KR20110131102A - 초음파 센서 - Google Patents

초음파 센서 Download PDF

Info

Publication number
KR20110131102A
KR20110131102A KR1020110047870A KR20110047870A KR20110131102A KR 20110131102 A KR20110131102 A KR 20110131102A KR 1020110047870 A KR1020110047870 A KR 1020110047870A KR 20110047870 A KR20110047870 A KR 20110047870A KR 20110131102 A KR20110131102 A KR 20110131102A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
case
terminal
elastic member
ultrasonic sensor
holding member
Prior art date
Application number
KR1020110047870A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101231868B1 (ko
Inventor
타쿠 마츠모토
Original Assignee
가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 filed Critical 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Publication of KR20110131102A publication Critical patent/KR20110131102A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101231868B1 publication Critical patent/KR101231868B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
    • G10K9/22—Mountings; Casings
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
    • G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
    • G10K9/122—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using piezoelectric driving means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/02—Forming enclosures or casings
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings

Abstract

진동 누설을 방지하여, 진동 누설에 의한 잔향 특성을 개선한 초음파 센서를 구성한다.
초음파 센서(101)는 바닥부(31b)와 측벽부(31a)를 가지는 바닥을 가진 통상의 케이스(31)와, 케이스(31)의 내바닥면에 부착된 압전 소자(32)와, 외부단자(43) 및 내부단자(42)를 유지하는 단자 유지 부재(41)와, 내부단자에 접속되어 압전 소자(32)로 급전하는 배선재(34,35)를 가진다. 케이스(31)의 측벽부(31a)는 개구측에 얇은 두께부(31t), 바닥부측에 두꺼운 두께부(31h)를 각각 포함하고 있다. 두꺼운 두께부(31h)와 단자 유지 부재(41) 사이에 탄성 부재(33)가 마련되어 있다. 두꺼운 두께부(31h)에 둘러싸인 개구 영역이 탄성 부재(33)로 덮여 있는 편이 바람직하다. 케이스(31)의 내부에는 충전재(36)가 충전되어 있는 것이 바람직하다.

