JPS6057800A - 超音波トランスジュ−サ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は超音波距離計測装置等に用いる超音波トランス
ジューサに関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来の超音波距離計測装置において使用されている周波
数は２０　ＫＨｚから高々１００ＫＨｚ程度の周波数で
あり、この周波数範囲では波長が比較的長くまた外来雑
音レベルも高いため高精度の距離計測を行なうことがで
きなかった。距離分解能を高め、また外来雑音による距
離測定誤差を少なぎするためには波長が短かくかつ外来
雑音レベルの低い、高周波数領域の超音波を用いる必要
があるが使用周波数が高くなると伝播媒体中の超音波の
吸収係数が大きくなり、伝播経路における超音波の減衰
が大きくなるため長い距離の計ＩｊＩ１１に対しては不
適当であり、近接距離用としてしか適用できないという
欠点を有していた。′このように単一の周波数によって
距離計測を行なう場合は、１００ＫＨｚ以下の比較的低
い周波数の超音波を用いたとき特に高精度が要求される
近接距離において距離測定精度が不十分となりまた数１
００ＫＨ２以上の高い周波数の超音波を用いると近接距
離における距離測定精度は同士するが長い距離の測定が
できなかった。

これらの欠点を補うためには長距離測定用として低周波
超音波トランスジューサ、近接距離高精度測定用として
高周波超音波トランスジューサを併置し、各々を切換え
て用いることが考えられているが超音波トランスジュー
サを２個以上併置するため大型化し、捷だ各超音波トラ
ンスジューサの音波放射中心軸が一致せず、被測定物上
の測定場所が超音波トランスジューサによって、異なる
ことになり測定誤差の原因となる。

発明の目的 本発明は以上のような従来の問題点を解決するためにな
されたもので異なる２つの周波数の超音波によって、距
離計測等の超音波計測を行なう場合に用いるための測定
誤差が少ない、小型軽量の超音波トランスジューサを提
供することを目的とするものである。

発明の構成 本発明は上記目的を達成するもので、厚み振動を行なう
第一の超音波振動子部と、径方向拡がり振動を行なう第
二の超音波振動子部と、前記第二の超音波振動子部によ
って放射される超音波の放射方向を変換するだめの反射
体とを備え、前記第一の超音波振動子部、第二の超音波
振動子部および反射体のそれぞれの中心軸が一致するご
とく単一の筐体に保持されたことを特徴とする超音波ト
ランスジューサを提供するものである。

実施例の説明 以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の超音波トランスジューサの第１の実施
例を示す構成図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面
図を示す・。１は圧電セラミックなどから成る厚み振動
円板形振動子、２は同じく圧電セラミックなどから成る
径方向拡がり振動円筒形振動子であり円板形振動子１の
片面には円錐台形状の・コツキング材３が形成され、円
板形振動子１およびバッキング材３゛はその中心軸６が
円筒形振動子２の中心軸６と一致するように円筒形振動
子２の円筒内部に配置されている。４は円筒形振動子２
の外周側面に密着して形成された中空円筒状バッキング
材、５は以上の振動子およびバッキング材を保持する筐
体である。上記円錐台形状バッキング材３の頂部拡がり
角θを４６°に選べば円筒形振動子２の径方向拡がり振
動によって放射される超音波は矢印７で示すようにバッ
キング材３によって反射され音波放射方向は前方へ変換
される。

本実施例によれば円板形振動子１の厚み振動によって数
１０ｏＫＨｚ以上の超音波を容易に送信することができ
るので近接距離における距離計測を高精度に行なうこと
が可能であり、また円筒形振動子２の径方向拡がシ振動
によって低い周波数の超音波を送信すると、７とができ
るので距離計測範囲を遠距離まで拡大することが可能と
なる。

また振゛動子１，２の中心軸が一致するよう配置されて
いるので、それぞれの振動子から放射される超音波ビー
ムの中心軸が一致し、従って被測定物上の測定中心の位
２置が一致するために、正確な測定が可能となる。さら
に円板形振動子１のバッキング材３が円筒形振動子２の
超音波放射方向変換用反射体として利用されているので
、別にコニカルホーンなどの反射体を設ける必要がなく
、また円板形振動子１および、ノ匂キング材３は円筒形
振動子２の円筒内部空間に配置されているため小型化が
可能である。

