JP2791019B2 - 超音波アレイセンサ - Google Patents
超音波アレイセンサInfo
- Publication number
- JP2791019B2 JP2791019B2 JP62092446A JP9244687A JP2791019B2 JP 2791019 B2 JP2791019 B2 JP 2791019B2 JP 62092446 A JP62092446 A JP 62092446A JP 9244687 A JP9244687 A JP 9244687A JP 2791019 B2 JP2791019 B2 JP 2791019B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- directivity
- horn
- waves
- array sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［技術分野］
本発明は、ホーンを備えた超音波振動子を複数個設け
て、超音波振動子より超音波を送信し、物体からの反射
波を受信する超音波アレイセンサに関するものである。 ［背景技術］ 超音波センサは、超音波を利用してセンシングを行な
うものであり、検出方式として、パルスの伝搬に要する
時間により物体までの距離を検出する存在検知型のパル
ス方式や、連続波を送信し移動物体からの反射波の周波
数シフト分により移動物体の存在を検出するドップラ方
式などが知られている。 超音波は、可聴音域に比べ、波長が短いことにより、
指向特性を有しており、検出すべき特定の方向へ検出範
囲を限定することができる。従来、超音波センサは、HA
用、FA用のセンサとして、また防犯用センサなど多くの
用途に使われているが、前記したように、「検出範囲の
限定」として、“指向特性の狭角化”が技術開発への要
求の一つである。 従来、第４図に示すように、超音波振動子１より発生
した超音波の指向性を鋭くするための方法として、ホー
ン２を用いて放射面を拡げる方法がある。尚、超音波振
動子１と、この超音波振動子１に設けたラッパ状のホー
ン２とで超音波振動子本体３を構成している。ここで、
ホーン２の開口面で、平面波としてピストン振動してい
るとすると、半値角θ1/2は、 θ1/2＝sin-1（0.71λ/l） で与えられる。尚、ｌはホーン２の開口面の直径であ
り、λは超音波の波長を示す。上式よりホーン２の開口
面を拡げるほど指向性を鋭くすることができる。ところ
が、一般的に、ホーン２の設計は難しく、また、ホーン
２を長く大きくしなければならないという問題があっ
た。 第５図は他の従来例を示し、超音波振動子１を0.5λ
の間隔で20個一直線状に配置して、半値角≒５゜degの
指向性を形成したものである。しかしながら、この従来
例においては、多くの超音波振動子１を必要とするとい
う問題がある。尚、第６図はこの時の角度（ANGLE）
と、利得（GAIN）との関係を示す特性図である。第５図
のように超音波振動子１を配列した場合でも、第６図か
ら分かるように、サイドローブが比較的大きい。 ［発明の目的］ 本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、
数少ない超音波振動子で、しかも、形状が大きくなく、
且つサイドローブが小さく狭角の指向性を得る超音波ア
レイセンサを提供することを目的としたものである。 ［発明の開示］ （構 成） 本発明は、超音波を送信し、物体からの反射波を受信
する超音波アレイセンサであって、超音波の指向性を鋭
くするホーンを具備した複数の超音波振動子と、超音波
を送信するために前記各超音波振動子を振動させる１つ
の送信回路と、前記各超音波振動子で受信した出力が入
力される１つの受信回路とを備え、前記複数の超音波振
動子を、少なくとも中心となる超音波振動子から所定の
間隔で同一平面上に配列することにより、複数個配列し
た超音波振動子の配列指向係数と、ホーンを備えた超音
波振動子の有する指向性との積で指向特性を得るように
したものである。 （実施例） 以下、本発明の実施例を図面により説明する。第１図
は、本発明の配置構成図を示し、所定のホーン２を有す
る超音波振動子１を複数個、同一平面上に配列して超音
波アレイセンサを構成したものである。ホーン２を有す
る１つの超音波振動子１を中心にその回りに夫々ホーン
２を備えた６個の超音波振動子１を同一平面上に配列し
たものであり、各超音波振動子１の間隔を５λとしてい
る。第２図は超音波アレイセンサの要部ブロック図を示
し、７個の超音波振動子本体３と送信回路４及び受信回
路５に夫々接続されている。送信回路４により７個の超
音波振動子本体３が振動されて超音波を送信する。そし
て、物体からの反射波を７個の超音波振動子本体３にて
受信し、その受信出力は受信回路５に入力されて、物体
までの距離を検出したり、移動物体の存在を検出するよ
うにしている。尚、これら検出方法は周知であるので詳
細は省略する。 第３図（ａ）は、ホーン２を有する超音波振動子１を
７個、５λ間隔で配列したときの配列指向係数（Array
Factor）を示し、同図（ｂ）はホーン２を有する超音波
振動子１の指向性の一例を示している。第１図に示す構
成によって得られる指向性は、配列指向係数と超音波振
動子１の有する指向性との積、すなわち、第３図（ａ）
