WO2011048649A1 - 空中超音波センサ - Google Patents

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housing
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ultrasonic sensor
wave
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友則 木村
井幡　光詞
井上　悟
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三菱電機株式会社
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    • G01S2015/938—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles sensor installation details in the bumper area

Definitions

  • the present invention relates to an aerial ultrasonic sensor that obtains a distance to a reflection source or a transmitted sound speed of the surroundings by radiating ultrasonic waves in the air and receiving a reflected wave from a reflection source (object) existing in the surroundings.
  • the present invention relates to a technique for reducing unnecessary waves that propagate through a housing to which a sensor body is attached and reach the sensor body.
  • an airborne ultrasonic sensor is a device that transmits an ultrasonic wave in the air and receives an ultrasonic wave reflected by an object, and is applied to various fields such as in-vehicle use.
  • a vehicle-mounted obstacle detection device including an aerial ultrasonic sensor has been proposed as a conventional device (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 2 an apparatus in which a groove is formed in the bumper has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
  • the obstacle detection device described in Patent Document 2 has a configuration in which a signal due to unnecessary vibration is not transmitted or received by providing a groove or a protrusion around the sensor disposed on the back surface of the bumper.
  • Patent Document 2 an unnecessary wave that is generated when a reflected wave from the reflection source is incident on the bumper is not assumed. A situation where the sensor propagates through the bumper and is received by the sensor is also conceivable.
  • FIG. 7 is a plan view showing a conventional aerial ultrasonic sensor.
  • the sensor body 1 is attached to the back surface of a housing 20 (a bumper in the case of an in-vehicle aerial ultrasonic sensor).
  • An electrical signal transmission / reception device 10 is connected to the sensor body 1, and the sensor body 1 is excited by an excitation signal input from the transmission / reception device 10 to transmit an ultrasonic wave.
  • the ultrasonic wave transmitted from the sensor main body 1 propagates through the housing 20 from the radiation surface 20a to the outside.
  • the ultrasonic wave propagated to the outside through the casing 20 is reflected by the reflection source 3 (peripheral object), and a part of the reflected wave (necessary wave) is received by the sensor body 1 via the path R1 and the casing 20. , Converted into an electrical signal.
  • the reflected wave from the reflection source 3 propagates not only in the direction of the sensor body 1 but also in a wide range, naturally, it propagates in a direction different from the sensor body 1, and as shown by the path R2, There is also a reflected wave (unnecessary wave) that vibrates the housing 20.
  • the vibration see broken-line wave arrow
  • the housing 20 vibrates, the vibration (see broken-line wave arrow) propagates through the housing 20 and reaches the sensor body 1.
  • the path R1 (directly propagated in the direction of the sensor body 1) and the path R2 (vibration of the casing 20) There are two paths, which are propagated through the housing 20 and received).
  • the propagation path difference is “natural number times the wavelength”
  • the received signals via the two propagation paths strengthen each other.
  • “+ half wavelength” the received signals via the two propagation paths weaken each other.
  • the propagation path difference is one wavelength
  • the two received signals interfere so as to strengthen each other, so the amplitude of the combined wave increases.
  • the propagation path difference is a half wavelength
  • the two received signals interfere so as to weaken each other, the amplitude of the combined wave becomes small.
  • the size of the reflection source 4 is applied when applied to a system that estimates the size of the reflection source 3 according to the amplitude of the combined wave. May be overestimated.
  • the propagation path difference is a half wavelength and the amplitude of the combined wave is small, it may be difficult to detect the reflection source 3 as a result. Further, even if the two received signals do not interfere with each other, the vibration duration time of the combined wave becomes long, so that there is a possibility that the resolution of the airborne ultrasonic sensor is deteriorated.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems.
  • an aerial ultrasonic sensor in which a sensor body and a housing have an integrated structure, it is unnecessary to propagate through the housing and reach the sensor body.
