JP2010528831A - 圧電変換器装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、変換器装置１０に関し、変換器装置１０は、音響膜１４と、音響膜に搭載された圧電素子１２と、対向して配置された２つの弾性減衰素子１６ａ，１６ｂであって、２つの弾性減衰素子１６ａ，１６ｂの間で、音響膜の周辺部２２が挟んで支持される、２つの弾性減衰素子１６ａ，１６ｂと、２つの表面３０ａ，３０ｂであって、２つの表面３０ａ，３０ｂの間で、２つの弾性減衰素子が締付けられ、それにより、２つの弾性減衰素子が共に押され付けられる、２つの表面３０ａ，３０ｂを有するクランプ２８とを備え、それにより、音響膜の周辺部が、２つの弾性減衰素子間に固定される。本発明はまた、こうした変換装置を組立てる方法に関する。

Description

本発明は、圧電変換器装置に関する。本発明はまた、こうした圧電変換器装置を組立てる方法に関する。

圧電気（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ）は、機械的変形にさらされると、一部の材料、たとえば、一部の結晶にわたって生成される電圧である。逆に、材料にわたって印加される電圧は、材料内に機械的変形を引起こす。この圧電原理を、多くの用途、たとえば、圧電式圧力センサ、マイクロフォン、ラウドスピーカ、アクチュエータ、及び他の変換器で使用することがよく知られている。

圧電変換器装置の実例、すなわち、圧電スピーカは、ＧＢ１３１０８５３に開示される。ＧＢ１３１０８５３の圧電スピーカは、薄い円形振動板（ｄｉａｐｈｒａｇｍ）上に搭載された円形圧電素子を含む。薄い円形振動板は、ハウジングの一部分である支持部材上でその円周（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｃｅ）で支持され、締付け（ｔｉｇｈｔｅｎｉｎｇ）部材によってしっかり締付けられる。一実施形態では、弾性材料の環状部材がそれぞれ、薄い振動板と支持部材と締付け部材との間に配設されて、円形振動板を減衰させる。しかし、この解決策では、支持部材に締付け部材を固着する（ｆａｓｔｅｎ）手段が必要とされ、スピーカの構造及び組立が複雑になる。

これらの問題を少なくとも部分的に解決すること、及び、改良された圧電装置であって、特に組立てるのが容易であり、さらに、良好な減衰特性を有する可能性がある、改良された圧電装置を提供することが本発明の目的である。

以下の要約及び説明から明らかになることになるこれらのまた他の目的は、添付の特許請求の範囲に従って、圧電変換器装置及びこうした圧電変換器装置を組立てる方法によって達成される。

本発明の一態様によれば、変換器装置が提供され、変換器装置は、音響膜と、前記音響膜に搭載された圧電素子と、対向して配置された２つの弾性減衰素子であって、２つの弾性減衰素子間で、音響膜の周辺部が挟んで支持される、２つの弾性減衰素子と、２つの表面であって、２つの表面間で、２つの弾性減衰素子が締付けられ、それにより、２つの弾性減衰素子が共に押され付けられる、２つの表面を有するクランプとを備え、それにより、音響膜の周辺部が、２つの弾性減衰素子の間に固定される。

そのため、本発明では、単一部材（すなわち、クランプ）が、２つの弾性減衰素子を共に構築するか又は保持するのに十分であり、変換器素子の構造及び組立を簡略化する。さらに、音響膜の周辺部を２つの弾性減衰素子間に固定することによって、音響膜の良好な減衰が達成される可能性がある。さらに、過酷な条件下でも装置機能性を維持するために、クランプは、２つの弾性減衰素子が、（たとえば環境条件によって）収縮するか又は拡張することを可能にするように弾性があってよい。弾性特性は、クランプを適切な大きさにする（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）、かつ／又は、クランプを適切に形作る、かつ／又は、クランプの適した材料を選択することによって達成される可能性がある。

好ましくは、２つの弾性減衰素子は、音響膜の上記周辺部に、たとえば、カップ又はリングのように係合するために適切に形作られるが、２つの弾性減衰素子は、音響膜／圧電素子の中心に向かってさらに延在しうるため、２つの弾性減衰素子の一方は、圧電素子の一部分にも係合する。