と第３図（ｂ）との積で求められる。第３図（ｃ）がそ
の結果を示し、第６図と比べ、サイドローブの小さい狭
角指向性を得ていることが容易に分かる。 ［発明の効果］ 本発明は上述のように。超音波を送信し、物体からの
反射波を受信する超音波アレイセンサであって、超音波
の指向性を鋭くするホーンを具備した複数の超音波振動
子と、超音波を送信するために前記各超音波振動子を振
動させる１つの送信回路と、前記各超音波振動子で受信
した出力が入力される１つの受信回路とを備え、前記複
数の超音波振動子を、少なくとも中心となる超音波振動
子から所定の間隔で同一平面上に配列するようにしたも
のであるから、複数個配列した超音波振動子の配列指向
係数と、ホーンを備えた超音波振動子の有する指向性と
の積で指向特性を得ることで、従来と比べて数少ない超
音波振動子によって、形状を大きくすることなく、且
つ、サイドローブの小さい狭角指向性を簡単に得ること
ができる効果を奏するものである。
て、超音波振動子より超音波を送信し、物体からの反射
波を受信する超音波アレイセンサに関するものである。 ［背景技術］ 超音波センサは、超音波を利用してセンシングを行な
うものであり、検出方式として、パルスの伝搬に要する
時間により物体までの距離を検出する存在検知型のパル
ス方式や、連続波を送信し移動物体からの反射波の周波
数シフト分により移動物体の存在を検出するドップラ方
式などが知られている。 超音波は、可聴音域に比べ、波長が短いことにより、
指向特性を有しており、検出すべき特定の方向へ検出範
囲を限定することができる。従来、超音波センサは、HA
用、FA用のセンサとして、また防犯用センサなど多くの
用途に使われているが、前記したように、「検出範囲の
限定」として、“指向特性の狭角化”が技術開発への要
求の一つである。 従来、第４図に示すように、超音波振動子１より発生
した超音波の指向性を鋭くするための方法として、ホー
ン２を用いて放射面を拡げる方法がある。尚、超音波振
動子１と、この超音波振動子１に設けたラッパ状のホー
ン２とで超音波振動子本体３を構成している。ここで、
ホーン２の開口面で、平面波としてピストン振動してい
るとすると、半値角θ1/2は、 θ1/2＝sin-1（0.71λ/l） で与えられる。尚、ｌはホーン２の開口面の直径であ
り、λは超音波の波長を示す。上式よりホーン２の開口
面を拡げるほど指向性を鋭くすることができる。ところ
が、一般的に、ホーン２の設計は難しく、また、ホーン
２を長く大きくしなければならないという問題があっ
た。 第５図は他の従来例を示し、超音波振動子１を0.5λ
の間隔で20個一直線状に配置して、半値角≒５゜degの
指向性を形成したものである。しかしながら、この従来
例においては、多くの超音波振動子１を必要とするとい
う問題がある。尚、第６図はこの時の角度（ANGLE）
と、利得（GAIN）との関係を示す特性図である。第５図
のように超音波振動子１を配列した場合でも、第６図か
ら分かるように、サイドローブが比較的大きい。 ［発明の目的］ 本発明は、上述の点に鑑みて提供したものであって、
数少ない超音波振動子で、しかも、形状が大きくなく、
且つサイドローブが小さく狭角の指向性を得る超音波ア
レイセンサを提供することを目的としたものである。 ［発明の開示］ （構 成） 本発明は、超音波を送信し、物体からの反射波を受信
する超音波アレイセンサであって、超音波の指向性を鋭
くするホーンを具備した複数の超音波振動子と、超音波
を送信するために前記各超音波振動子を振動させる１つ
の送信回路と、前記各超音波振動子で受信した出力が入
力される１つの受信回路とを備え、前記複数の超音波振
動子を、少なくとも中心となる超音波振動子から所定の
間隔で同一平面上に配列することにより、複数個配列し
た超音波振動子の配列指向係数と、ホーンを備えた超音
波振動子の有する指向性との積で指向特性を得るように
したものである。 （実施例） 以下、本発明の実施例を図面により説明する。第１図
は、本発明の配置構成図を示し、所定のホーン２を有す
る超音波振動子１を複数個、同一平面上に配列して超音
波アレイセンサを構成したものである。ホーン２を有す
る１つの超音波振動子１を中心にその回りに夫々ホーン
２を備えた６個の超音波振動子１を同一平面上に配列し
たものであり、各超音波振動子１の間隔を５λとしてい
る。第２図は超音波アレイセンサの要部ブロック図を示
し、７個の超音波振動子本体３と送信回路４及び受信回
路５に夫々接続されている。送信回路４により７個の超
音波振動子本体３が振動されて超音波を送信する。そし
て、物体からの反射波を７個の超音波振動子本体３にて
受信し、その受信出力は受信回路５に入力されて、物体
までの距離を検出したり、移動物体の存在を検出するよ
うにしている。尚、これら検出方法は周知であるので詳
細は省略する。 第３図（ａ）は、ホーン２を有する超音波振動子１を
７個、５λ間隔で配列したときの配列指向係数（Array
Factor）を示し、同図（ｂ）はホーン２を有する超音波
振動子１の指向性の一例を示している。第１図に示す構
成によって得られる指向性は、配列指向係数と超音波振
動子１の有する指向性との積、すなわち、第３図（ａ）
と第３図（ｂ）との積で求められる。第３図（ｃ）がそ
の結果を示し、第６図と比べ、サイドローブの小さい狭