Description

초음파 센서{ULTRASONIC SENSOR}
이 발명은 초음파 센서에 관한 것으로서, 특히 압전 소자 및 그것에 전기적으로 접속되는 입출력 단자를 가지고, 예를 들면 자동차의 코너 소너(sonar)나 백 소너 등에 사용되는 초음파 센서에 관한 것이다.
초음파 센서는 초음파를 이용하여 센싱을 행하는 것으로서, 초음파 펄스 신호를 간헐적으로 송신하여, 주변에 존재하는 장해물로부터의 반사파를 수신함으로써 물체를 검지하는 것이다. 자동차의 백 소너, 코너 소너, 또한 종렬 주차에서의 측벽 등의 장해물과의 스페이스의 유무를 검지하는 파킹 스팟 센서 등에는 초음파 센서가 사용된다.
이 종류의 초음파 센서는 특허문헌 1에 나타나 있다. 도 1은 특허문헌 1의 초음파 센서(10)의 단면도이다. 초음파 센서(10)는 케이스(12)를 포함한다. 이 케이스(12)는, 폐색(閉塞)면을 가지는 알루미늄 등의 금속으로 이루어지는 바닥을 가진 통상 케이스부(14) 및 그것에 끼워 넣어지는 아연 등의 금속으로 이루어지는 통상 케이스부(16)를 포함한다. 바닥을 가진 통상 케이스부(14)에는 통상 케이스부(16)가 끼워 넣어져 접착제로 접착된다.
케이스(12)에 있어서 바닥을 가진 통상 케이스부(14)의 내(內)바닥부에는 압전 소자(18)가 도전성 접착제로 접착되어 있다.
압전 소자(18)에는 금속으로 이루어지는 입출력 단자(20 및 22)가 전기적으로 접속된다. 또한 이들 입출력 단자(20 및 22)는 케이스(12)의 내부로부터 케이스(12)의 외부로 인출된다. 제1의 입출력 단자(20)는 압전 소자(18)의 윗쪽 주면측의 전극에 전기적으로 접속되는 것으로서, 스프링성을 가지는 스프링 단자(20a), 중간 부분(20b) 및 핀상의 인출측 부분(20c)으로 이루어진다.
제2의 입출력 단자(22)는 케이스(12)를 통해 압전 소자(18)의 아래쪽 주면측의 전극에 전기적으로 접속되는 것이다. 이 입출력 단자(22)는 접속측 부분(22a), 중간 부분(22b) 및 인출측 부분(22c)으로 이루어진다.
이들 입출력 단자(20 및 22)는 절연성을 가지는 합성 수지로 이루어지는 원기둥상의 지지 부재(24)로 지지된다. 입출력 단자(20 및 22)는 그들의 중간 부분(20b 및 22b)이 지지 부재(24)에 매장되어 고정되고, 지지 부재(24)와 일체적으로 형성된다.
지지 부재(24)는 케이스(12)의 내부에 있어서 압전 소자(18)의 윗쪽 주면측에 배치되고, 통상 케이스부(16)에 고착된다.
케이스(12)에 있어서 압전 소자(18)가 마련된 폐색면측에는 댐핑재(damping member)(26)가 배치되어 있다. 또한 케이스(12)의 내부에 있어서 지지 부재(24)의 개구측은 발포성을 가지는 충전재(도시하지 않음)로 봉지(封止)된다.
일본국 공개특허공보 2007-318742호
도 1에 나타난 바와 같은 종래의 초음파 센서에 있어서는, 단자를 지지하는 지지 부재(24)가, 진동하는 통상 케이스부(16)에 직접 부착되므로, 통상 케이스부(16)의 진동이 입출력 단자(20 및 22)에 전파하고, 그 진동이 실장처의 기판을 진동시키는 문제(이하, "진동 누설"이라 칭함)가 발생한다. 이 진동 누설에 의해 잔향(殘響) 시간이 길어진다(잔향 특성이 악화한다). 그리고, 잔향 시간이 길어지면 근거리의 물체 검지시에, 송신 신호(버스트파)에 의한 잔향이 지속되고 있는 시간 내에 반사 신호가 수신되게 되므로, 근거리의 물체 검지를 할 수 없게 된다. 또한 도 1에 나타낸 구조에서는 케이스(12)의 측면에 바닥을 가진 통상 케이스부(14)와 통상 케이스부(16)의 경계부가 노출되므로, 수분의 침입이나 고습도 중에서의 부식을 방지하기 위한 대책도 필요해진다.
본 발명의 목적은 진동 누설을 방지하여, 진동 누설에 의한 잔향 특성을 개선한 초음파 센서를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 초음파 센서는, 바닥부와 측벽부를 가지는 바닥을 가진 통상의 케이스와, 상기 케이스의 내바닥면에 부착된 압전 소자와, 상기 케이스의 외부로 인출되는 단자와, 상기 단자를 유지하는 단자 유지 부재와, 상기 단자에 접속되어 상기 압전 소자로 급전하는 도통 부재를 가지고, 상기 케이스의 측벽부는 상기 케이스의 개구측에 얇은 두께부, 상기 바닥부측에 두꺼운 두께부를 각각 포함하며, 상기 두꺼운 두께부와 상기 단자 유지 부재 사이에 탄성 부재가 마련된 것을 특징으로 하고 있다.
이 구조에 의해, 케이스로부터 전달되는 진동이 탄성 부재 중에서 감쇠하여, 단자 유지 부재를 통해 단자에 거의 전파하지 않게 되므로, 단자를 기판에 실장했을 때에 발생하는 진동 누설을 대폭으로 저감할 수 있다.
상기 두꺼운 두께부에 둘러싸인 개구 영역을 상기 탄성 부재에 의해 덮도록 해도 된다. 이것에 의해, 압전 소자로부터 케이스 내부에 방사된 음파가 단자 유지 부재에 직접 달하는 것을 완충할 수 있어, 진동 누설을 더욱 작게 할 수 있다.
상기 측벽부의 얇은 두께부와 상기 탄성 부재의 측면 사이에 충전재를 충전해도 된다. 상기 얇은 두께부와 상기 탄성 부재를 접촉시키는 경우에 비해, 케이스의 측벽부의 넓은 범위에 충전재가 접촉하게 되고, 케이스의 측벽부의 진동이 억제되어 잔향을 작게 할 수 있다.
상기 두꺼운 두께부상에는, 상기 케이스보다도 음향 임피던스가 높은 보강재(추)를 형성해도 된다. 이 구조에 의해 케이스 바닥면의 주위의 강성이 높아지고, 케이스 바닥면의 진동이 케이스의 측벽부로 전달되는 것이 억제되는 동시에, 센서로서의 감도가 향상한다.