一実施形態では、クランプは実質的にＵ形状であり、２つの表面は、結合部によって接続された２つの腕である。Ｕ形状クランプの場合、上記弾性特性が容易に得られ、２つの弾性減衰部品（ｐａｒｔ）は、Ｕ形状クランプ内に容易に搭載され、収容される可能性がある。或いは、クランプは、細長いＯの形状を有してもよく、２つの表面は、２つの結合部によって接続される。

一実施形態では、音響膜と導波路との間で音響通信を可能にする貫通開口を備える。導波路は、変換器へまた変換器から音響信号を誘導する（ｇｕｉｄｅ）ように働いてもよく、装置又は外部導波路の一部であってよい。

一実施形態では、変換器装置はさらに、変換器装置の残りを外部ベースに取付けるための少なくとも１つのさらなる弾性減衰素子を備える。さらなる弾性減衰素子（複数可）は、好ましくない振動を吸収し、好ましくない振動が、変換器装置の残りへまた変換器装置の残りから伝達されることを防止してもよい。さらなる弾性減衰素子は、クランプ内の穴に、たとえば、上述した貫通開口（この場合、さらなる弾性減衰素子は、好ましくは、音響通信（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）を維持するためにリング形状である）に、又は、専用穴に嵌合されてもよい。或いは、さらなる弾性減衰素子は、クランプの外側に取付けられ（たとえば、接着され）てもよい。前者の変形は、接着剤などが必要でない点で有利である。

一実施形態では、クランプは、金属で作られ、金属は、弾性特性を達成し、同時に、種々の動作環境に耐えるように選択され、そのような大きさにされてもよい。或いは、クランプは、より制限された温度範囲内で使用するために、プラスチックで作られうる。

一実施形態では、音響膜の周辺部は、音響膜の振動ノードを含む。振動ノードは、膜が振動するときの振幅が最小である非固定膜に沿う点である。これはさらに、音響膜の減衰を高める可能性がある。

一実施形態では、対向する２つの弾性減衰素子はそれぞれ、凹所を備え、２つの凹所は共に、膜の非支持部を収容するためのキャビティを形成する。そのため、対向する２つの弾性減衰素子は、好ましくない振動の伝達（ｔｒａｎｓｆｅｒ）を防止するか又は低減するため、音響膜及び圧電素子をほぼ閉囲してもよく、一方、音響膜に面するそれぞれの非凹所部（ｎｏｎ−ｒｅｃｅｓｓｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）は、音響膜の周辺部を固定するようになっていてもよい。この実施形態では、上記導波路を使用するとき、クランプ内の貫通開口に隣接する弾性減衰素子は、音響膜と導波路との間に音響通信を維持するために、開口を有するべきである。代替の実施形態では、対向する２つの弾性減衰素子は、環状又はリング形状を有してもよい。

一実施形態では、装置はさらに、音響膜及び／又は圧電素子に接触する少なくとも１つの導電性ワイヤを備え、導電性ワイヤの少なくとも１つのワイヤは、装置において弾性減衰素子の間に挟まれる。こうして、ワイヤ（複数可）を音響膜又は圧電素子に接続するためのはんだ付けなどが必要でなく、ワイヤ（複数可）のどんな振動も減衰される可能性がある。

本発明の別の態様によれば、音響膜に搭載された圧電素子を備える変換器装置を組立てる方法が提供され、方法は、２つの弾性減衰素子間に音響膜を設置するステップであって、それにより、音響膜の周辺部が、２つの弾性減衰素子間で挟んで支持される、設置するステップと、クランプの２つの表面間に２つの弾性減衰素子を設置するステップであって、それにより、２つの弾性減衰素子は共に締付けられる、設置するステップとを含み、それにより、音響膜の周辺部が、２つの弾性減衰素子間に固定される。この態様は、本発明の先に説明した態様と同じ利点を示し、同じ特徴を示してもよい。

本発明のこれらのまた他の態様は、ここで、本発明の現在のところ好ましい実施形態を示す添付図面を参照してより詳細に述べられるであろう。

本発明のある実施形態による圧電変換器装置の側断面図である。 図１の圧電変換器装置の少なくとも部分的に分解した斜視図である。 本発明の別の実施形態による圧電変換器装置の部分側断面図である。

図１及び２は、本発明のある実施形態による変換器装置１０を示す。変換器装置１０は、一般に、電気信号を音響信号に、またその逆に変換するようになっている、すなわち、変換器装置１０は電気音響変換器である。