角指向性を得ていることが容易に分かる。 ［発明の効果］ 本発明は上述のように。超音波を送信し、物体からの
反射波を受信する超音波アレイセンサであって、超音波
の指向性を鋭くするホーンを具備した複数の超音波振動
子と、超音波を送信するために前記各超音波振動子を振
動させる１つの送信回路と、前記各超音波振動子で受信
した出力が入力される１つの受信回路とを備え、前記複
数の超音波振動子を、少なくとも中心となる超音波振動
子から所定の間隔で同一平面上に配列するようにしたも
のであるから、複数個配列した超音波振動子の配列指向
係数と、ホーンを備えた超音波振動子の有する指向性と
の積で指向特性を得ることで、従来と比べて数少ない超
音波振動子によって、形状を大きくすることなく、且
つ、サイドローブの小さい狭角指向性を簡単に得ること
ができる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）（ｂ）は夫々本発明の実施例の超音波振動
子の配置を示す構成図、第２図は同上の要部ブロック
図、第３図（ａ）は同上の配列指向係数を示す特性図、
第３図（ｂ）は同上の超音波振動子の指向性を示す特性
図、第３図（ｃ）は同上の第３図（ａ）と（ｂ）との積
で求めた超音波アレイセンサの指向特性図、第４図は従
来例の断面図、第５図は他の従来例の配列構成図、第６
図は同上の指向特性図である。 １は超音波振動子、２はホーンである。
子の配置を示す構成図、第２図は同上の要部ブロック
図、第３図（ａ）は同上の配列指向係数を示す特性図、
第３図（ｂ）は同上の超音波振動子の指向性を示す特性
図、第３図（ｃ）は同上の第３図（ａ）と（ｂ）との積
で求めた超音波アレイセンサの指向特性図、第４図は従
来例の断面図、第５図は他の従来例の配列構成図、第６
図は同上の指向特性図である。 １は超音波振動子、２はホーンである。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．超音波を送信し、物体からの反射波を受信する超音
波アレイセンサであって、超音波の指向性を鋭くするホ
ーンを具備した複数の超音波振動子と、超音波を送信す
るために前記各超音波振動子を振動させる１つの送信回
路と、前記各超音波振動子で受信した出力が入力される
１つの受信回路とを備え、前記複数の超音波振動子は、
少なくとも中心となる超音波振動子から所定の間隔で同
一平面上に配列されて成ることを特徴とする超音波アレ
イセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62092446A JP2791019B2 (ja) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | 超音波アレイセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62092446A JP2791019B2 (ja) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | 超音波アレイセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63258195A JPS63258195A (ja) | 1988-10-25 |
| JP2791019B2 true JP2791019B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=14054632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62092446A Expired - Lifetime JP2791019B2 (ja) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | 超音波アレイセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2791019B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02179491A (ja) * | 1988-12-29 | 1990-07-12 | Tokyo Keiki Co Ltd | 超音波探知方法、超音波アレイセンサ、超音波探知装置および超音波探知装置を備えた移動体 |
| JP2009116860A (ja) * | 2007-10-19 | 2009-05-28 | Yamaha Motor Powered Products Co Ltd | 車両 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60106294A (ja) * | 1983-11-15 | 1985-06-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波トランスデュ−サアレイ |
-
1987
- 1987-04-15 JP JP62092446A patent/JP2791019B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63258195A (ja) | 1988-10-25 |
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