圧の周波数を変化させるとき、当該圧電素子のインピーダンスは、印加電圧の周波数に応じて変化する。特に、音響整合部材の共振周波数に等しい周波数の電圧が圧電素子に印加される場合、この圧電素子に流れる電流値が大きくなるとともに当該圧電素子のインピーダンスが小さくなる。

そこで、第１の圧電素子に印加する電圧の周波数を、第１の圧電素子のインピーダンスの極小値に対応する周波数に等しくするように調整した場合には、温度変化による送信感度の低下を確実に抑制することができる。また、第１の圧電素子に印加する電圧の周波数を、第２の圧電素子のインピーダンスの極小値に対応する周波数に等しくするように調整した場合には、温度変化による受信感度の低下を確実に抑制することができる。

請求項５の発明では、第１の温度測定手段により第１の音響整合部材の温度を測定する。共振周波数検出手段は、共振周波数（ｆ_ｃ）を、第１の温度測定手段により測定される第１の音響整合部材の温度から求められる当該第１の音響整合部材のヤング率をＥ、第１の音響整合部材の密度およびポアソン比をρおよびν、第１の音響整合部材における超音波の伝達方向の長さ（厚さ）をＬとしたとき、以下の式（１）に基づいて検出する。
ｆ_ｃ＝［Ｅ／｛３×ρ（１−ν）｝］^１／２／４Ｌ ・・・（１）

第１の音響整合部材の長さＬは、当該第１の音響整合部材に受信した超音波による定在波が発生するように設定されることから、第１の音響整合部材内の音の波長をλとすると、Ｌ＝λ／４の関係が成立する。また、第１の音響整合部材内の音速をｃとすると、λ＝ｃ／ｆ_ｃの関係が成立するため、以下の式（２）が導き出される。
ｆ_ｃ＝ｃ／４Ｌ ・・・（２）
また、上述した音速ｃと、ヤング率Ｅ、密度ρおよびポアソン比νとでは、以下の式（３）の関係が成立する。
ｃ＝［Ｅ／｛３×ρ（１−ν）｝］^１／２ ・・・（３）
これにより、上記式（２）および式（３）の関係から上述した式（１）の関係が成立することが判る。

そこで、第１の音響整合部材の温度から当該第１の音響整合部材のヤング率Ｅを求め、このヤング率Ｅを上記式（１）に代入することにより第１の音響整合部材の共振周波数ｆ_ｃを検出することができる。

請求項６の発明では、第１の音響整合部材を外力の負荷から保護するゲル状の緩衝材が設けられている。第１の温度測定手段は、上記緩衝材の誘電率に基づいて第１の音響整合部材の温度を測定する。

ゲル状の緩衝材、例えば、ポッティング材の誘電率は、周囲温度が上昇するとこの温度上昇に応じて上昇する。このため、緩衝材の誘電率に基づいて第１の音響整合部材の温度を測定することができる。特に、温度センサ等の特別な部材を設けることなく緩衝材の誘電率を測定するために、例えば、当該緩衝材に互いに離間した状態で埋設させた一対の電極を設けるだけで、周囲温度を検出することができる。これにより、第１の温度測定手段の採用したことによる製造コストの増大を抑制することができる。

請求項７の発明では、表面弾性波素子が第１の圧電素子の表面に設けられている。第１の温度測定手段は、上記表面弾性波素子において送受信される表面弾性波の周波数変化に基づいて第１の音響整合部材の温度を測定する。

例えば、温度が上昇すると、表面弾性波素子に設けられた一対の電極における電極間の間隔が大きくなる。このため、一方の電極から送信された表面弾性波の波長に対して他方の電極にて受信された表面弾性波の波長が長くなり、送信時の表面弾性波に対して受信時の表面弾性波の周波数が低下する。すなわち、表面弾性波素子における送信時の表面弾性波の周波数と受信時の表面弾性波の周波数との差から温度を測定することができる。このようにして、第１の音響整合部材の温度を測定してもよい。

また、請求項８〜１０に記載の発明のように、共振周波数検出手段は、請求項５〜７の発明のごとく、第１の温度測定手段により検出される第１の音響整合部材の温度に基づいて共振周波数を検出することに代えて、第２の温度測定手段により検出される第２の音響整合部材の温度に基づいて共振周波数を検出してもよい。

すなわち、第１の圧電素子に印加する電圧の周波数を、第１の音響整合部材の共振周波数に等しくなるように調整して送信感度の低下を抑制してもよいし（請求項５〜７）、第２の音響整合部材の共振周波数に等しくなるように調整して受信感度の低下を抑制してもよい（請求項８〜１０）。特に、請求項２に記載の発明のように、第１の音響整合部材および第２の音響整合部材におけるヤング率の温度特性の変化を等しくすることにより第１の音響整合部材の共振周波数と第２の音響整合部材の共振周波数とが等しくなる場合には、第１の音響整合部材および第２の音響整合部材のどちらの共振周波数に基づいても送信感度および受信感度の双方の低下を抑制することができる。

請求項１１の発明では、第１の圧電素子は複数の圧電素子が積層されて形成される。これにより、第１の圧電素子は、高い音圧の超音波を発振することができる。

請求項１２の発明では、第２の圧電素子は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系材料により形成されている。これにより、音圧が低い超音波の受信をすることができ、受信感度を向上させることができる。

請求項１３の発明では、第１の圧電素子および第２の圧電素子は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系材料により形成されている。これにより、音響整合部材との音響インピーダンスの差が小さくなるので、超音波振動の減衰を小さくすることができる。また、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系材料は樹脂材料であるため、音響整合部材のインサート成形が容易であり、好適に用いることができる。