変換器装置１０は、音響膜１４の一方の面上で中心に搭載された圧電素子１２を備える。圧電素子１２及び音響膜１４は、好ましくは、図２に示すように円形であるが、他の形状、たとえば、矩形を有してもよい。圧電素子１２は、たとえば、圧電結晶で作られてもよく、一方、音響膜１４は、薄い金属、たとえば真鍮又はステンレス鋼などで作られてもよい。材料選択は、とりわけ、望まれる音響特性及び予想される（ｅｘｐｅｃｔｅｄ）動作環境に依存する。圧電素子１２は、たとえば接着剤によって音響膜１４に搭載されてもよい。さらに、圧電素子１２の直径は、１４ｍｍ程度であり、一方、音響膜１４の直径は、２０ｍｍ程度であってよい。

変換器装置１０はさらに、２つの弾性減衰素子１６ａ、１６ｂを備える。弾性減衰素子１６ａ、１６ｂは、対向して配置され、圧電素子１２及び音響膜１４のそれぞれの面上に１つの弾性減衰素子がある。音響膜１４に面して、弾性減衰素子１６ａ、１６ｂは、環状突出部２０ａ、２０ｂを形成する対向する円形ベース凹所（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｂａｓｅｄ ｒｅｃｅｓｓ）１８ａ、１８ｂをそれぞれ有するため、弾性減衰素子１６ａは、音響膜１４の周辺部２２の一方の面に接触しかつ支持し、他の弾性減衰素子１６ｂは、音響膜１４の周辺部２２の他方の面に接触しかつ支持し、一方、音響膜１４の中央非支持部２４（並びに、圧電素子１２）は、２つの円形ベース凹所１８ａ、１８ｂによって形成されるキャビティ２６内に収容される。そのため、音響膜１４の周辺部２２は、弾性減衰素子１６ａ、１６ｂ間に挟まれ、キャビティ２６は、圧電素子１２及び音響膜１４によって分割される。好ましくは、支持周辺部２２は、音響膜１４の振動ノードを備える。そのため、２０ｍｍの音響膜１４の場合、支持周辺部２２は、２０ｍｍの外径及び約１４ｍｍの内径を有してもよい。その結果、円形ベース凹所１８ａ、１８ｂの内径は、この特定の場合、１４ｍｍである。弾性減衰素子１６ａ、１６ｂは、ゴムなどのような適切な材料で作られるべきである。音響膜１４が円でない形状（たとえば、矩形の形状）を有する場合、弾性減衰素子１６ａ、１６ｂは、音響膜１４に一致する（ｍａｔｃｈ）ように相応して形作られるべきである。

上記寸法は例示であり、たとえば、所望の共振周波数に応じて変動してもよいことが留意されるべきである。同様に、弾性減衰素子１６ａ、１６ｂの外径は、音響膜１４の直径と異なってもよい。同様に、圧電素子１２の直径は、支持周辺部２２／円形ベース凹所１８ａ、１８ｂの内径と異なってもよい。