  • An object is to obtain an aerial ultrasonic sensor capable of reducing waves.
  • An aerial ultrasonic sensor radiates an ultrasonic wave into the air, receives a reflected wave from a reflection source existing in the air, drives the sensor main body, and reflects the reflection source based on the reflected wave.
  • unnecessary waves reaching the sensor main body can be suppressed by reflecting unnecessary waves by a specific part, so that a stable received signal can be obtained.
  • Example 1 It is a top view which shows the air ultrasonic sensor which concerns on Example 1 of this invention.
  • Example 1 It is a front view of the aerial ultrasonic sensor of FIG. Example 1 It is a side view which shows the reception state of the air ultrasonic sensor of FIG. 1 in case a reflection source is perpendicular
  • Example 1 It is a side view which shows the reception state of the air ultrasonic sensor of FIG. 1 in case a reflection source inclines.
  • Example 1 It is a front view which shows the other example of the air ultrasonic sensor of FIG. Example 1 It is explanatory drawing which shows the arrangement period of the groove part in FIG. Example 1 It is a top view which shows the conventional air ultrasonic sensor.
  • FIGS. 1 is a plan view showing an aerial ultrasonic sensor according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a front view of the aerial ultrasonic sensor shown in FIG.
  • FIGS. 3 and 4 are side views showing the reception state of the aerial ultrasonic sensor of FIG. 1, and show cases where the path R1 and the path R2 of the reflected wave from the reflection source 3 are different.
  • the illustration of the groove 4 is omitted for the sake of simplicity in order to avoid complexity.
  • FIG. 5 is another front view of the aerial ultrasonic sensor of FIG. 1
  • FIG. 6 is an explanatory diagram specifically showing the arrangement period of the grooves 4 in FIG.
  • the sensor main body 1 is excited by an electrical signal from the transmission / reception device 10 to emit ultrasonic waves, and emits ultrasonic waves from the radiation surface 2 a of the housing 2.
  • the reflected wave reflected by the reflection source 3 is incident on the housing 2 via the paths R1 and R2, and the signal received by the sensor main body 1 is processed by the transmission / reception device 10 to be a relative distance to the reflection source 3. And the transmitted sound speed and the like are calculated.
  • the housing 2 to which the sensor main body 1 is attached is provided with a plurality of grooves 4 at equal intervals so as to cover both side surfaces of the sensor main body 1.
  • each groove 4 is provided obliquely with respect to the extending direction of the housing 2, and is provided only in the left-right direction of the sensor body 1. There is no direction.
  • the groove 4 receives a transmission wave propagating from the sensor body 1 in the side surface direction during transmission of ultrasonic waves. It reflects in the direction (direction of the sensor main body 1).
  • the sensor main body 1 receives the reflected wave from the groove 4, so that the reception signal immediately after exciting the sensor main body 1 continues for a long time.
  • a reception signal that continues immediately after exciting the sensor body 1 is called transmission tailing, and when the transmission tailing becomes long as described above, the reflection source 3 existing at a short distance is detected. Becomes difficult.
  • the aerial ultrasonic sensor according to the first embodiment of the present invention assumes that the directivity in the vertical direction is different from the directivity in the horizontal direction, and has a sharp directivity in the vertical direction. It has a wide directivity.
  • the reflection source 3 may be erroneously detected.
  • the directivity in the vertical direction is set sharply so as not to receive the reflected wave from the unevenness of the ground.
  • the reflection source 3 (electric pole, road sign, etc.) is often erected perpendicularly to the ground, and therefore has a sharp directivity by the reflection source 3 erected perpendicularly to the ground.
  • the reflected wave (unnecessary wave) via the path R2 does not return in the direction of the sensor body 1, but propagates in the vertical divergence direction (see the broken-line wave arrow in FIG. 3). Therefore, even if the reflected wave (unnecessary wave) via the path R2 propagates through the housing 2, it is not received by the sensor body 1, and therefore it is not necessary to provide the groove 4 in the vertical direction of the sensor body 1. .