請求項１４の発明では、受信素子を複数備え、これら複数の受信素子がアレイ状に配置される。これにより、各受信素子にて受信される超音波に基づいて被検出体までの距離や方位角が検出できるので、被検出体の位置の３次元検知を行うことができる。

［第１実施形態］
この発明に係る超音波センサの第１実施形態について、図を参照して説明する。ここでは、車両に搭載して障害物センサとして使用する超音波センサを例に説明する。図１は、第１実施形態の超音波センサの説明図である。図１（Ａ）は、超音波センサを音響整合部材側から見た平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。ここで、図１において、図１（Ａ）の手前方向および、図１（Ｂ）の上方向が車両の外部を示す。また、図１（Ａ）の下方向に地面が存在する。なお、各図では、説明のために一部を拡大し、一部を省略して示している。

図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、超音波センサ１０は、超音波を送信する送信素子１１と、送信素子１１から車両前方に送信され、車両前方に存在する被検出体（障害物）で反射された超音波を検出する受信素子１２ｐ、１２ｑ、１２ｒと、超音波の伝達を防止する振動減衰部材１８と、送信素子１１および受信素子１２ｐ、１２ｑ、１２ｒを外力の負荷や衝撃から保護する第１緩衝材１９と、送信素子１１を受信素子１２ｐ〜１２ｒから区画し、超音波の伝達を遮蔽する振動分離部材９０と、超音波の送受信に関する電圧信号の入出力を行う回路素子２０と、受信素子１２ｐ、１２ｑ、１２ｒ、送信素子１１、第１緩衝材１９および振動分離部材９０を収容する一端が開口した箱状の筐体３１と、を備えている。

各受信素子１２ｐ〜１２ｒの構造は同じであるので、ここでは、受信素子１２ｐについて説明する。
受信素子１２ｐは、送信素子１１から発振され、障害物で反射された超音波を受信し、圧電素子１４ｐに振動としての超音波を伝達する音響整合部材１３ｐと、超音波を検出する圧電素子１４ｐとが接合されて形成されている。

圧電素子１４ｐは、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなり、横断面の外形が音響整合部材１３ｐの横断面の外形と等しい四角柱状に形成された圧電体を、対向する面において、ＰｔやＣｕやＡｇのスパッタ、めっき、導電ペーストの焼き付けなどにより形成された１組の電極１５ｐにより挟んで形成されている。

音響整合部材１３ｐは、空気より音響インピーダンスが大きく、圧電素子１４ｐより音響インピーダンスが小さいポリカーボネート系樹脂などの耐久性に優れた樹脂材料を用いて形成されている。

音響整合部材１３ｐは、厚さ（超音波の伝達方向の長さ）Ｌが超音波の音響整合部材１３ｐ中における波長λの約１／４となるように形成されている。音響整合部材１３ｐの厚さＬを超音波の波長λの約１／４となるように形成することにより、音響整合部材１３ｐ内で定在波を発生させることができる。これにより、音響整合部材１３ｐ内に入射した超音波と、音響整合部材１３ｐと圧電素子１４ｐとの界面において反射された超音波とが干渉して互いに打ち消し合うことを低減することができるので、圧電素子１４ｐに効率よく超音波を伝達することができる。また、音響整合部材１３ｐの幅を、超音波の空気中における波長の半分以下とすることが望ましい。

送信素子１１は、受信素子１２ｐの音響整合部材１３ｐと同一材料を用いて同様に構成された音響整合部材１３と、超音波を発振する積層圧電素子１６とが接合されて形成されている。

積層圧電素子１６は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなり、横断面の外形が音響整合部材１３の横断面の外形と等しい四角柱状に形成された圧電体に、１組の電極１７が互い違いに櫛歯状に積層形成されて構成されている。これにより、積層圧電素子１６は、複数層の圧電素子が積層形成された形状と等価となり、本実施形態では、５層の圧電素子が積層形成された形状となっている。ここで、圧電素子の積層数は、要求する音圧に合わせて可変である。

各圧電素子１４ｐの電極１５ｐおよび積層圧電素子１６の電極１７は、ワイヤ１４ａ、１７ａを介して、それぞれ回路素子２０に電気的に接続されている。この回路素子２０は、車両に設けられたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：図示せず）に電気的に接続されている。

当該回路素子２０は、超音波を送信する時には、ＥＣＵから出力された、発信する超音波の音圧、位相を制御するための制御信号に基づいて、積層圧電素子１６に対して後述する周波数調整処理により調整された周波数の電圧信号を出力する（電圧を印加する）。また、回路素子２０は、超音波を受信する時には、各圧電素子１４ｐにより受信した超音波の音圧、位相に応じて、各圧電素子１４ｐから入力された電圧信号に基づいて演算処理を行い、ＥＣＵに対して振動信号として出力する。

送信素子１１の音響整合部材１３および各受信素子１２ｐ〜１２ｒの音響整合部材１３ｐは、超音波の伝達を防止する振動減衰部材１８を介在して、互いに隣り合った各音響整合部材１３、１３ｐの中心部の間隔ｄが、超音波の半波長にほぼ等しくなるようにアレイ状に配置されている。ただし、中心部の間隔は検知エリアの角度に依存するものであり、間隔ｄが半波長より大きい場合でも、角度を検知することはできる。