変換器装置１０はさらに、Ｕ形状クランプ２８を備える。Ｕ形状クランプ２８は、部分３２によって連結される実質的に平行な２つの平坦腕３０ａ、３０ｂを有し、腕３０ａ、３０ｂは、その間で２つの弾性減衰素子１６ａ、１６ｂ（その結果、圧電素子１２及び音響膜１４）が締付けられる表面を形成する。Ｕ形状クランプ２８は、２つの弾性減衰素子１６ａ、１６ｂが腕３０ａ、３０ｂ間に設置されると、２つの弾性減衰素子１６ａ、１６ｂを互いに当たる方向に押付ける力が生成されるように形成され、それにより、音響膜１４の周辺部２２は、２つの弾性減衰素子１６ａ、１６ｂ間でしっかりと固定される。このため、Ｕ形状クランプ２８は、２つの腕３０ａ、３０ｂ間のギャップが、最初に、２つの弾性減衰素子１６ａ、１６ｂと圧電素子１２と音響膜１４とを含む積層体の総合高さよりある程度狭くなるような大きさに作られ、それにより、２つの弾性減衰素子１６ａ、１６ｂは、腕３０ａ、３０ｂの間に嵌合すると圧迫される。付加的に又は相補的に、Ｕ形状クランプ２８は、定常状態又は非付勢状態（ｎｏｎ−ｂｉａｓｅｄ ｓｔａｔｅ）からある程度弾性があってもよいため、より大きな積層体（２つの弾性減衰素子１６ａ、１６ｂと圧電素子１２と音響膜１４）が、Ｕ形状クランプ２８内に押込まれると、Ｕ形状クランプ２８が非付勢状態に戻ろうとするときに、積層体を共に押付ける力が生成される。このため、Ｕ形状クランプ２８は、好ましくは、金属で作られるが、用途によっては、プラスチックで作られうる。任意選択で、２つの弾性減衰素子１６ａ、１６ｂの少なくとも一方は、弾性減衰素子１６ａ、１６ｂを互いに対して横方向に支持するための外側フランジなど（図示せず）を備えてもよい。同様に、腕３０ａ、３０ｂの幅は、好ましくは、弾性減衰素子１６ａ、１６ｂの幅に一致する。より広い腕３０ａ、３０ｂは、弾性減衰素子１６ａ、１６ｂを締付けたままにすることになるが、過度のサイズの変換器装置１０をもたらす可能性がある。より狭い腕は、同様に、弾性減衰素子１６ａ、１６ｂを締付けたままにする可能性があるが、十分な回転支持を提供することができない可能性がある。

さらに、Ｕ形状クランプ２８は、図１及び２の底部腕３０ａ内に貫通開口３４を備える。貫通開口３４は、圧電素子１２及び音響膜１４の中心に実質的に整列する。貫通開口３４は、環状形状又はリング形状を有するさらなる弾性減衰素子３６を受取るようになっている。さらなる弾性減衰素子３６は、貫通開口３４の内側に対して嵌合し、クランプ２８の外側に、図１の下方向に延在する。さらなる弾性減衰素子３６は、下側（ｂｏｔｔｏｍ）外部ベース３８に対して変換器装置を弾性支持する（ｒｅｓｉｌｉｅｎｔｌｙ ｓｕｐｐｏｒｔ）ように働き、また、変換器装置１０の下側（ｂｏｔｔｏｍ）搭載点として機能する。さらなる弾性減衰素子３６は、たとえば、素子１６ａ、１６ｂと同じタイプの材料で作られてもよい。さらなる弾性減衰素子３６及び下側（ｌｏｗｅｒ）素子１６ａは、さらに、単一材料片として形成されてもよい。好ましくは、下側（ｂｏｔｔｏｍ）外部ベース３８は、さらなる弾性減衰素子３６を受取るための凹所４０を備え、それにより、この点に変換器装置１０を取付けるために、接着剤などが必要でない。

さらに、凹所１８ａによって形成されるキャビティ２６の部分に通じる底部弾性減衰素子１６ａ内に設けられる対応する第２の貫通開口４２と共に、さらなる弾性減衰素子３６に関する貫通開口３４は、音響信号がそこを通って伝わり（ｔｒａｖｅｌ）うるチャネル４４を作る。音響膜１４に向かう端部に対向するチャネル４４の端部に、導波路４６が設けられる。導波路４６は、変換器装置１０又は外部導波路の一部であってよい。チャネル４４を通して、導波路４６は、音響膜１４と音響通信する、すなわち、音響信号が、導波路４６と音響膜１４との間で伝わりうる。示す貫通開口３４、さらなる弾性減衰素子３６、第２貫通開口４２、チャネル４４、及び導波路４６の断面は、円であるが、正方形又は矩形などの他の形状を有しうる。