第２図に本発明の第２の実施例を示す。（ａ）は断面図
、（ｂ）は平面図である。１は厚み方向の振動を行う円
板形振動子、２は径方向拡がり振動を行う円筒形振動子
で、３は円筒形振動子２の内部に充填されたバッキング
材であり、また同時に円板形振動子１０片面に接着され
厚み振動を行なう振動子１に対するバッキング材として
も作用するもめである。このように上記振動子１．２は
一体のバッキング材３を共有し、かつそれぞれの振動子
１２の中心軸６が一致するよう配置されている。８は円
筒形振動子２の径方向波が９振動によって放射された超
音波を矢印７で示す方向に反射する円錐形反射体であり
、捷た上記振動子２を保持する筐体を兼ねている。第２
図において円板形振動子１の直径は円筒形振動子２の直
径と等しい必要はない。

この場合は近距離から長距離にわたって高精度な測定が
可能でしかも小型化が可能である。

第３図に本発明の第３の実施例を示す。（ａ）は断面図
、（ｂ）は平面図である。１ｏは厚み振動リング形平板
振動子で、２は径方向波がり振動円筒形振動子であり、
これらは中心軸６が一致するように配置されている。

１１は振動子１０．２のおのおのに共通のノζツキング
材であり、リング状平板振動子１ｏの背面および円筒形
振動子２の外周側面に接着されている。１２は円筒形振
動子２と中心軸が一致するように円筒、内部に配置され
頂角２θが９００に等しい円錐形反射体であり、円筒形
振動子２によって放射される超音波の放射方向を矢印７
に示す方向に変換する。９は上記振動子１０，２．バッ
キング材１１および反射体１２を保持する筐体である。

本実施例においても前記実施例と同様の効果が得られる
。

なお上記実施例において振動子１．２．　１ｏの外形は
必ずしも円形である必要に力く例えば正多角形などのよ
うな他の形状であっても良い。

さらに第１図において反射体を兼ねたバッキング材３や
円錐形反射面８．１２の反射面は必ずしも円錐形状であ
る必要はなく、径方向波がり振動を示す振動子からの超
音波を厚み振動を示す振動子からの超音波の方向と平行
に反射するものであれば良く、例えば放物面、指数関数
面などでも良い。

発明の効果 以上要するに本発明は厚み振動を行なう第一の超音波振
動子部と、径方向波がり振動を行なう第二〇超音波振動
子部と、前記第二の超音波振動子部によって放射される
超音波の放射方向を変換するための反射体とを備え、前
記第一の超音波振動子部、第二の超音波振動子部および
反射体のそれだれの中心軸が一致するごとく単一の筐体
に保持されたことを特徴とする超音波トランスジューサ
を提供するもので、測定誤差が少なく、小型軽量の超音
波トランスジューサを実現することがヤきる。

【図面の簡単な説明】

第１図、錆２図及び第３図は本発明の実施例でｈる超音
波トランスジューサの構造を示すもので、それぞれ（２
Ｌ）は断面図、（ｂ〕は平面図である。 １．１０・・・・・・厚み振動超音波振動子、２・・・
・径方向波がり振動超音波振動子、３，４．１１・・・
・・・バッキング材、６．９・・・・・・筐体、θ・・
・・・超音波振動子中心軸、７・・・・・・超音波ビー
ム、８，１２・・・・・・円錐形反射体。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 （ａ）　（ｂ） 第２＠ （ａ）　、　（ｂ） 第３図 （ａン　（′ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）厚み振動を行なう第一の超音波振動子部と、径方
   向波がり振動を行なう第二の超音波振動子部と、前記第
   二の超音波振動子部によって放射される超音波の放射方
   向を変換するための反射体とを備え、前記第一の超音波
   振動子部、第二の超音波振動子部および反射体のそれぞ
   れの中心軸が一致するごとく単一の筐体に保持されたこ
   とを特徴とする超音波トランスジューサ。
2. （２）反射体が拡カリ角約４５°の円錐台形状をなし、
   第一の超音波振動子部のバッキング材として作用し、か
   つ第二の超音波振動子部の内部空間に配置されたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波トランス
   ジューサ。
3. （３）第一の超音波振動子部のバッキング材と第二の超
   音波振動子部のバッキング材が一体に形成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波トラ
   ンスジューサ。
4. （４）第一の超音波振動子部が円板形振動子又はリング
   平板形振動子を備え、第二の超音波振動子部が円筒形振
   動子を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の超音波トランスジューサ。