振動減衰部材１８は、各音響整合部材１３ｐの受信面１３ｊと、音響整合部材１３の送信面１３ｓとを覆って、筐体３１の開口部に固定されている。この構成を用いると、各音響整合部材１３、１３ｐと振動減衰部材１８との界面が外部に露出しないため、接合面を介して水などが侵入することを防止することができるので、超音波センサ１０の信頼性を向上させることができる。筐体３１は、車両の所定の位置、例えば、バンパ１００に各音響整合部材１３、１３ｐが外方に面するように取り付けられている。

振動減衰部材１８は、各音響整合部材１３、１３ｐより音響インピーダンスが小さく、減衰定数が高い材料、例えば、シリコンゴムにより形成されている。更に、振動減衰部材１８には、弾性率が低い材料および密度が小さい材料が好適に用いられる。例えば、ゴム系材料、発泡樹脂などの気孔を含む樹脂、スポンジなどを用いることができる。

このような材料により形成された振動減衰部材１８が、各音響整合部材１３、１３ｐの間に介在することにより、超音波が各音響整合部材１３、１３ｐの間で伝達されてノイズの原因となることを防止することができる。ここで、振動減衰部材１８のうち受信面１３ｊおよび送信面１３ｓを覆う部分は、超音波の伝達を大きく阻害しないように、例えば、厚さ１ｍｍ以下の厚さに形成されている。

第１緩衝材１９は、積層圧電素子１６および各圧電素子１４ｐより弾性率の低い材料、例えば、ポッティング材により構成されている。この第１緩衝材１９は、送信素子１１の積層圧電素子１６および音響整合部材１３の一部と、各受信素子１２ｐ〜１２ｒの圧電素子１４ｐおよび音響整合部材１３ｐの一部とを囲んで、筐体３１との間に介在して設けられている。なお、第１緩衝材１９は、ウレタンや、ゴム、シリコーンなどの高分子材料により構成されてもよい。

このような第１緩衝材１９を設けることにより、各音響整合部材１３、１３ｐに小石などの飛来物の衝突などにより衝撃が加えられたような場合でも、第１緩衝材１９が送信素子１１および各受信素子１２ｐ〜１２ｒに伝達された衝撃を吸収するとともに、送信素子１１および各受信素子１２ｐ〜１２ｒが筐体３１の底面３１ａ側に向かって変位するのを拘束するため、送信素子１１および受信素子１２ｐ〜１２ｒを保護し、破壊を防ぐことができる。また、積層圧電素子１６および各圧電素子１４ｐを劣化させる水分など環境因子を遮断することができるので、信頼性を向上させることができる。

振動分離部材９０は、第１緩衝材１９より弾性率および音響インピーダンスが高い材料により板状に形成されている。当該振動分離部材９０は、送信素子１１と隣接する受信素子１２ｐ、１２ｒとの間に設けられ、筺体３１の底面３１ａから立設されており、一端が振動減衰部材１８により固定されて、送信素子１１を囲むように筐体３１の内部を区画している。ここで、振動分離部材９０の厚さは、積層圧電素子１６から各音響整合部材１３ｐへの超音波の振動の伝達を低減するとともに、振動減衰部材１８において、各音響整合部材１３ｐの振動を阻害しない厚さに設定されている。

次に、本第１実施形態に係る超音波センサ１０の回路素子２０により実行される周波数調整処理の流れについて、図２および図３を用いて詳細に説明する。図２は、回路素子２０における周波数調整処理の流れを示すフローチャートである。図３は、積層圧電素子１６に印加される電圧の周波数と残響周波数との関係を示す説明図である。

まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵから入力される車速信号により、当該超音波センサ１０を搭載する車両の車速Ｖが超音波センサ１０の検出可能速度Ｖｏ以下であるか否かについて判定され、車速Ｖが検出可能速度Ｖｏ以下になるまでＮｏとの判定が繰り返される。ここで、本第１実施形態においては、検出可能速度Ｖｏは、例えば、１０ｋｍ／ｈに設定されている。なお、本ステップＳ１０１において、車両のエンジンの始動を検出した場合にＹｅｓと判定して、ステップＳ１０３以降の処理を実施するようにしてもよい。

車速Ｖが検出可能速度Ｖｏ以下になると（Ｓ１０１でＹｅｓ）、ステップＳ１０３において、検出用電圧印加処理がなされる。この処理では、所定の周波数（以下、検出用周波数ｆｏともいう）の電圧が送信素子１１の積層圧電素子１６に短い時間の間だけ印加される。この電圧印加に応じて積層圧電素子１６が振動することにより、検出用周波数ｆｏの超音波が音響整合部材１３を介して送信面１３ｓから車両外部へ送信される。

次に、ステップＳ１０５において、共振周波数解析処理がなされる。この処理では、ステップＳ１０３にて送信された後に被検出体にて反射され各音響整合部材１３ｐを介して圧電素子１４ｐに伝達された超音波の周波数に基づいて、送信素子１１の音響整合部材１３および各受信素子１２ｐ〜１２ｒの音響整合部材１３ｐの共通の共振周波数（以下、共振周波数ｆ_ｃともいう）が検出される。このようにして回路素子２０は、共振周波数検出手段として機能し得る。なお、音響整合部材１３および各音響整合部材１３ｐは、同じ材料で構成されているので、各音響整合部材の共振周波数ｆ_ｃは周囲温度の変化に関わらず一致することとなる。