変換器装置１０はさらに、Ｕ形状クランプ３８の上部（ｔｏｐ）腕３０ｂ内の穴５０内の設けられる（上側（ｕｐｐｅｒ））弾性減衰素子４８を備える。ここで、弾性減衰素子４８及び穴５０の数は、４つであるが、異なる数が使用されてもよい。上側弾性減衰素子４８は、（上側）外部ベース５２に対して変換器装置を弾性支持する（ｒｅｓｉｌｉｅｎｔｌｙ ｓｕｐｐｏｒｔ）ように働き、また、変換器装置１０の上部搭載点として機能する。同様に、図２の場合と同様に、上部腕３０ｂのそれぞれの角に本質的に１つを配置する（すなわち、正方形又は矩形パターン）と、上側弾性減衰素子４８は、クランプが、ｘ方向とｙ方向の両方において傾斜しないように又は回転しないように支持するように働く。穴５０は、上側弾性減衰素子４８を横方向に固定するように働き、変換器装置の残りに対する上側弾性減衰素子４８の接着などが必要でない。上側弾性減衰素子４８は、たとえば、素子１６ａ、１６ｂと同じタイプの材料で作られてもよく、また、（一致した穴５０によって）矩形又は円形ブロックとして形成されてもよい。上側弾性減衰素子４８及び上側素子１６ｂは、さらに、単一材料片として形成されてもよい。好ましくは、上側ベース５２は、上側弾性減衰素子４８を受取るための凹所５４を備え、それにより、これらの点に変換器装置１０を取付けるために、接着剤などが必要でない。

本変換器装置１０を組立てる方法では、圧電素子１２が、最初に音響膜１４に取付けられる。圧電素子１２及び音響膜１４組立体は、その後、２つの弾性減衰素子１６ａ、１６ｂ間に設置されるため、音響膜１４の周辺部２２は、弾性減衰素子１６ａ、１６ｂの間に挟まれる。圧電素子１２と音響膜１４と弾性減衰素子１６ａ、１６ｂとを備える積層体は、その後、Ｕ形状クランプ２８の２つの平坦腕３０ａ、３０ｂ間で締付けられる、すなわち、しっかり保持されるようにＵ形状クランプ２８内に挿入され、それにより、音響膜１４の周辺部２２は、対向する２つの弾性減衰素子１６ａ、１６ｂ間でしっかり固定される。その後、変換器装置１０は、外部ベース３８及び５２に固定されてもよい。

任意選択で、変換器装置１０は、下側（ｂｏｔｔｏｍ）に向かって開放しているが、その他の方向に閉鎖しているハウジング（図示せず）によって囲まれてもよい。ハウジングは、万一変換器装置が液体内に沈められる場合、潜水鐘（ｄｉｖｉｎｇ ｂｅｌｌ）として機能し、液体が変換器に入り、変換器が故障することを回避する。

変換器装置１０の例示的な動作中に、電気信号が圧電素子１２に供給される（電気接続及びコントローラは図１〜２に示されない）。電気信号に応答して、圧電素子１２は、振動し始め、その振動が、圧電素子１２がそこの上に搭載される音響膜１４に伝えられ（ｐａｓｓ）、音響膜１４が、供給される電気信号に相当する音響信号を送信するようにさせる。音響信号は、チャネル４４によって変換器装置１０から出て、導波路４６によってさらに遠くへ誘導されてもよい。逆に、導波路４６からの音響信号が、音響膜１４によって受信されると、音響膜１４は、振動し始め、その振動が、音響膜１４に搭載された圧電素子１２に伝えられ、圧電素子１２は、その振動に応答して、受信された音響信号に相当する電気信号を生成する。

音響膜１４の周辺部２２を固定する弾性減衰素子１６ａ、１６ｂを設けることによって、動作中の音響膜１４の振動が、減衰するため、短く明瞭な信号（入力信号と出力信号の両方で）が提供される可能性がある。すなわち、主信号又はパルスに続く任意のリンギング又は反響（ｒｅｖｅｒｂｅｒａｔｉｏｎ）が減衰するか又は消去される（ｃａｎｃｅｌ）。さらに、クランプ２８が、音響膜１４を固定するための力を供給するため、弾性減衰素子３８、５２の圧力は、比較的小さく保たれ、それにより、変換器装置１０と外部ベース３８、５２との間の好ましくない振動の伝達が、十分に減衰される可能性がある。同様に、弾性減衰素子１６ａ、１６ｂは、さらに、こうした伝達を低減する可能性がある。さらに、万一弾性減衰素子１６ａ、１６ｂが、環境条件によって、たとえば、温度の変化及び／又は周囲媒体の変化によってある程度収縮するか又は拡張する場合、こうした変化は、音響膜１４を弾性減衰素子１６ａ、１６ｂの間にしっかり固定したまま維持する弾性Ｕ形状クランプ２８によって「吸収される（ａｂｓｏｒｂｅｄ）」ことになるため、変換器装置１０の機能及び動作は低下しない。