  • the two received signals in the sensor main body 1 do not interfere with each other and are received at almost the same timing to such an extent that it is difficult to distinguish the two received signals. Therefore, it is not necessary to provide the groove portion 4 in the vertical direction. If the groove portion is also provided in the vertical direction, it may cause a long tail at the time of transmission.
  • the aerial ultrasonic sensor according to the first embodiment (FIGS. 1 and 2) of the present invention emits an ultrasonic wave in the air and receives a reflected wave from the reflection source 3 existing in the air.
  • the housing 2 has a groove 4 (unique part) having a different acoustic impedance from the surroundings, and the groove 4 is provided obliquely with respect to only the left-right direction of the sensor body 1.
  • a plurality of grooves 4 are provided in the left-right direction of the sensor body 1.
  • a plurality (three each) of the groove portions 4 are installed on the left and right sides of the sensor body 1, but the number of the groove portions 4 is arbitrary and may be three or more. If the number of unnecessary waves propagating through the body 2 can be sufficiently reduced, the number may be one.
  • the inclination angle of the groove portion 4 is set to about 45 degrees, but is not limited to 45 degrees, and unnecessary waves propagating through the housing 2 can be reduced, and at the time of transmission As long as the tailing can be suppressed, it can be set to an arbitrary angle.
  • the groove 4 ⁇ / b> A may be formed in a “ ⁇ ” shape on the surface of the housing 2 ⁇ / b> A.
  • the reflected wave unnecessary wave
  • the housing 2A returns to the direction of propagation not only in the horizontal direction but also in the vertical direction. Propagation in the vertical direction can also be suppressed.
  • FIG. 2 the arrangement period when a plurality of groove portions 4 are installed has not been described.
  • the arrangement conditions of the groove portions 4 will be described with reference to FIG. 6.
  • the groove part 4 is installed for the purpose of reflecting the wave propagating through the housing 2, and the reflection efficiency is maximized when the reflected waves from the groove parts 4 overlap each other in the same phase.
  • the propagation path difference of the reflected wave (see the broken line arrow) from adjacent groove portions 4 is “P”. Therefore, if expressed using the wavelength ⁇ of the wave propagating in the housing 2, the arrangement period P preferably satisfies the following formula (1).
  • n is a natural number.
  • Expression (1) for example, the adjacent reflected wave (see the broken line arrow) in FIG. 6 has the same phase, so that the reflection efficiency is maximized.
  • the propagation distance difference of the reflected wave in the adjacent grooves 4 becomes n (natural number) times the wavelength ⁇ of the reflected wave. Therefore, the effect of reducing unnecessary waves is increased.
  • the reflected wave has the same phase when the expression (1) is satisfied, but the conditional expression that becomes the same phase differs depending on the inclination angle of the groove 4. Needless to say.
