JPH0736639B2 - 空中超音波トランスデューサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ） 産業上の利用分野 この発明は、空中において距離の測定や移動速度の測定
などに用いられる空中超音波トランスデューサに関す
る。

（ｂ） 従来の技術 第３図に従来の空中超音波トランスデューサの構造を示
す。同図は縦断面を表していて、２は圧電素子からなる
振動子、７は音響整合層を形成する樹脂板、８はケース
である。樹脂板７と振動子２および樹脂板７とケース８
との間はそれぞれ接着剤によって接合されている。３は
ケース８を被い、リード端子の取り付けのために用いら
れる基板であり、２つのリード端子11および12が取り付
けられている。振動子２には２つの対向する電極が設け
られていて、リード線を介してリード端子11,12に電気
的に接続されている。

以上のように構成されているためリード端子11,12間に
所定周波数の駆動信号を供給することにより振動子２が
振動し、樹脂板７を介して同図において上方向に超音波
を放射する。また上方向から超音波を受波してリード端
子11,12間に起電圧を発生する。樹脂板７はウレタン、
エポキシなどの樹脂にガラス，有機物のマイクロバルー
ンを分散させて板状に成型したものであり、振動子２の
音響インピーダンスρｃ（密度×音速）と空中の音響イ
ンピーダンスとのマッチングを取るための音響インピー
ダンスに設定されている。これにより空中に対する超音
波の放射効率を高めている。

（ｃ） 発明が解決しようとする課題 ところが、このような従来の空中超音波トランスデュー
サにおいては、これを製造する際、ケース，振動子，音
響整合用の樹脂板を用いるため、部品点数が多く、しか
も接着によって組み立てるため、製造コストの増加およ
び信頼性の低下という問題があった。

この発明の目的は、このような従来の問題点を解消し
て、低コストで且つ信頼性の高い空中超音波トランスデ
ューサを提供することにある。

（ｄ） 課題を解決するための手段 この発明の空中超音波トランスデューサは、ケース内に
振動子を収納するとともに、振動子の超音波放射面に音
響整合層を設けた空中超音波トランスデューサにおい
て、 前記ケースは、マイクロバルーンの混入された樹脂が金
型内に流し込まれて、その金型内で形成された、マイク
ロバルーンの集中する低密度領域を含んで成り、この低
密度領域を音響整合層としたことを特徴としている。

（ｅ） 作用 この発明の空中超音波トランスデューサにおいては、ケ
ースは、マイクロバルーンの混入された樹脂が金型内に
流し込まれて、その金型内で形成された、マイクロバル
ーンの集中する低密度領域を含んでいる。このケースの
低密度領域は他の領域より音響インピーダンスが低く、
音響整合層として作用する。

（ｆ） 実施例 第１図はこの発明の実施例である空中超音波トランスデ
ューサの構造を表す縦断面図である。図において１はケ
ース、２は圧電素子からなる振動子、３は基板、４はリ
ード線である。振動子２は図においてその上部が超音波
放射面であり、ケース１の内面中央部に取り付けられて
いる。振動子２は円板形状の圧電セラミックの両主面に
電極が形成されていて、ケース取り付け面に対向する面
に接続用の電極を引き出している。ケース１の内、振動
子２の取り付けられている領域Ａは低密度領域、他の領
域Ｂは高密度領域である。これは樹脂中のＡの領域にマ
イクロバルーンを集中させているためである。したがっ
てＡの領域は音響インピーダンスρｃが低下し、音響整
合層として作用する。

次に上記空中超音波トランスデューサの製法について述
べる。

第２図（Ａ）および（Ｂ）はケース１の製造過程を表す
図であり、５および６は金型を示している。まず、エポ
キシ系樹脂にガラスまたは有機物のマイクロバルーンを
混入した溶液を第２図（Ａ）に示すように金型内に流し
こむ。この金型を高温に保持することにより、樹脂の粘
度は急激に低下し、密度の高い樹脂成分は下に、密度の
低いマイクロバルーンは上にと２層に分離する。第２図
（Ｂ）はこの状態を示している。図において10は模式化
して表したマイクロバルーンであり、これは第１図にＡ
で示した領域に集中する。この状態で硬化させることに
よって音響整合層を一部に含む一体ケースが得られる。
このようにして、音響整合層とケースを別個に製造し、
後に接着するという工程を省くことができる。

また、第２図（Ａ）に示した下部金型６に振動子を保持
するスペースを設け、振動子を保持した状態でマイクロ
バルーン入りエポキシ系樹脂を流しこむことによって音
響整合層に対する振動子の接着工程も同時に行うことが
可能となる。

なお、音響整合層の厚みは樹脂とマイクロバルーンの混
合比によって任意に調整することができる。このため金
型によるケースの成型後に音響整合層の厚みを調整する
ための後加工が不要となる。

（ｇ） 発明の効果 以上のようにこの発明によれば部品点数が減少し、音響
整合層用樹脂板とケースとの接着工程が不要となるた
め、材料コストおよび製造コストの低減を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である空中超音波トランスデ
ューサの構造を表す縦断面図、第２図（Ａ）および
（Ｂ）は同トランスデューサを構成するケースの製造過
程を表す図である。第３図は従来の空中超音波トランス
デューサの構造を表す縦断面図である。 １……ケース、２……振動子、Ａ……低密度領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケース内に振動子を収納するとともに、振
   動子の超音波放射面に音響整合層を設けた空中超音波ト
   ランスデューサにおいて、 前記ケースは、マイクロバルーンの混入された樹脂が金
   型内に流し込まれて、その金型内で形成された、マイク
   ロバルーンの集中する低密度領域を含んで成り、この低
   密度領域を前記音響整合層としたことを特徴とする空中
   超音波トランスデューサ。