図３は、本発明の別の実施形態による圧電変換器装置の部分側断面図である。図３の装置１０は、図１〜２の装置と同じであるが、ここでは、２つの弾性減衰素子１６ａ、１６ｂは共に、音響膜−圧電素子１４、１２の中心に向かってさらに延在するため、弾性減衰素子１６ｂもまた、たとえば、図３に示すように、圧電素子１２の一部分に係合する。換言すれば、膜１４の一部分は、圧電素子１２を中間部材として、２つの弾性減衰素子１６ａ、１６ｂの間に挟まれる。

図３では、電気接続も示される。すなわち、図３の装置１０は、２つの導電性ワイヤ５６ａ及び５６ｂを備える。特に、ワイヤ５６ａは、膜１４に載り（ｂｅａｒ ａｇａｉｎｓｔ）、素子１６ａ及びクランプ（図３では示さず）と組合せて弾性減衰素子１６ｂによって膜１４に押付けられるため、ワイヤ５６ａは、所定場所に保持され、膜１４とワイヤ５６ａとの間に電気接続が確立される。同様に、ワイヤ５６ｂは、弾性減衰素子１６ｂが、図３に示すように圧電素子１２に係合する位置で、圧電素子１２と弾性減衰素子１６ｂとの間に挟まれる。ワイヤ５６ａ、５６ｂは、短絡を回避するために、互いに電気接触すべきではない。このため、ワイヤ５６ａは、図３に示すように、減衰素子１６ｂと膜１４との間に設置されてもよく、一方、他のワイヤ５６ｂは、弾性減衰素子１６ｂを貫通して配置されてもよい。ワイヤ５６ｂは、たとえば、素子１６ｂになるよう成形されてもよい。或いは、素子１６ｂは、いくつかの片によって形成されてもよく、その片のうちの２つの片間にワイヤ５６ｂが設置される。たとえばゴムで作られた素子１６ｂは、電気絶縁体として働く。ワイヤ５６ａ、５６ｂは、好ましくは薄く、たとえば、平坦なフォイル様ワイヤであってよい。ワイヤ５６ａ、５６ｂの目立つ端部は、好ましくは、コントローラなど（図示せず）に接続される。同様に、圧電素子１２の上部は、電気伝導を促進するために、銀コーティングなどを備えてもよい。

そのため、ワイヤ５６ａ、５６ｂを、音響膜１４及び圧電素子にそれぞれ接続するためにはんだ付けなどは必要でない。はんだ付けを使用しないことは、はんだ付けが、一部の環境において、たとえば、はんだ付けがエタノールにさらされる場合、悪い影響を受ける可能性があるため有利である。同様に、弾性減衰素子１６ａ、１６ｂは、有利なことには、ワイヤ５６ａ、５６ｂの振動を防止するか又は少なくとも緩和し、その振動は、たとえば、音響膜−圧電素子１４、１２の作動によって引起される可能性があり、また、その振動は、普通なら測定に悪い影響を及ぼす可能性がある。

本変換器装置１０の好ましい用途は、たとえば、車かトラックかボートなどの乗物内の、又は、基本的に固定機器（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ａｐｐｌｉａｎｃｅ）内のタンク内の液体レベルを測定する装置においてである。液体は、たとえば、水かガソリンかディーゼルなどであってよい。こうした測定装置の実例は、文書ＷＯ２００５０３８４１５号に開示され、その内容は、参照により本明細書に組込まれる。こうした測定装置では、変換器装置に接続される導波路（たとえば、導波路４６）は、液体内に延在するようになっている。同様に、導波路は、好ましくは、変換器装置から既知の距離のところに配置された突出する参照素子（ｐｒｏｔｒｕｄｉｎｇ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）を備える。動作すると、本変換器装置によって送信される音響信号は、導波路によって液体表面に向かって誘導される。音響信号の波長は、好ましくは、間隔が約２〜１０ｃｍであり、約３、４〜１７ｋＨｚの周波数に相当する。信号の一部は、参照素子によって反射され、信号の残りは、液体表面によって反射される。２つの反射音響信号は、その後、導波路を通って変換器装置に戻るように誘導され、それぞれの音響信号の受信によって電気信号が生成される。参照素子によって反射される信号の通過時間（ｔｒａｎｓｉｔ ｔｉｍｅ）は、現在の音響信号速度（音速）を計算するのに使用され、液体レベルによって反射される信号の通過時間は、現在の信号速度と共に使用されて、タンク内の液体レベルが計算される。信号間の時間（特に、２つの受信音響信号間の時間）は、非常に短い可能性があり、それにより、本変換器装置１０の短く明瞭な信号が有用になる。さらに、大きな（ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ）振動が、動作中の車又はボートなどの乗物の中で通常起こるが、本変換器装置の支持構造（減衰素子及びクランプ）は、先に説明したように、こうした振動が、圧電素子及び音響膜に達するのを少なくとも部分的に防止する可能性がある。こうした振動は、普通なら誤った検出を引起しうる。さらに、タンク内の液体は、弾性減衰部品１６ａ、１６ｂを膨張（ｓｗｅｌｌ）させうるが、こうした膨張は、先に説明したように、弾性Ｕ形状クランプ２８によって吸収される（ｔａｋｅ ｕｐ）可能性がある。