상기 압전 소자와 상기 탄성 부재 사이에는 공간이 형성되고, 상기 탄성 부재의 상기 압전 소자측의 면에 흡음재가 마련되어 있어도 된다. 이 구조에 의해, 불필요한 음파가 흡음재로 흡수되고, 압전 소자로부터 케이스 내부로 전달하는 불필요한 음파를 보다 효율적으로 감쇠시킬 수 있다.
또한 예를 들면 상기 케이스의 바닥부에 장축방향과 단축방향의 이방성(異方性)을 발생시키는 단차부를 포함하고, 상기 탄성 부재에 상기 케이스의 바닥부의 단차부와 끼워 맞춰지는 제1의 끼워맞춤부(engagement portion)를 포함하며, 상기 탄성 부재에 상기 단자 유지 부재와 끼워 맞춰지는 제2의 끼워맞춤부를 포함하고, 상기 단자 유지 부재에 상기 제2의 끼워맞춤부와 끼워 맞춰지는 끼워맞춤부를 포함하는 것이 바람직하다.
이 구조에 의해, 케이스, 탄성 부재, 단자 유지 부재가 서로 위치 결정되므로, 단자 및 단자 유지 부재가 안정되게 고정된다. 또한 송수(送受)하는 초음파의 지향성에 이방성을 발현시키고자 하는(세로방향의 지향각과 가로방향의 지향각을 다르게 하는) 경우, 케이스 바닥면에 장축 및 단축을 가지는 얇은 두께부를 형성하게 되는데, 그 방향성은 케이스 외관으로부터는 파악할 수 없다. 이 때문에, 종래는 케이스의 개구측의 단면상에 단자 유지 부재를 고정하고 있었다. 그러나 상기 단면상에 단자 유지 부재를 고정한 경우, 상기 단면과 단자 유지 부재 사이의 경계로부터, 예를 들면 수분이 침입하여 감도가 저하할 우려가 있다. 본 구조이면, 케이스, 탄성 부재, 단자의 단자 유지 부재를 서로 끼워 맞출 때에, 케이스 내부에 있어서, 케이스 진동면의 방향성에 맞추어 단자가 고정된다. 그 때문에, 케이스 외부에 노출된 단자의 위치에 의해 진동면의 방향성을 식별할 수 있다.
본 발명에 의하면, 케이스로부터 전달되는 진동이 탄성 부재 중에서 감쇠하여, 단자 유지 부재를 통해 단자에 거의 전파하지 않게 되므로, 단자를 기판에 실장했을 때에 발생하는 진동 누설을 대폭으로 저감할 수 있다. 그 때문에, 진동 누설에 의한 잔향 특성의 악화를 방지할 수 있어, 보다 근거리의 물체 검지가 가능해진다.
도 1은 특허문헌 1의 초음파 센서(10)의 단면도이다.
도 2(a)는 제1의 실시형태에 따른 초음파 센서(101)의 단면도, 도 2(b)는 초음파 센서(101)의 케이스(31) 내에 충전재를 충전하기 전의 평면도이다.
도 3은 제1의 실시형태에 따른 초음파 센서의 케이스(31), 탄성 부재(33) 및 단자 유지 부재(41)의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 4(a)는 제1의 실시형태에 따른 초음파 센서의 잔향 특성을 나타내는 도면, 도 4(b)는 비교예인 도 1에 나타낸 초음파 센서(10)의 잔향 특성을 나타내는 도면이다.
도 5(a)는 제2의 실시형태에 따른 초음파 센서(102)의 단면도, 도 5(b)는 초음파 센서(102)의 케이스(31) 내에 충전재를 충전하기 전의 평면도이다.
도 6은 제2의 실시형태에 따른 초음파 센서(102)의 케이스(31), 보강재(37), 탄성 부재(33) 및 단자 유지 부재(41)의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7은 제3의 실시형태에 따른 초음파 센서(103)의 단면도이다.
도 8은 제4의 실시형태에 따른 초음파 센서에 사용하는 단자 유지부 및 단자의 형상을 나타내는 사시도이다.
<<제1의 실시형태>>
도 2(a)는 제1의 실시형태에 따른 초음파 센서(101)의 단면도, 도 2(b)는 초음파 센서(101)의 케이스(31) 내에 충전재를 충전하기 전의 평면도이다. 초음파 센서(101)는 바닥부(31b)와 측벽부(31a)를 가지는 바닥을 가진 통상의 케이스(31)와, 케이스(31)의 내바닥면에 부착된 압전 소자(32)와, 외부단자(43) 및 내부단자(42)을 유지하는 단자 유지 부재(41)와, 내부단자(42)에 접속되어 압전 소자(32)로 급전하는 배선재(도통 부재)(34,35)를 가진다.
상기 케이스(31)의 측벽부(31a)는 개구측에 얇은 두께부(31t), 바닥부측에 두꺼운 두께부(31h)를 각각 포함하고 있다. 케이스의 측벽부(31a)에는 단차부(31ST)가 형성되어 있다. 도 2(b)의 파선은 케이스 바닥부의 단차부(31ST)의 위치를 나타내고 있다. 두꺼운 두께부(31h)와 단자 유지 부재(41) 사이에는 탄성 부재(33)가 마련되어 있다. 즉, 두꺼운 두께부(31h)에 둘러싸인 개구 영역이 탄성 부재(33)로 덮여 있다.
케이스 바닥부의 단차부(31ST)(도 2(b)에 나타내는 파선)와, 단차부(31ST)가 형성되어 있지 않은 케이스(31)의 내주(內周)로 둘러싸인 영역이 주된 진동 영역이며, 실질적으로 케이스(31)의 내바닥면 형상이다. 케이스(31)의 주된 진동 영역은, 도 2(b)에 나타내는 파선에 평행한 방향이 길기 때문에 이 방향이 장축, 파선에 수직인 방향이 짧으므로 이 방향이 단축이다. 이와 같이 주된 진동 영역이 이방성을 가지기 때문에 초음파의 지향성에 이방성이 생긴다. 즉, 상기 장축방향(도 2(b)의 방향에서 세로방향)의 지향각은 좁고, 상기 단축방향(도 2(b)의 방향에서 가로방향)의 지향각은 넓다.
케이스(31)의 내부에는 실리콘 수지나 우레탄 수지 등의 탄성체로 이루어지는 충전재(36)가 충전되어 있고, 케이스(31)의 내면에 접착되어 있다. 단, 두꺼운 두께부(31h)에 둘러싸인 개구 영역이 탄성 부재(33)로 덮여 있으므로, 압전 소자(32)와 탄성 부재(33) 사이에는 공간이 형성되어 있다.