  • the groove 4 (singular part) is provided obliquely with respect to only the left-right direction of the sensor body 1, but is provided obliquely with respect to either the left-right direction or the vertical direction of the sensor body 1. May be. Furthermore, in the above description, in consideration of the ease of the manufacturing process, an example in which the groove portion 4 is provided in the housing 2 to reduce unnecessary waves has been described. However, if the wave propagating in the housing 2 can be reflected, Even if it is not the groove part 4, the same effect can be show

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Abstract

　センサ本体と筐体とが一体化構造を有する空中超音波センサにおいて、筐体を伝搬してセンサ本体に到達する不要波を低減することのできる空中超音波センサを得る。空中に超音波を放射するとともに、空中に存在する反射源３からの反射波を受信するセンサ本体１と、センサ本体１を駆動するとともに、反射波に基づいて反射源３までの距離または伝達音速を求める送受信装置１０と、センサ本体１を一体化構造で固定する筐体２とを備えている。筐体２は、周囲とは音響インピーダンスが異なる溝部４を有する。溝部４は、センサ本体１の左右方向または上下方向のいずれか一方に対して斜めに設けられている。

Description

空中超音波センサ
　この発明は、空中に超音波を放射して周囲に存在する反射源（物体）からの反射波を受信することにより、反射源までの距離または周囲の伝達音速を求める空中超音波センサに関し、特に、センサ本体を取り付ける筐体を伝搬してセンサ本体に到達する不要波を低減するための技術に関するものである。
　一般に、空中超音波センサとは、空気中に超音波を発信し、物体で反射した超音波を受信するデバイスであり、車載用など種々の分野に応用されている。
　まず、従来装置として、空中超音波センサを備えた車載用障害物検知装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
　特許文献１に記載の従来装置おいては、車両のバンパをくり抜いて音響放射面を露出させる構造に代えて、バンパ裏面に凹部を設け、凹部にセンサを形成することによって外観が損なわれることを防いでいる。
　しかし、上記特許文献１によれば、バンパとセンサとが一体化されているので、バンパを伝搬する不要波をセンサで受信してしまう可能性がある。
　そこで、このような不要波の受信を防ぐために、バンパに溝部を形成した装置も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
　特許文献２に記載の障害物検出装置おいては、バンパ裏面に配置されたセンサの周囲に溝部や突起部を設けることにより、不要な振動による信号を送受信しないような構成を有している。
　しかし、上記特許文献２によれば、反射源からの反射波がバンパに入射して発生するような不要波は想定していないので、実際には、バンパに入射して発生した不要波が、バンパを伝搬してセンサで受信してしまうような状況も十分考えられる。
　ここで、図７を参照しながら、空中超音波センサにおける不要波の伝搬経路および不要波による影響について説明する。
　図７は従来の空中超音波センサを示す平面図である。
　図７において、センサ本体１は、筐体（車載用の空中超音波センサの場合にはバンパ）２０の裏面に取り付けられている。
　センサ本体１には電気信号の送受信装置１０が接続されており、センサ本体１は、送受信装置１０から入力される励振信号により励振されて超音波を発信する。