本発明は、上述した好ましい実施形態に決して限定されないことを当業者は認識する。逆に、多くの変更及び変形が、たとえば、先の要約及び説明に示すように、添付の特許請求の範囲の範囲内で可能である。

Claims (10)

1. 音響膜（１４）と、
   前記音響膜に搭載された圧電素子（１２）と、
   対向して配置された２つの弾性減衰素子（１６ａ，１６ｂ）であって、前記２つの弾性減衰素子（１６ａ，１６ｂ）間で、前記音響膜の周辺部（２２）が挟んで支持される、２つの弾性減衰素子（１６ａ，１６ｂ）と、
   ２つの表面（３０ａ，３０ｂ）であって、前記２つの表面（３０ａ，３０ｂ）間で、前記２つの弾性減衰素子が締付けられ、それにより、前記２つの弾性減衰素子が共に押され付けられる、２つの表面（３０ａ，３０ｂ）を有するクランプ（２８）とを備え、それにより、前記音響膜の前記周辺部が、前記２つの弾性減衰素子間に固定される変換器装置（１０）。
2. 前記クランプは実質的にＵ形状である請求項１に記載の変換器装置。
3. 前記クランプは、前記音響膜と導波路（４６）との間で音響通信を可能にする貫通開口（３４）を備える請求項１又は２に記載の変換器装置。
4. 前記変換器装置の残りを外部ベース（３８，５２）に取付けるための少なくとも１つのさらなる弾性減衰素子（３６，４８）をさらに備える請求項１から３までのいずれか一項に記載の変換器装置。
5. 少なくとも１つのさらなる弾性減衰素子は、前記クランプ内の少なくとも１つの穴（３４，５０）に嵌合する請求項４に記載の変換器装置。
6. 前記クランプは金属で作られる請求項１から５までのいずれか一項に記載の変換器装置。
7. 前記音響膜の前記周辺部は前記音響膜の振動ノードを含む請求項１から６までのいずれか一項に記載の変換器装置。
8. 前記対向する２つの弾性減衰素子はそれぞれ、凹所（１８ａ，１８ｂ）を備え、前記２つの凹所は共に、前記音響膜の非支持部（２４）を収容するためのキャビティ（２６）を形成する請求項１から７までのいずれか一項に記載の変換器装置。
9. 前記音響膜及び／又は前記圧電素子に接触する少なくとも１つの導電性ワイヤ（５６ａ，５６ｂ）をさらに備え、前記導電性ワイヤ（５６ａ，５６ｂ）の少なくとも１つのワイヤは、装置において前記弾性減衰素子間に挟まれる請求項１から８までのいずれか一項に記載の変換器装置。
10. 音響膜（１４）に搭載された圧電素子（１２）を備える変換器装置（１０）を組立てる方法であって、
    ２つの弾性減衰素子（１６ａ，１６ｂ）間に前記音響膜を設置するステップであって、それにより、前記音響膜の周辺部（２０）が、２つの弾性減衰素子（１６ａ，１６ｂ）間で挟んで支持される、設置するステップと、
    クランプ（２８）の２つの表面（３０ａ，３０ｂ）間に前記２つの弾性減衰素子を設置するステップであって、それにより、前記２つの弾性減衰素子は共に締付けられる、設置するステップとを含み、それにより、前記音響膜の前記周辺部が、前記２つの弾性減衰素子間に固定される方法。

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