탄성 부재(33)의 외경(外徑)은 케이스(31)의 측벽부의 얇은 두께부(31t)의 내경보다 작으므로, 이 얇은 두께부(31t)와 탄성 부재(33)의 측면 사이에는 충전재(36)가 존재하고 있다.
케이스(31)는 예를 들면 알루미늄의 단조(鍛造) 성형체이다. 탄성 부재(33)는 실리콘 고무나 우레탄 수지 등의 탄성체의 성형체이며, 그 하부에는 케이스(31)측의 단차부(31ST)에 끼워 맞춰지는 제1의 끼워맞춤부(33e)가 형성되어 있다. 또한 탄성 부재(33)의 상부에는 단자 유지 부재(41)가 끼워 맞춰지는 제2의 끼워맞춤부(33d)가 형성되어 있다. 이 탄성 부재(33)의 중앙부는 개구하고 있지 않다.
단자 유지 부재(41)는 PBT 등의 수지에 의한 성형체이며, 2개의 핀을 유지하고 있다. 이들 핀의 일단이 외부단자(43), 타단이 내부단자(42)이다. 단자 유지 부재(41)의 하단에 플랜지(flange)상의 끼워맞춤부(이하, "플랜지부"라 칭함)(41f)가 형성되어 있고, 이 플랜지부(41f)는 탄성 부재(33)의 상면의 제2의 끼워맞춤부(33d)에 끼워 맞춰진다. 단자 유지 부재(41)의 플랜지부(41f)의 상면(41s)은 충전재(36)로 덮여 있다.
이와 같이, 케이스(31)의 두꺼운 두께부(31h)와 단자 유지 부재(41) 사이에 탄성 부재(33)가 마련됨으로써, 케이스(31)로부터 전달되는 진동이 탄성 부재(33) 중에서 감쇠하여, 단자 유지 부재(41)를 통해 외부단자(43)에 거의 전파하지 않게 되므로, 외부단자(43)를 기판에 실장했을 때에 발생하는 진동 누설을 대폭으로 저감할 수 있다. 특히 탄성 부재(33)의 중앙부가 개구하고 있지 않으므로, 압전 소자(32)로부터 케이스(31) 내부에 방사된 음파가 단자 유지 부재(41)에 직접 닿지 않고, 탄성 부재(33)에 닿기 때문에, 압전 소자(32)로부터 케이스(31) 내부에 방사된 음파가 탄성 부재(33) 중에서 감쇠되어, 진동 누설을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한 단자 유지 부재(41)의 플랜지부(41f)의 상면(41s)이 충전재(36)로 덮여 있음으로써, 단자 유지 부재(41)의 빠짐 방지가 이루어져, 단자 유지 부재(41)의 빠짐이나 박리에 대한 내구성이 향상한다.
탄성 부재(33)와 충전재(36)의 물성을 비교하면, 탄성 부재(33)는 진동을 전파하기 어려운 것, 충전재(36)는 케이스(31)의 진동을 억제(제진(制振))하는 것이다. 즉 탄성 부재(33)는 충전재(36)에 비해 탄성율이 낮은 것이 바람직하다. 더욱 상세하게는, 탄성율에는 저장 탄성율과 손실 탄성율이 있고, 탄성 부재(33)는 저장 탄성율이 작고, 충전재(36)는 손실 탄성율이 큰 것이 바람직하다. 예를 들면 탄성 부재(33)는 실리콘 수지(실리콘 고무), 충전재(36)는 우레탄 수지인 것이 바람직하다.
또한 케이스의 측벽부의 얇은 두께부(31t)와 탄성 부재(33)의 측면 사이에 충전재(36)가 충전되어 있음으로써, 충전재(36)가 케이스의 측벽부(31a)의 넓은 범위(깊은 범위)에 걸쳐 접착되게 되어 케이스의 측벽부(31a)의 제진 효과가 높아진다. 그 때문에 잔향을 작게 할 수 있다.
도 3은 케이스(31), 탄성 부재(33) 및 단자 유지 부재(41)의 구조를 나타내는 분해 사시도이다. 이미 기술한 바와 같이, 케이스(31)의 주된 진동 영역에 이방성을 부여하기 위해, 케이스(31)의 바닥부에는 한쌍의 단차부(31ST)를 포함하고 있다. 도 3에서는 한쪽의 단차부(31ST)가 나타나 있다. 탄성 부재(33)의 하부에는 케이스 바닥부의 단차부(31ST)에 끼워 맞춰지는 한쌍의 제1의 끼워맞춤부(33e)를 포함하고 있다. 탄성 부재(33)의 상부에는 단자 유지 부재(41)의 플랜지부(41f)가 끼워 맞춰지는 제2의 끼워맞춤부(33d)가 형성되어 있다. 이 제2의 끼워맞춤부(33d)의 일부에 돌기부(33b)가 형성되어 있다.
단자 유지 부재(41)의 플랜지부(41f)의 일부에는 상기 탄성 부재(33)의 돌기부(33b)가 끼워 맞춰지는 오목부(41d)가 형성되어 있다.
케이스(31)의 단차부(31ST)에 탄성 부재(33)의 제1의 끼워맞춤부(33e)가 끼워 맞춰지고, 탄성 부재(33)의 제2의 끼워맞춤부(33d)에 단자 유지 부재(41)의 플랜지부(41f)가 끼워 맞춰진다. 이와 같이 3체를 순서대로 끼워 맞춤으로써, 케이스(31)에 대한 단자 유지 부재(41)의 방향을 일정하게 할 수 있다. 그 때문에, 단자 유지 부재(41)를 케이스(31)의 개구측의 단면상에 마련하지 않아도, 케이스(31)의 외부에 노출한 외부단자(43)의 위치에 의해 진동면의 방향성을 식별할 수 있다.
또한 케이스(31)의 단차부(31ST)와 탄성 부재(33)의 제1의 끼워맞춤부(33e)의 끼워 맞춤, 탄성 부재(33)의 제2의 끼워맞춤부(33d)와 단자 유지 부재(41)의 플랜지부(41f)의 끼워 맞춤이 감합(嵌合)이면, 케이스(31), 탄성 부재(33) 및 단자 유지 부재(41)가 가(假)고정되므로 그 상태로 충전재(36)를 용이하게 충전할 수 있게 된다.
또한 단자 유지 부재(41)가 유지하는 2개의 핀(일단이 외부단자(43), 타단이 내부단자(42)인 핀)은 L자상으로 성형되어 있으므로, 충전재(36)의 충전 전에 있어서 내부단자(42)의 주위의 공간이 넓어, 그 내부단자(42)에 대한 배선재의 접속이 용이하다.