具体的には、図３に示すように、検出用周波数ｆｏの入力信号が積層圧電素子１６に入力されたことにより、検出用周波数ｆｏの超音波が各受信素子１２ｐ〜１２ｒに受信され、検出用周波数ｆｏの受信信号が圧電素子１４ｐから出力される。そして、超音波の伝達が完了すると、圧電素子１４ｐから出力される受信信号の周波数が検出用周波数ｆｏから残響周波数に変化する。この残響周波数は、音響整合部材１３ｐの共振周波数ｆ_ｃに等しいことが判っている。そこで、この残響周波数を周波数解析することにより、共振周波数ｆ_ｃを検出することができる。なお、１つの圧電素子１４ｐから出力される受信信号の周波数に基づいて共振周波数ｆ_ｃを検出してもよいし、複数の圧電素子１４ｐから出力される受信信号の周波数に基づいて共振周波数ｆ_ｃを検出してもよい。

このように共振周波数ｆ_ｃが検出されると、ステップＳ１０７において、計時処理がなされ、ステップＳ１０５にて共振周波数ｆ_ｃが検出されてからの経過時間ｔが計時される。

そして、ステップＳ１０９において、周波数設定処理がなされる。この処理では、送信素子１１の積層圧電素子１６に印加される電圧の周波数が、ステップＳ１０５にて検出された共振周波数ｆ_ｃに等しくなるように設定される。

この状態では、ＥＣＵから入力される制御信号に基づいて、共振周波数ｆ_ｃに等しくなるように調整された周波数の電圧が、送信素子１１の積層圧電素子１６に印加される。この電圧印加に応じて積層圧電素子１６が振動することにより、共振周波数ｆ_ｃに等しい周波数の超音波が音響整合部材１３を介して送信面１３ｓから車両外部へ送信される。

このとき、音響整合部材１３に伝達される超音波の周波数は、当該音響整合部材１３の共振周波数（ｆ_ｃ）に等しくなるので、超音波の周波数が共振周波数（ｆ_ｃ）と異なる場合と比較して、超音波の振動が増幅されて送信感度が向上する。

また、送信素子１１の積層圧電素子１６は５層に積層形成されているので、例えば、１層だけの圧電素子に比べて、同じ電圧を印加した場合に、５倍の変位、即ち５倍の音圧を得ることができる。つまり、積層圧電素子１６は、高い音圧の超音波を発振することができる。

また、送信素子１１を区画する振動分離部材９０は第１緩衝材１９より弾性率および音響インピーダンスが高い材料により形成されているので、積層圧電素子１６から第１緩衝材１９を介して伝達される超音波を、振動分離部材９０と第１緩衝材１９との界面において反射することができる。これにより、送信素子１１から高い音圧の超音波を発振しても、送信素子１１から各受信素子１２ｐ〜１２ｒに超音波が伝達して発生する振動ノイズを低減することができる。

上述のように送信素子１１から送信された超音波は、被検出体で反射された後、各受信素子１２ｐ〜１２ｒの音響整合部材１３ｐの受信面１３ｊにおいて受信される。例えば、受信素子１２ｐの音響整合部材１３ｐの受信面１３ｊにおいて受信された超音波は、当該音響整合部材１３ｐを介して、圧電素子１４ｐに伝達される。各圧電素子１４ｐに伝達された超音波は、当該各圧電素子１４ｐにより検出され、電圧信号に変換されて回路素子２０にそれぞれ入力される。回路素子２０は、この入力された電圧信号に基づいて演算処理を行い、ＥＣＵに対して振動信号を出力する。

このとき、各受信素子１２ｐ〜１２ｒの音響整合部材１３ｐを伝達する超音波の周波数は、当該音響整合部材１３ｐの共振周波数（ｆ_ｃ）に等しくなっているので、超音波の周波数が共振周波数（ｆ_ｃ）と異なる場合と比較して、超音波の振動が増幅されて受信感度が向上する。

また、各受信素子１２ｐ〜１２ｒはアレイ状に配置されているため、送受信間の時間差および受信した超音波の各受信素子１２ｐ〜１２ｒ間での時間差、または位相差を求めることによって、その各差に基づいて、障害物等の被検出体の位置の３次元検知を行うことができる。

また、各受信素子１２ｐ〜１２ｒ間には、振動減衰部材１８が介在しているため、受信素子１３ｐ〜１３ｓごとに超音波を分離して伝達し、検出することができるので、良好なクロストーク特性を得ることができ、超音波の検出精度を向上させることができる。

上述のように、積層圧電素子１６に印加される電圧の周波数を、ステップＳ１０５にて検出された共振周波数ｆ_ｃに等しくなるように調整させる処理は、経過時間ｔが所定時間ｔｏを越えるまで継続される。

そして、上述のように調整された周波数の電圧が、送信素子１１の積層圧電素子１６に印加されている間に、経過時間ｔが所定時間ｔｏを越えると、ステップＳ１１１にてＹｅｓと判定されて、車両のイグニッションスイッチ（ＩＧＳＷ）がＯＮ状態であり車両が始動状態であれば（Ｓ１１３でＮｏ）、上述したステップＳ１０１からの処理がなされ、再度、共振周波数ｆ_ｃが設定される。このように、所定時間ｔｏ経過後に音響整合部材１３および音響整合部材１３ｐの共振周波数ｆ_ｃを再度検出することにより、温度変化に応じて変化する共振周波数ｆ_ｃに等しい周波数の電圧を積層圧電素子１６に印加することができる。その結果、常に超音波の周波数が各音響整合部材１３、１３ｐの共振周波数に等しくなるので、送受信感度の低下を抑制することができる。そして、ＩＧＳＷがＯＦＦ状態になると、ステップＳ１１３にてＹｅｓと判定されて周波数調整処理を終了する。