　センサ本体１で発信された超音波は、筐体２０を通して放射面２０ａから外部へ伝搬していく。
　筐体２０を通して外部へ伝搬した超音波は、反射源３（周辺物体）で反射され、反射波の一部（必要波）は、経路Ｒ１および筐体２０を介して、センサ本体１により受信され、電気信号に変換される。
　一方、反射源３からの反射波は、センサ本体１の方向のみに限らず、広範囲に伝搬していくので、当然、センサ本体１とは異なる方向にも伝搬し、経路Ｒ２で示すように、筐体２０を振動させるような反射波（不要波）も存在する。
　筐体２０が振動すると、その振動（破線波矢印参照）は、筐体２０を伝搬してセンサ本体１に到達する。
　すなわち、反射源３からの反射波がセンサ本体１で受信される伝搬経路としては、経路Ｒ１（センサ本体１の方向に直接伝搬して受信される）と、経路Ｒ２（筐体２０の振動が筐体２０を伝搬して受信される）と、の２つの経路が存在する。
　上記のように２つの伝搬経路が存在する場合、伝搬経路差が「波長の自然数倍」であれば、２つの伝搬経路を介した受信信号は強め合い、逆に、「波長の自然数倍＋半波長」であれば、２つの伝搬経路を介した受信信号は弱め合う。
　すなわち、不要波を含む２つの受信信号の干渉状態を考慮すると、伝搬経路差が１波長の場合には、２つの受信信号が強め合うように干渉するので、合成波の振幅は大きくなる。一方、伝搬経路差が半波長の場合には、２つの受信信号が弱め合うように干渉するので、合成波の振幅は小さくなる。
　たとえば、伝搬経路差が１波長であって振幅を強め合うような状況下では、合成波の振幅に応じて反射源３の大きさを推定するシステムに適用した場合に、反射源４の大きさを過大評価してしまう可能性がある。
　一方、伝搬経路差が半波長であって合成波の振幅が小さくなると、結果的に反射源３を検知することが困難になる可能性がある。
　また、２つの受信信号が干渉しない場合であっても、合成波の振動継続時間が長くなるので、結的に空中超音波センサの分解能を劣化させる可能性がある。
特開平１０－１２３２３６号公報 特開２００８－９６１１３号公報
　従来の空中超音波センサは、図７のように、センサ本体１と筐体２０とが一体化構造を有する場合には、受信信号として、経路Ｒ１を介して直接的に受信される必要波のみならず、経路Ｒ２および筐体２０を介して間接的に受信される不要波が存在するので、安定した受信信号を得ることが困難になるという課題があった。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、センサ本体と筐体とが一体化構造を有する空中超音波センサにおいて、筐体を伝搬してセンサ本体に到達する不要波を低減することのできる空中超音波センサを得ることを目的とする。
　この発明に係る空中超音波センサは、空中に超音波を放射するとともに、空中に存在する反射源からの反射波を受信するセンサ本体と、センサ本体を駆動するとともに、反射波に基づいて反射源までの距離または伝達音速を求める送受信装置と、センサ本体を一体化構造で固定する筐体とを備え、筐体は、周囲とは音響インピーダンスが異なる特異部位を有し、特異部位は、センサ本体の左右方向または上下方向のいずれか一方に対して斜めに設けられたものである。
　この発明によれば、特異部位によって不要波を反射させることにより、センサ本体に到達する不要波を抑制することができるので、安定した受信信号を得ることができる。
この発明の実施例１に係る空中超音波センサを示す平面図である。（実施例１） 図１の空中超音波センサの正面図である。（実施例１） 反射源が垂直な場合での図１の空中超音波センサの受信状態を示す側面図である。（実施例１） 反射源が傾斜した場合での図１の空中超音波センサの受信状態を示す側面図である。（実施例１） 図１の空中超音波センサの他の例を示す正面図である。（実施例１） 図２内の溝部の配列周期を示す説明図である。（実施例１） 従来の空中超音波センサを示す平面図である。
　（実施例１）
　以下、図１～図６を参照しながら、この発明の実施例１に係る空中超音波センサについて説明する。
　図１はこの発明の実施例１に係る空中超音波センサを示す平面図であり、図２は図１の空中超音波センサの正面図である。
　また、図３および図４は図１の空中超音波センサの受信状態を示す側面図であり、それぞれ、反射源３からの反射波の経路Ｒ１および経路Ｒ２が異なる場合を示している。