도 4(a)는 제1의 실시형태에 따른 초음파 센서의 잔향 특성을 나타내는 도면, 도 4(b)는 비교예인 도 1에 나타낸 초음파 센서(10)의 잔향 특성을 나타내는 도면이다. 모두 가로축을 500μs/div, 세로축을 1V/div로 나타내고 있다. 또한 모두 외부단자(43)를 기판(도시하지 않음)상에 솔더링으로 고정하고, 송신 시간에 8파의 버스트파을 송신하여, 압전 소자에 나타나는 전압파형을 증폭하여 관측한 것이다. 실제로는 송신 종료 직후부터 진폭의 감쇠는 시작되고 있었지만, 당분간은 증폭 회로의 다이나믹 레인지를 넘고 있으므로, 그동안은 파형이 포화하고 있다.
도 4의 (a)와 (b)를 대비하면 명백하듯이, 제1의 실시형태에 따른 초음파 센서(101)에서는 진폭이 빨리 수속(收束)하고 있고, 진동 누설이 억제되어 잔향이 적다.
또한 제1의 실시형태에 의하면, 도 1에 나타낸 구조와는 달리, 케이스(31)의 외주에 경계면이 존재하지 않으므로, 경계부로부터 물이 내부에 침입하여 감도가 저하하거나, 이종 금속간에서 부식이 발생하는 문제가 없다.
<<제2의 실시형태>>
도 5(a)는 제2의 실시형태에 따른 초음파 센서(102)의 단면도, 도 5(b)는 초음파 센서(102)의 케이스(31) 내에 충전재(36)를 충전하기 전의 평면도이다.
이 초음파 센서(102)는, 케이스(31)의 두꺼운 두께부(31h)상이며 측벽부(31a)의 얇은 두께부(31t)의 내주면에 접하지 않는 위치에 보강재(추)(37)가 형성되어 있다. 이 보강재(추)(37)는 음향 임피던스가 높은 성형체이면 되고, 두께 등의 사이즈를 조정함으로써 케이스(31)와 같은 재료(알루미늄)의 성형체를 사용해도 되는데, 예를 들면 SUS, 아연 등, 케이스(31)보다도 밀도가 높은 재료의 성형체인 것이 바람직하다. 또한 도 5(b)의 파선은 케이스 바닥부의 단차부(31ST)의 위치를 나타내고 있다. 케이스 바닥부의 단차부(31ST)의 파선과, 단차부(31ST)가 형성되어 있지 않은 케이스(31)의 내주로 둘러싸인 영역이 주된 진동 영역이며, 실질적으로 케이스(31)의 내바닥면 형상이다. 케이스(31)의 주된 진동 영역은, 도 5(b)에 나타내는 파선에 평행한 방향으로 길고, 파선에 수직인 방향으로 짧은 형상을 가지기 때문에 초음파의 지향성에 이방성이 생긴다.
도 6은 도 5에 나타낸 초음파 센서(102)의 케이스(31), 보강재(37), 탄성 부재(33) 및 단자 유지 부재(41)의 구조를 나타내는 분해 사시도이다. 보강재(37)는 중앙에 직사각형의 개구(37h)를 포함한 링상의 성형체이다. 탄성 부재(33)의 하부에는 보강재(37)의 개구(37h)에 끼워 맞춰지는 끼워맞춤부(33e)를 포함하고 있다. 그 밖의 구성은 제1의 실시형태에서 나타낸 바와 같다.
상기 보강재(37)의 작용에 의해, 케이스(31)의 내바닥면의 주위의 강성이 높아지고, 케이스(31)의 바닥면의 진동이 케이스(31)의 측벽부(31a)측으로 전달되는 것이 억제되는 동시에, 진동면인 케이스(31)의 바닥면부(31b)가 효율적으로 진동하기 때문에 센서로서의 감도가 향상한다.
또한 보강재(37)의 개구(37h) 및 탄성 부재(33)의 제1의 끼워맞춤부(33e)는 비원형(非圓形)이므로, 케이스(31)에 대한 단자 유지 부재(41)의 방향성을 유지할 수 있다.
<<제3의 실시형태>>
도 7은 제3의 실시형태에 따른 초음파 센서(103)의 단면도이다. 이 초음파 센서(103)는 바닥을 가진 통상의 케이스(31), 압전 소자(32), 외부단자(43) 및 내부단자(42)를 유지하는 단자 유지 부재(41), 내부단자(42)에 접속되어 압전 소자(32)로 급전하는 배선재(도통 부재)(34,35), 보강재(37), 흡음재(38) 및 충전재(36)를 포함하고 있다. 이 초음파 센서(103)는, 도 5에 나타낸 초음파 센서(102)의 탄성 부재(33)의 하면(압전 소자(32)측의 면)에 흡음재(38)가 마련된 것이다. 흡음재(38)는 예를 들면 폴리에스테르 펠트(felt) 등이며, 접착제로 탄성 부재(33)에 접착되어 있다.
이와 같이 탄성 부재(33)의 압전 소자(32)측의 면에 흡음재(38)가 마련되어 있음으로써, 불필요한 음파가 탄성 부재(33)에 도달하여 탄성 부재(33)의 내부에서 감쇠되기 전에, 흡음재(38)에 흡수되어 더욱 감쇠하기 때문에, 압전 소자(32)로부터 케이스(31) 내부로 전달하는 불필요한 음파를 보다 효율적으로 감쇠시킬 수 있다. 또한 흡음재(38)의 위치 결정도 용이하다.
<<제4의 실시형태>>
도 8은 제4의 실시형태에 따른 초음파 센서에 사용하는 단자 유지부 및 단자의 형상을 나타내는 사시도이다. 단자 유지 부재(41)에 유지되는 2개의 핀의 일단이 외부단자(43), 타단이 내부단자(42)이다. 이와 같이, 내부단자(42)는 단자 유지부(41)의 내부에서 굴곡하고 있을 필요는 없고, 배선재가 접속 가능하도록 노출되어 있으면 된다.
31: 케이스 31a: 측벽부
31b: 바닥부 31h: 두꺼운 두께부
31ST: 단차부 31t: 얇은 두께부
32: 압전 소자 33: 탄성 부재
33b: 돌기부 33d: 제2의 끼워맞춤부
33e: 제1의 끼워맞춤부 34, 35: 배선재
36: 충전재 37: 보강재
37h: 개구 38: 흡음재
41: 단자 유지 부재 41d: 오목부
41f: 플랜지부(플랜지상의 끼워맞춤부) 41s: 상면
42: 내부단자 43: 외부단자
101~103: 초음파 센서