以上説明したように、本第１実施形態に係る超音波センサ１０では、回路素子２０は、送信素子１１の音響整合部材１３および各受信素子１２ｐ〜１２ｒの音響整合部材１３ｐの共通の共振周波数ｆ_ｃを検出する。そして、回路素子２０は、送信素子１１の積層圧電素子１６に印加する電圧の周波数を、上記共振周波数ｆ_ｃに等しくするように調整する。

これにより、積層圧電素子１６から発振される超音波の周波数が、音響整合部材１３および各音響整合部材１３ｐの共振周波数ｆ_ｃに等しくなるように調整されるので、温度変化に関係なく送信感度および受信感度の低下を抑制することができる。
したがって、温度変化による送受信感度の低下を抑制することができる。

特に、音響整合部材１３と各音響整合部材１３ｐとは同一材料を用いて同様に構成されているので、各音響整合部材１３、１３ｐにおけるヤング率の温度特性の変化が等しくなり、温度変化に関わらず各音響整合部材１３、１３ｐの共振周波数を等しくすることができる。

なお、音響整合部材１３と各音響整合部材１３ｐとは同一材料を用いて構成されることに限らず、ヤング率の温度特性の変化が等しい材料を用いて構成することにより、各音響整合部材１３、１３ｐの共振周波数を温度変化に関係することなく等しくしてもよい。また、各音響整合部材１３、１３ｐにおけるヤング率の温度特性の変化が異なる場合には、いずれかの音響整合部材の共振周波数に等しい周波数の超音波を送信素子１１から発振することにより、当該音響整合部材を有する素子の温度変化に関する感度の低下を抑制することができる。

また、本第１実施形態に係る超音波センサ１０では、回路素子２０は、送信素子１１の積層圧電素子１６から発振された短時間の超音波が被検出体にて反射され圧電素子１４ｐに伝達完了後に、当該圧電素子１４ｐから出力される信号の周波数である残響周波数を各音響整合部材１３、１３ｐの共振周波数ｆ_ｃとして検出する。

このように、送信素子１１の積層圧電素子１６に印加する電圧の周波数を、超音波の伝達完了後に検出された残響周波数に等しくなるように調整することにより、送受信感度の低下を確実に抑制することができる。

また、本第１実施形態に係る超音波センサ１０では、積層圧電素子１６は複数の圧電素子が積層されて形成される。これにより、積層圧電素子１６は、高い音圧の超音波を発振することができる。

また、本第１実施形態に係る超音波センサ１０では、圧電素子１４ｐは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系材料により形成されている。これにより、音圧が低い超音波の受信をすることができ、受信感度を向上させることができる。

また、本第１実施形態に係る超音波センサ１０は、複数の受信素子１２ｐ〜１２ｒを備え、各受信素子１２ｐ〜１２ｒがアレイ状に配置される。これにより、各受信素子１２ｐ〜１２ｒにて受信される超音波に基づいて被検出体までの距離や方位角が検出できるので、被検出体の位置の３次元検知を行うことができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る超音波センサについて図４および図５を参照して説明する。図４は、第２実施形態における回路素子２０による周波数調整処理の流れを示すフローチャートである。図５は、圧電素子１４ｐに伝達される超音波の周波数と当該圧電素子１４ｐのインピーダンスＺとの関係を示すグラフである。

本第２実施形態に係る超音波センサ１０では、回路素子２０における周波数調整処理を図２に示すフローチャートに代えて、図４に示すフローチャートに基づいて行う点が、上記第１実施形態に係る超音波センサと異なる。したがって、第１実施形態の超音波センサと実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

以下、本第２実施形態における回路素子２０における周波数調整処理を図４に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、図４のステップＳ１０１にて、車速Ｖが検出可能速度Ｖｏ以下になりＹｅｓと判定されると、ステップＳ１０３ａにて検出用電圧漸増印加処理がなされる。この処理では、検出用周波数ｆｏを漸増させるように調整された電圧が送信素子１１の積層圧電素子１６に印加される。この電圧印加に応じて積層圧電素子１６が振動することにより、検出用周波数ｆｏが漸増する超音波が音響整合部材１３を介して送信面１３ｓから車両外部へ送信される。なお、この印加処理では、検出用周波数ｆｏを漸増させるように調整された電圧を積層圧電素子１６に印加することに限らず、検出用周波数ｆｏを漸減させるように調整された電圧を積層圧電素子１６に印加するようにしてもよい。

次に、ステップＳ１０５ａにて、共振周波数探索処理がなされる。この処理では、ステップＳ１０３ａにて送信された後に被検出体にて反射され音響整合部材１３ｐを介して圧電素子１４ｐに伝達された超音波の周波数と、この周波数に応じた圧電素子１４ｐのインピーダンスＺとに基づいて、送信素子１１の音響整合部材１３および各受信素子１２ｐ〜１２ｒの音響整合部材１３ｐの共振周波数ｆ_ｃが探索される。

具体的には、図５に示すように、漸増する検出用周波数ｆｏの超音波が各受信素子１２ｐ〜１２ｒに受信され、検出用周波数ｆｏの受信信号が圧電素子１４ｐから出力される。このとき、検出用周波数ｆｏの変動に応じて電流値が変化することにより、圧電素子１４ｐのインピーダンスＺが変化する。音響整合部材１３ｐの共振周波数ｆ_ｃに等しい周波数の超音波が圧電素子１４ｐに伝達されるとき、圧電素子１４ｐの電流値が極大値となり、インピーダンスＺが極小値となることが判っている。そこで、検出用周波数ｆｏを漸増させて、インピーダンスＺが極小値を取るときの検出用周波数ｆｏを探索することにより、共振周波数ｆ_ｃを検出することができる。このようにして回路素子２０は、インピーダンス測定手段として機能し得る。なお、１つの圧電素子１４ｐにおけるインピーダンスＺの極小値に応じて共振周波数ｆ_ｃを検出してもよいし、複数の圧電素子１４ｐにおけるそれぞれのインピーダンスＺの極小値に応じて共振周波数ｆ_ｃを検出してもよい。

