JPS5843357Y2

JPS5843357Y2 - 超音波送受波器

Info

Publication number: JPS5843357Y2
Application number: JP9408277U
Authority: JP
Inventors: 義昭幣之内
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 1977-07-14
Filing date: 1977-07-14
Publication date: 1983-09-30
Also published as: JPS5421531U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、テレビジョン受像機のリモートコントロール
装置、警報機等に用いて好適な超音波信号を送波もしく
は受波するための超音波送受波器の改良に関し、特に広
周波数帯域にわたって大きな送受波感度を得るための送
受波器に関する。

こノ種超音波送受波器としては、セラミックバイモルフ
振動子の中央部に、樹脂製の縦断面台形状付加共振子（
以下台形共振子という）もしくはアルミ製じょうろ状付
加共振子（以下じょうろ共振子という）を設けたものが
知られている。

そして、後者のアルミじょうろ共振子を用いたものは、
第１の感度（主感度）が発生する周波数点と小さな感度
ではあるが第２の感度（副感度）が発生する周波数点と
の間隔が非常に広く、その中間の周波数領域でほとんど
実用上利用できる感度が得られないので、広周波数帯域
にわたって大きな感度を得ることがきわめて困難である
。

一方、前者の樹脂台形共振子を設けたものは、第１の感
度が得られる周波数点と第２の感度が得られる周波数点
との間隔が比較的狭く（もちろん本考案でいうところの
広周波数帯域幅は満足する１台形共振子の形状を工夫す
ることにより、第５図の一点鎖線で示すように、広周波
数帯域にわたっである程度の感度（受波）が得られる。

この感度特性は、第１図に示す構造の送受波器から外部
ケース７を取り除いたもので実験した測定結果を示す。

第１図において、１は複合振動子で、セラミックバイモ
ルフ振動子２の片面の中央付近に樹脂製台形共振子３を
固着して構成されている。

この複合振動子１は、基板４上に、その基板４とバイモ
ルフ振動子２との間に支持部材５を介在させて固定され
ている。

６はシールド板、７は外部ケースである。

そして、ふたつの大きな１が得られる周波数点間の中間
領域の感度をさらに大きくするには、台形共振子３の上
部中央付近に穴を設けて、高域側の大きな感度の得られ
る周波数点を低下させればよい。

この状態の感度曲線を第５図の破線で示す。

この特性は実用上十分満足し得るものである。

しかし、第１図に示すように外部ケース７を取り付ける
と、その感度特性は第５図の実線で示すようにその中間
周波数領域において大きく減衰し、感度の広帯域な送受
波器として実用に供し得ないこと明らかである。

そこで本考案は、セラミックバイモルフ振動子に樹脂製
台形共振子を設けた複合振動子を、基板に形成した凹部
に取り付けることにより、広周波数帯域にわたって大き
な感度が得られるようにした超音波送受波器を提供する
ことを目的とする。

以下、本考案の実施例を図面を参照しつつ詳述する。

第２，３図において、１０は複合振動子で、角板状圧電
セラミック板・イモルフ振動子１１の片面中央部に樹脂
製付加共振子１２が接着剤で固着されてなる。

バイモルフ振動子１１は２枚の圧電セラミック板が貼り
合わされてなる。

付加共振子１２は縦断面が台形状で横断面が円形状に構
成され、その台形の短辺側の面がバイモルフ振動子１１
に当接され、長辺側の面が超音波送波（または受波）面
の働きをする。