Claims (6)

  1. 바닥부와 측벽부를 가지는 바닥을 가진 통상의 케이스와,
    상기 케이스의 내(內)바닥면에 부착된 압전 소자와,
    상기 케이스의 외부로 인출되는 단자와,
    상기 단자를 유지하는 단자 유지 부재와,
    상기 단자에 접속되어 상기 압전 소자로 급전(給電)하는 도통 부재를 가지고,
    상기 케이스의 측벽부는 개구측에 얇은 두께부, 상기 바닥부측에 두꺼운 두께부를 각각 포함하며,
    상기 두꺼운 두께부와 상기 단자 유지 부재 사이에 탄성 부재가 마련된 것을 특징으로 하는 초음파 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 두꺼운 두께부에 둘러싸인 개구 영역이 상기 탄성 부재에 의해 덮여 있는 것을 특징으로 하는 초음파 센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 측벽부의 얇은 두께부와 상기 탄성 부재의 측면 사이에 충전재가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 센서.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 두꺼운 두께부상에 상기 케이스보다도 음향 임피던스가 높은 보강재가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 센서.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압전 소자와 상기 탄성 부재 사이에 공간이 형성되고, 상기 탄성 부재의 상기 압전 소자측의 면에 흡음재가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 센서.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 케이스의 바닥부에 장축방향과 단축방향의 이방성을 발생시키는 단차부를 포함하고,
    상기 탄성 부재에 상기 단차부와 끼워 맞춰지는 제1의 끼워맞춤부를 포함하며,
    상기 탄성 부재에 상기 단자 유지 부재와 끼워 맞춰지는 제2의 끼워맞춤부를 포함하고,
    상기 단자 유지 부재에 상기 제2의 끼워맞춤부와 끼워 맞춰지는 플랜지상의 끼워맞춤부를 포함한 것을 특징으로 하는 초음파 센서.
KR1020110047870A 2010-05-28 2011-05-20 초음파 센서 KR101231868B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2010-123601 2010-05-28
JP2010123601 2010-05-28
JP2011063512A JP5522100B2 (ja) 2010-05-28 2011-03-23 超音波センサ
JPJP-P-2011-063512 2011-03-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110131102A true KR20110131102A (ko) 2011-12-06
KR101231868B1 KR101231868B1 (ko) 2013-02-08