このように共振周波数ｆ_ｃが検出されると、上記第１実施形態と同様にステップＳ１０７以降の処理がなされ、温度変化に応じて変化する共振周波数ｆ_ｃに等しい周波数の電圧を積層圧電素子１６に印加することにより、温度変化に関係なく送受信感度の低下を抑制することができる。

以上説明したように、本第２実施形態に係る超音波センサ１０では、回路素子２０により、送信素子１１の積層圧電素子１６に印加される電圧の検出用周波数ｆｏを変化させたとき、送信素子１１から発振されて被検出体にて反射された超音波が伝達される圧電素子１４ｐのインピーダンスＺを測定する。そして、このインピーダンスＺの極小値に対応する検出用周波数ｆｏを共振周波数ｆ_ｃとして検出する。このように共振周波数ｆ_ｃを検出して送信素子１１から送信される超音波の周波数を共振周波数ｆ_ｃに等しくすることにより、温度変化に関係なく送受信感度の低下を抑制することができる。

なお、積層圧電素子１６に印加される電圧の周波数が変化するときの当該積層圧電素子１６のインピーダンスを測定して、このインピーダンスの極小値に対応する周波数を共振周波数ｆ_ｃとして検出してもよい。また、圧電素子１４ｐに直接印加される電圧の周波数が変化するときの当該圧電素子１４ｐのインピーダンスを測定して、このインピーダンスの極小値に対応する周波数を共振周波数ｆ_ｃとして検出してもよい。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る超音波センサについて図６および図７を参照して説明する。図６は、第３実施形態における超音波センサ１０の断面図である。図７は、第３実施形態における回路素子２０による周波数調整処理の流れを示すフローチャートである。

本第３実施形態に係る超音波センサ１０では、第１緩衝材１９の誘電率を検出するための一対の電極４１が新たに設けられるとともに、回路素子２０における周波数調整処理を図２に示すフローチャートに代えて、図７に示すフローチャートに基づいて行う点が、上記第１実施形態に係る超音波センサと異なる。したがって、第１実施形態の超音波センサと実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

図６に示すように、第１緩衝材１９内には一対の電極４１の一部が互いに離間した状態で埋設されている。両電極４１は、ワイヤ４１ａを介して、回路素子２０にそれぞれ電気的に接続されており、当該回路素子２０は、両電極４１間の静電容量から第１緩衝材１９の誘電率を検出する機能を有する。

以下、本第３実施形態における回路素子２０における周波数調整処理を図７に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、図７のステップＳ１０１にて、車速Ｖが検出可能速度Ｖｏ以下になりＹｅｓと判定されると、ステップＳ１０３ｂにて周囲温度測定処理がなされる。この処理では、第１緩衝材１９に埋設された両電極４１間の静電容量から第１緩衝材１９の誘電率を検出する。ポッティング材により構成される第１緩衝材１９の誘電率は、周囲温度の上昇にともない所定の傾きで上昇するので、上記誘電率から周囲温度が求められる。なお、この周囲温度と、音響整合部材１３および各音響整合部材１３ｐの温度とは等しくなるものとする。

次に、ステップＳ１０５ｂにて、共振周波数演算処理がなされる。この処理では、周囲温度、すなわち、音響整合部材１３ｐの温度から一義的に求められる音響整合部材１３ｐのヤング率Ｅから、当該音響整合部材１３ｐの共振周波数ｆ_ｃを以下の式（４）に基づいて検出する。
ｆ_ｃ＝［Ｅ／｛３×ρ（１−ν）｝］^１／２／４Ｌ ・・・（４）
ここで、ρおよびνは、音響整合部材１３ｐの密度およびポアソン比である。

上記式（４）の根拠について説明すると、音響整合部材１３ｐの厚さＬと音響整合部材１３ｐ内の音の波長λとの間には、上述したようにＬ＝λ／４の関係が成立する。また、音響整合部材１３ｐ内の音速をｃとすると、λ＝ｃ／ｆ_ｃの関係が成立するため、以下の式（５）が導き出される。
ｆ_ｃ＝ｃ／４Ｌ ・・・（５）
また、上述した音速ｃと、ヤング率Ｅ、密度ρおよびポアソン比νとでは、以下の式（６）の関係が成立する。
ｃ＝［Ｅ／｛３×ρ（１−ν）｝］^１／２ ・・・（６）
上記式（５）および式（６）の関係から上述した式（４）の関係が成立することが判る。

このように共振周波数ｆ_ｃが検出されると、上記第１実施形態と同様にステップＳ１０７以降の処理がなされ、温度変化に応じて変化する共振周波数ｆ_ｃに等しい周波数の電圧を積層圧電素子１６に印加することにより、温度変化に関係なく送受信感度の低下を抑制することができる。