１３は基板で、片面に円形状凹部１４が設けられている
。

この凹部１４内の底面に、複合振動子１０がバイモルフ
振動子１１と底面との間に円筒状ラバー支持部材１５を
介して取り付けられている。

會た、ラバー支持部材１５の代わりに弾性接着剤で複合
振動子１０の取付けを行なってもよい。

したがってバイモルフ振動子１１の振動は比較的自由と
なる。

また、これらのラバー支持部材１５もしくは弾性接着剤
はバイモルフ振動子１１のノードラインに位置させるの
がよい。

１６，１７は外部リードで、基板１３に挿通固定されて
いる。

各！Ｊ−）１６，１７はバイモルフ振動子１１０両電極
にそれぞれ接続されている。

１８はアース板で、基板１３の裏面に当接され１一方の
り一ド１６とは隔絶され、他方のリード１７とは半田接
続されている。

１９はケースで、基板１３の外周に圧入固定され、諸部
材を覆っている。

このケース１９には、複合振動子１０の超音波送受波面
と対向する位置に孔２０が設けられ、この孔２０には網
状部材２１が取り付けられている。

そして、２２は付加共振子１２の超音波送受波面に設け
た穴で、この穴“２２により高域側に発生する感度の周
波数位置を低下させることができる。

この穴２２は希望の特性に合わせて適宜段ければよい。

次に具体的実施例を述べる。

主要部材の寸法を第４図を参照して次のように構成する
と、第６図に示す受波感度特性が得られる。

Ｌ＝１０．２ｍｍＴ＝０゜６ｍｍ
Ｄ＝１１ｍｍｈ＝１゜２ｍｍ θ＝１
７゜ｄ＝１５．１ｍｍｔ＝２．Ｏｍｍ凹
部底面とバイモルフとの間隔＝０．７ｍｍ第６図から明
らかなように、本具体的実施例によれば、従来のもの（
第５図）に比較して中間周波領域の感度がかなり向上す
る。

これは次のように推量できる。

すなわち、超音波送受波面からみた振動が、低域側の感
度が生ずる２０ＫＨｚの手前付近においては、吹き上げ
モード（上下振動）であり、高域側の感度が生ずる２５
ＫＨｚを越えた付近においては屈曲モー１−’Ｃ−ある
から、その中間周波数領域においては両モードを合成し
た振動が起ると推測でき、この合成モードの振動により
横方向の振動が生じ、この横方向振動成分による超音波
が凹部１４の側壁で反射され所定の超音波進行方向へ伝
播し、本来の超音波送受波面から生ずる超音波と重畳す
るためと考えられる。

また、複合振動子１０を同一形状にした１１凹部１４の
形状を変えると、第７〜９図に示すように感奮特性が変
化する。

すなわち、第７図は深さｔを、ｔ＝１．８．１．６
、１．４（ｍｍ）と変化させた場合であり、第８図は直
径ｄを、ｄ二１５．３．１５，５。

１５゜７，１５゜９（ｍｍ）と変化させた場合であり
、第９図は、第４図ｄに示すように凹部１４の側壁を傾
斜させ、その角度αを、α＝７５°、６０°、４５°。

３００と変化させた場合を示す。

第１〜９図から明らかなように凹部１４の形状により感
度特性が変化するので、使用する複合振動子に対する凹
部１４の最適形状は実験的に求める必要がある。

実際、種々の複合振動子について実験を行なった結果、
それぞれに対応して実用に供し得る感度の得られる凹部
の最適形状が見い出された。

上述した実施例において、バイモルフ振動子１１は円板
形状でもよく、付加共振子１２の横断面は多角形状でも
よく、また凹部１４は円形に限らず多角形状でも何ら差
し支えないものである。

本考案は以上説明したように、バイモルフ振動子の中央
部に樹脂製付加共振子を設けた複合振動子を、基板の凹
部に取り付けてなるから、広い周波数帯域にわたって大
きな感度が得られるという効果を有し、実用上極めて有
用なものである。

【図面の簡単な説明】第１図は従来の超音波送受波器の断面図、第２〜４図は
本考案による超音波送受波器の実施例を示し、第２図は
断面図、第３図は分解斜視図、第４図は主要部材の寸法
記号を示す説明図、第５図は従来例の感度特性図、第６
．７，８．９図はいずれも本実施例における感度特性図
である。１０・・・・・・複合振動子、１１・・・・・・バイモ
ルフ振動子、１２・・・・・・付加共振子、１３・・・
・・・基板、１４・・・・・・凹部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

バイモルフ振動子の中央部に樹脂製の縦断面台形状付加
共振子を設け、感度−周波数特性が双峰特性を呈する複
合振動子を備えてなる超音波送受波器において、前記複
合振動子を、基板に形成した凹部内の底面に取り付けて
、双峰特性の中間領域における感度を高くしたことを特
徴とする超音波送受波器。