Family

ID=44924877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110047870A KR101231868B1 (ko) 2010-05-28 2011-05-20 초음파 센서

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9003887B2 (ko)
JP (1) JP5522100B2 (ko)
KR (1) KR101231868B1 (ko)
CN (1) CN102353951B (ko)
DE (1) DE102011076399A1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101477862B1 (ko) * 2012-08-28 2015-01-06 주식회사 만도 초음파 트랜스듀서 구조
CN103293525A (zh) * 2013-05-30 2013-09-11 成都楷模电子科技有限公司 一种剥线处理提高灵敏度的超声波传感器制作方法
KR101553869B1 (ko) * 2013-07-02 2015-09-17 현대모비스 주식회사 초음파 센서 조립체
US9970831B2 (en) * 2014-02-10 2018-05-15 Texas Instruments Incorporated Piezoelectric thin-film sensor
EP3288291B1 (en) * 2015-04-20 2021-05-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Ultrasonic sensor
JP6667080B2 (ja) * 2015-05-25 2020-03-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 超音波デバイスとこれを用いた超音波センサ
CN110907939A (zh) * 2018-09-14 2020-03-24 同致电子科技（厦门）有限公司 超声波传感器
TWM583052U (zh) * 2019-05-30 2019-09-01 詠業科技股份有限公司 超音波傳感器
CN110455401B (zh) * 2019-08-28 2021-10-19 江苏多维科技有限公司 一种高灵敏度磁阻声波传感器及阵列装置
JP2021057751A (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 セイコーエプソン株式会社 超音波装置、及び超音波装置の製造方法
DE102020204255A1 (de) * 2020-04-01 2021-10-07 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Membrantopf
JP7415847B2 (ja) * 2020-08-17 2024-01-17 Tdk株式会社 超音波デバイス
JP7310761B2 (ja) * 2020-08-31 2023-07-19 Tdk株式会社 超音波デバイス
JP2022064424A (ja) * 2020-10-14 2022-04-26 ホシデン株式会社 超音波スピーカ
JP2022137676A (ja) * 2021-03-09 2022-09-22 Tdk株式会社 超音波トランスデューサ
CN215990767U (zh) * 2021-08-30 2022-03-08 株式会社村田制作所 超声波收发器