　なお、図３、図４においては、煩雑さを回避するために、簡略化を目的として溝部４の図示を省略している。
　図５は図１の空中超音波センサの他の正面図であり、図６は図２内の溝部４の配列周期を具体的に示す説明図である。
　図１および図２において、センサ本体１は、送受信装置１０からの電気信号により励振されて超音波を発信し、筐体２の放射面２ａから超音波を出射する。
　反射源３で反射された反射波は、経路Ｒ１、Ｒ２を介して筐体２に入射され、センサ本体１で受信された信号は、送受信装置１０で処理されて、反射源３までの相対距離および伝達音速などが算出される。
　このとき、センサ本体１が取り付けられた筐体２には、センサ本体１の両側面を覆うように、複数の溝部４が等間隔に設けられている。
　これにより、図１に示すように、反射源３から経路Ｒ２を介して筐体２に到達した反射波（不要波）は、複数の溝部４を通過した後に（破線波矢印参照）、センサ本体１で受信される。
　このとき、経路Ｒ２を辿って筐体２を伝搬する不要波は、複数の溝部４を通過する際に、各溝部４で反射されるので、センサ本体１に到達するまでに小振幅になっている。
　このように、本来の経路Ｒ１を辿ってセンサ本体１に伝搬する必要波に合成される不要波が小さくなることから、必要波に及ぼす不要波の影響が抑制されるので、センサ本体１において安定した受信信号を得ることができる。
　なお、図２に示すように、各溝部４は、筐体２の延長方向に対して斜めに設けられており、さらに、センサ本体１の左右方向のみに対して設けられ、センサ本体１の上下方向には設けられていない。
　ここで、まず、溝部４が斜めに設けられている理由について説明する。
　仮に、溝部４が、筐体２の延長方向に対して垂直に設けられた場合には、超音波の送信時において、溝部４は、センサ本体１から側面方向に伝搬してきた送信波を入射してきた方向（センサ本体１の方向）に反射することになる。
　この結果、送信時において、センサ本体１が溝部４からの反射波を受信することになるので、センサ本体１を励振した直後の受信信号が長く継続してしまう。
　一般に、センサ本体１を励振した直後に継続する受信信号は、送信の尾引と呼ばれており、上記のように送信の尾引が長くなると、近距離に存在する反射源３を検知することが困難になる。
　送信の尾引を短く抑制するためには、送信時にセンサ本体１から伝搬してきた波を、入射方向とは異なる方向に反射させる必要があるので、図２のように、溝部４は斜めに設けられている。
　以上のように、溝部４を斜めに設けることにより、筐体２を延長方向に伝搬する波を反射するとともに、送信の尾引を短く抑制することができる。
　次に、図３および図４を参照しながら、図１および図２内の溝部４が、センサ本体１の左右方向のみに対して設けられている理由について、センサ本体１の指向性および反射源３の形状に関連付けて説明する。
　この発明の実施例１に係る空中超音波センサは、上下方向の指向性と左右方向の指向性とが異なるものを想定しており、上下方向に対しては鋭い指向性を有し、左右方向に対しては広い指向性を有しているものとする。
　なぜなら、仮に、上下方向に対する指向性を広く設定すると、反射源３を誤検出する可能性があるからである。
　たとえば、車載用の空中超音波センサにおいて、筐体２がバンパであると想定すると、上下方向の指向性が広い場合には、地面の凸凹からの反射波を受信するので、車両周辺に障害物が存在しない場合でも、障害物（反射源３）を誤検出してしまう。
　よって、上下方向での反射源３の誤検出を回避するために、上下方向の指向性を鋭く設定して、地面の凸凹からの反射波を受信しないようにしている。
　一方、反射源３（電柱、道路標識など）は、図３に示すように、地面に垂直に立設されている場合が多いので、地面に垂直に立設された反射源３により鋭い指向性で反射されると、経路Ｒ２を介した反射波（不要波）がセンサ本体１の方向に戻って来ることはなく、上下発散方向に伝搬する（図３内の破線波矢印参照）。
　よって、経路Ｒ２を介した反射波（不要波）が筐体２中を伝搬しても、センサ本体１に受信されることはないので、センサ本体１の上下方向に溝部４を設ける必要はない。
　また、図４に示すように、反射源３が地面に対して斜めに立設されている場合であっても、上下方向の指向性が鋭い場合には、経路Ｒ１に対する傾斜角度差が小さい経路Ｒ２の反射波（不要波）のみがセンサ本体１に受信されるので、経路Ｒ１と経路Ｒ２との伝搬経路差が非常に短くなる。