以上説明したように、本第３実施形態に係る超音波センサ１０では、周囲温度から求められるヤング率Ｅから上記式（４）に基づいて共振周波数ｆ_ｃを演算することができる。

特に、第１緩衝材１９に埋設された両電極４１間の誘電率に基づいて周囲温度を求めている。このように、温度センサ等の特別な部材を設けることなく当該第１緩衝材１９に互いに離間した状態で埋設させた一対の電極を設けるだけよく、温度測定に関する製造コストの増大を抑制することができる。

なお、上述したように、第１緩衝材１９の誘電率に基づいて周囲温度を測定することに限らず、例えば、温度センサを筐体３１内に設けて周囲温度を測定するようにしてもよい。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る超音波センサについて図８を参照して説明する。図８は、第４実施形態における超音波センサ１０の一部断面図である。なお、説明の便宜上、ＳＡＷ素子５０が設けられる圧電素子１４ｐの部位のみ断面でない状態を示している。

本第４実施形態に係る超音波センサ１０では、上述した一対の電極４１に代えて、表面弾性波素子（以下、ＳＡＷ素子５０ともいう）を採用している点が、上記第３実施形態に係る超音波センサと異なる。したがって、第３実施形態の超音波センサと実質的に同一の構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

図８に示すように、ＳＡＷ素子５０は、櫛歯状の一対の電極である電極５１および電極５２を備え、両電極５１、５２が所定の距離離間するように圧電素子１４ｐの表面に設けられている。両電極５１、５２は、図略のワイヤを介して、回路素子２０にそれぞれ電気的に接続されている。

ＳＡＷ素子５０は、回路素子２０からの制御信号に応じて、電極５１から所定の周波数の表面弾性波を発生させ、圧電素子１４ｐの表面を伝わる表面弾性波を電極５２にて受信して所定の電気信号を出力する機能を有する。

以下、本第４実施形態における回路素子２０における周波数調整処理を図７に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、図７のステップＳ１０１にて、車速Ｖが検出可能速度Ｖｏ以下になりＹｅｓと判定されると、ステップＳ１０３ｂにて周囲温度測定処理がなされる。この処理では、上記第３実施形態と異なり、回路素子２０からの制御信号に応じてＳＡＷ素子５０における両電極５１、５２間にて送受信される表面弾性波の周波数変化に基づいて、周囲温度を測定する。

具体的には、周囲温度が上昇すると、圧電素子１４ｐが伸張してＳＡＷ素子５０の電極５１と電極５２との間隔が大きくなる。このため、電極５１から送信された表面弾性波の波長に対して電極５２にて受信された表面弾性波の波長が長くなり、送信時の表面弾性波に対して受信時の表面弾性波の周波数が低下する。すなわち、送信時の表面弾性波の周波数と受信時の表面弾性波の周波数との差から周囲温度を測定することができる。

このように周囲温度が測定されると、上記第３実施形態と同様にステップＳ１０５ｂ以降の処理がなされ、温度変化に応じて変化する共振周波数ｆ_ｃに等しい周波数の電圧を積層圧電素子１６に印加することにより、温度変化に関係なく送受信感度の低下を抑制することができる。

以上説明したように、本第４実施形態に係る超音波センサ１０では、ＳＡＷ素子５０が圧電素子１４ｐの表面に設けられている。ＳＡＷ素子５０の両電極５１、５２間において送受信される表面弾性波の周波数変化に基づいて周囲温度が測定される。このように周囲温度を測定してもよい。

なお、ＳＡＷ素子５０を圧電素子１４ｐ以外の素子等の表面に設けて、ＳＡＷ素子５０において送受信される表面弾性波の周波数変化に基づいて周囲温度を測定してもよい。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、上記各実施形態と同等の作用・効果が得られる。
（１）積層圧電素子１６および各圧電素子１４ｐは、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）により形成されることに限らず、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系材料により形成されてもよい。これにより、各音響整合部材１３、１３ｐとの音響インピーダンスの差が小さくなるので、超音波振動の減衰を小さくすることができる。また、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系材料は樹脂材料であるため、各音響整合部材１３、１３ｐのインサート成形が容易であり、好適に用いることができる。

（２）上記各実施形態では、振動減衰部材１８により受信面１３ｊおよび送信面１３ｓが覆われているが、これに限定されるものではない。例えば、振動減衰部材１８は、受信面１３ｊおよび送信面１３ｓ近傍の側面において、各音響整合部材１３、１３ｐを固定し、受信面１３ｊおよび送信面１３ｓを外部に露出させる構成を採用することもできる。また、この構成において露出した受信面１３ｊおよび送信面１３ｓを塗料などの別部材により被覆してもよい。

（３）振動分離部材９０は、筐体３１と一体的に形成することもできる。これによれば、部品点数を低減することができるとともに、振動分離部材９０の位置精度を向上させることができる。

（４）各音響整合部材１３、１３ｐの形状は、横断面が略正方形の四角柱状に限らず、例えば、円柱でもよい。これによれば、各音響整合部材１３、１３ｐの不要振動を抑制することができる。

（５）送信素子および受信素子の数および配置は、用途に応じて任意である。例えば、距離検知を行うなら、送信素子と受信素子を１個ずつ配置すればよい。また、角度検知を行うなら、送信素子１個と受信素子２個を配置すればよい。これにより、受信素子を配置した方向の角度検知を行うことができる。

第１実施形態の超音波センサの説明図である。図１（Ａ）は、超音波センサを音響整合部材側から見た平面説明図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 第１実施形態における回路素子による周波数調整処理の流れを示すフローチャートである。 積層圧電素子に印加される電圧の周波数と残響周波数との関係を示す説明図である。 第２実施形態における回路素子による周波数調整処理の流れを示すフローチャートである。 圧電素子に伝達される超音波の周波数と当該圧電素子のインピーダンスとの関係を示すグラフである。 第３実施形態における超音波センサの断面図である。 第３実施形態における回路素子による周波数調整処理の流れを示すフローチャートである。 第４実施形態における超音波センサの一部断面図である。