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3855847A (en) 1972-06-20 1974-12-24 Westinghouse Electric Corp Acoustic emission transducer and monitoring system
JPS57132035A (en) 1981-02-09 1982-08-16 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Knocking detector of internal combustion engine
JPS61120559A (ja) 1984-11-16 1986-06-07 Nec Corp 遠隔集線局デ−タ伝送回線試験方式
US4703656A (en) * 1986-04-07 1987-11-03 Ultran Laboratories, Inc. Temperature independent ultrasound transducer device
JPH07119799B2 (ja) 1987-08-07 1995-12-20 松下電工株式会社 超音波振動子
EP0477575A1 (de) 1990-09-25 1992-04-01 Siemens Aktiengesellschaft US-Wandler, insbesondere zur Luft- und Gasdurchflussmessung, und Verfahren zur Herstellung desselben
JPH05328497A (ja) * 1992-05-18 1993-12-10 Murata Mfg Co Ltd 超音波送受波器
DE9406896U1 (de) 1994-04-25 1994-06-16 Siemens Ag Schallsensor
DE19744229A1 (de) * 1997-10-07 1999-04-29 Bosch Gmbh Robert Ultraschallwandler
JPH11237468A (ja) * 1998-02-24 1999-08-31 Matsushita Electric Works Ltd 超音波送受波器及びその製造方法
DE19816456C1 (de) 1998-04-14 1999-06-17 Trw Automotive Electron & Comp Ultraschallsensor
AU6404299A (en) 1998-09-30 2000-04-17 Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services, The Ultrasound probes implementing waveguide shielding and active compensation of noise
JP2001197592A (ja) * 2000-01-05 2001-07-19 Murata Mfg Co Ltd 超音波送受波器
JP2001232294A (ja) * 2000-02-24 2001-08-28 Matsushita Electric Works Ltd 超音波振動子
JP2002078089A (ja) 2000-08-25 2002-03-15 Nippon Ceramic Co Ltd 超音波センサ
JP4048886B2 (ja) 2002-09-10 2008-02-20 株式会社村田製作所 超音波センサ
US7119799B2 (en) * 2003-11-17 2006-10-10 Daktronics, Inc. Method and apparatus for monitoring wet contact touchpads
JP4306561B2 (ja) * 2004-08-11 2009-08-05 株式会社デンソー 超音波センサ
JP4831655B2 (ja) 2005-03-28 2011-12-07 日本セラミック株式会社 超音波送受波器
CN101258772B (zh) 2005-09-09 2012-04-25 株式会社村田制作所 超声波传感器
JP4742923B2 (ja) 2006-03-15 2011-08-10 株式会社デンソー 超音波センサ
JP4900022B2 (ja) * 2006-04-28 2012-03-21 株式会社村田製作所 超音波センサ
JP2008191007A (ja) 2007-02-05 2008-08-21 Denso Corp センサ装置の取り付け構造
JP4442632B2 (ja) 2007-04-24 2010-03-31 パナソニック電工株式会社 超音波センサ
WO2009044640A1 (ja) * 2007-10-01 2009-04-09 Murata Manufacturing Co., Ltd. 超音波センサ
JP2010063135A (ja) * 2009-10-30 2010-03-18 Nippon Ceramic Co Ltd 超音波送受波器
JP5099175B2 (ja) * 2010-05-28 2012-12-12 株式会社村田製作所 超音波センサ

Also Published As

Publication number Publication date
CN102353951B (zh) 2014-10-08
JP5522100B2 (ja) 2014-06-18
US20110290028A1 (en) 2011-12-01
CN102353951A (zh) 2012-02-15
JP2012010312A (ja) 2012-01-12
KR101231868B1 (ko) 2013-02-08
US9003887B2 (en) 2015-04-14
DE102011076399A1 (de) 2011-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101231868B1 (ko) 초음파 센서
JP5099175B2 (ja) 超音波センサ
KR101368697B1 (ko) 초음파 진동장치
KR100975517B1 (ko) 초음파 트랜스듀서
KR101491509B1 (ko) 초음파 센서 및 그 제조방법
JP5414427B2 (ja) 超音波送受信器
US20220043147A1 (en) Ultrasonic sensor
US11971479B2 (en) Ultrasonic sensor
JP5804907B2 (ja) 超音波送受信器
JP2010286296A (ja) 超音波送受波器の取付け構造
JPH02138889A (ja) 超音波送受波器
JP2020167490A (ja) 超音波トランスデューサ、物体検知システム及び移動体

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180126

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200120

Year of fee payment: 8