符号の説明

１０…超音波センサ
１１…送信素子
１２ｐ、１２ｑ、１２ｒ…受信素子
１３…音響整合部材（第１の音響整合部材）
１３ｐ…音響整合部材（第２の音響整合部材）
１４ｐ…圧電素子（第２の圧電素子）
１６…積層圧電素子（第１の圧電素子）
２０…回路素子（共振周波数検出手段、インピーダンス測定手段）
４１…電極（第１の温度測定手段、第２の温度測定手段）
５０…ＳＡＷ素子（表面弾性波素子）
ｆ_ｃ…共振周波数
Ｅ…ヤング率

Claims (14)

1. 超音波を発振可能な第１の圧電素子とこの第１の圧電素子により発振された超音波を伝達可能な第１の音響整合部材とを有し被検出体に対して前記超音波の送信を行う送信素子と、
   前記被検出体にて反射された前記超音波を検出可能な第２の圧電素子とこの第２の圧電素子に前記被検出体にて反射された前記超音波を伝達可能な第２の音響整合部材とを有し前記被検出体にて反射された前記超音波の受信を行う受信素子と、
   前記第１の圧電素子に前記超音波を発振するための電圧を印加する回路素子と、
   前記第１の音響整合部材および前記第２の音響整合部材のいずれか一方の共振周波数を検出する共振周波数検出手段と、
   を備える超音波センサであって、
   前記回路素子は、前記第１の圧電素子に印加する電圧の周波数を前記共振周波数検出手段により検出される前記共振周波数に等しくするように調整することを特徴とする超音波センサ。
2. 前記第１の音響整合部材および前記第２の音響整合部材は、両音響整合部材におけるヤング率の温度特性の変化が等しくなるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波センサ。
3. 前記共振周波数検出手段は、前記送信素子から送信された短時間の超音波が前記被検出体にて反射され前記第２の圧電素子に伝達完了後に当該第２の圧電素子から出力される信号の周波数である残響周波数を前記共振周波数として検出することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波センサ。
4. 前記第１の圧電素子における電圧の周波数が変化するときの当該第１の圧電素子のインピーダンスと、前記第２の圧電素子における電圧の周波数が変化するときの当該第２の圧電素子のインピーダンスとのいずれか一方を測定するインピーダンス測定手段を備え、
   前記共振周波数検出手段は、前記インピーダンス測定手段により測定される前記インピーダンスの極小値に対応する前記周波数を前記共振周波数として検出することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波センサ。
5. 前記第１の音響整合部材の温度を測定する第１の温度測定手段を備え、
   前記共振周波数検出手段は、前記共振周波数（ｆ_ｃ）を、前記第１の温度測定手段により測定される前記第１の音響整合部材の温度から求められる当該第１の音響整合部材のヤング率をＥ、前記第１の音響整合部材の密度およびポアソン比をρおよびν、前記第１の音響整合部材における前記超音波の伝達方向の長さをＬとしたとき、以下の式に基づいて検出することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波センサ。
   ｆ_ｃ＝［Ｅ／｛３×ρ（１−ν）｝］^１／２／４Ｌ
6. 前記第１の音響整合部材を外力の負荷から保護するゲル状の緩衝材を備え、
   前記第１の温度測定手段は、前記緩衝材の誘電率に基づいて前記第１の音響整合部材の温度を測定することを特徴とする請求項５に記載の超音波センサ。
7. 前記第１の圧電素子の表面に表面弾性波素子を設け、
   前記第１の温度測定手段は、前記表面弾性波素子において送受信される表面弾性波の周波数変化に基づいて前記第１の音響整合部材の温度を測定することを特徴とする請求項５に記載の超音波センサ。
8. 前記第２の音響整合部材の温度を測定する第２の温度測定手段を備え、
   前記共振周波数検出手段は、前記共振周波数（ｆ_ｃ）を、前記第２の温度測定手段により測定される前記第２の音響整合部材の温度から求められる当該第２の音響整合部材のヤング率をＥ、前記第２の音響整合部材の密度およびポアソン比をρおよびν、前記第２の音響整合部材における前記超音波の伝達方向の長さをＬとしたとき、以下の式に基づいて検出することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波センサ。
   ｆ_ｃ＝［Ｅ／｛３×ρ（１−ν）｝］^１／２／４Ｌ
9. 前記第２の音響整合部材を外力の負荷から保護するゲル状の緩衝材を備え、
   前記第２の温度測定手段は、前記緩衝材の誘電率に基づいて前記第２の音響整合部材の温度を測定することを特徴とする請求項８に記載の超音波センサ。
10. 前記第２の圧電素子の表面に表面弾性波素子を設け、
    前記第２の温度測定手段は、前記表面弾性波素子において送受信される表面弾性波の周波数変化に基づいて前記第２の音響整合部材の温度を測定することを特徴とする請求項８に記載の超音波センサ。
11. 前記第１の圧電素子は複数の圧電素子が積層されて形成されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の超音波センサ。
12. 前記第２の圧電素子は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系材料により形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の超音波センサ。
13. 前記第１の圧電素子および前記第２の圧電素子は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系材料により形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の超音波センサ。
14. 前記受信素子を複数備え、これら複数の前記受信素子がアレイ状に配置されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の超音波センサ。

Images