　したがって、センサ本体１における２つの受信信号が干渉することはなく、２つの受信信号を区別することが難しい程度にほとんど同じタイミングで受信される。
　よって、溝部４を上下方向に設ける必要はなく、仮に、上下方向にも溝部を設けると、前述の送信時での尾引を長くする原因になりかねない。
　以上のように、この発明の実施例１（図１、図２）に係る空中超音波センサは、空中に超音波を放射するとともに、空中に存在する反射源３からの反射波を受信するセンサ本体１と、センサ本体１を駆動するとともに、反射波に基づいて反射源３までの距離または伝達音速を求める送受信装置１０と、センサ本体１を一体化構造で固定する筐体２とを備え、筐体２は、周囲とは音響インピーダンスが異なる溝部４（特異部位）を有し、溝部４は、センサ本体１の左右方向のみに対して斜めに設けられている。
　また、溝部４は、センサ本体１の左右方向において、それぞれ複数個ずつ設置されている。
　このように、センサ本体１の左右方向に対して、複数の溝部４を斜めに設けることにより、送信時の尾引を長くすることなく、筐体２を伝搬する不要波を低減することができるので、安定した受信信号を取得可能な空中超音波センサを得ることができる。
　なお、図１、図２においては、センサ本体１の左右に複数（３個ずつ）の溝部４を設置したが、溝部４の設置数は任意であり、３個以上であってもよく、筐体２を伝搬する不要波を十分に低減可能であれば、１個であってもよい。
　また、図２においては、溝部４の傾斜角度を４５度程度に設定したが、４５度に限定されることはなく、筐体２を伝搬する不要波を低減可能であって、かつ、送信時の尾引を抑制可能であれば、任意の角度に設定することができる。
　また、図２に示した斜め形状に代えて、図５に示すように、筐体２Ａの表面上において、溝部４Ａを「くの字形状」に形成してもよい。
　図５の形状により、筐体２Ａに到達した反射波（不要波）は、左右方向のみならず、上下方向に対しても、伝搬してきた方向に戻っていくので、反射波（不要波）の上下方向への伝搬も抑制することができる。
　また、図２においては、複数の溝部４を設置した場合の配列周期について説明しなかったが、以下、図６を参照しながら、溝部４の配列条件について説明する。
　溝部４は、筐体２中を伝搬する波を反射することを目的として設置されており、各溝部４からの反射波が同位相で重なりあうような場合に、最も反射効率が大きくなる。
　図６のように、複数の溝部４を、傾斜角４５度、配列周期Ｐで設置した場合、隣り合う溝部４からの反射波（破線矢印参照）の伝搬経路差は「Ｐ」となる。
　したがって、筐体２中を伝搬する波の波長λを用いて表せば、配列周期Ｐは、以下の式（１）を満たすことが望ましい。
　Ｐ＝λ×ｎ　・・・（１）
　ただし、式（１）において、ｎは自然数である。
　式（１）を満たす場合に、たとえば図６内の隣接反射波（破線矢印参照）が同位相となるので、反射効率が最大となる。
　このように、式（１）を満たすように、配列周期Ｐを設定することにより、隣接する各溝部４での反射波の伝搬距離差が、反射波の波長λのｎ（自然数）倍となるので、不要波を低減させる効果が大きくなる。
　なお、溝部４の傾斜角度が４５度の場合には、式（１）を満たす場合に反射波が同位相となるが、溝部４の傾斜角度に応じて同位相となる条件式が異なることは言うまでもない。
　また、図２においては、溝部４（特異部位）を、センサ本体１の左右方向のみに対して斜めに設けたが、センサ本体１の左右方向または上下方向のいずれか一方に対して斜めに設けてもよい。
　さらに、上記説明では、製造工程の容易さを考慮して、筐体２に溝部４を設けて不要波を低減する例について説明したが、筐体２中を伝搬する波を反射することができれば、溝部４でなくても同様の作用効果を奏することができる。
　たとえば、溝部４を形成する代わりに、凸部を設けても、筐体２中を伝搬する波を反射することができるので、同様の作用効果を奏する。
　要するに、筐体２の表面上において、周囲とは音響インピーダンスが異なる特異部位を形成すれば、センサ本体１に向かう不要波を反射することができるので、前述と同様の作用効果が得られる。
　１　センサ本体、２　筐体、３　反射源、４　溝部（特異部位）、１０　送受信装置、Ｐ　配列周期、Ｒ１　必要波の経路、Ｒ２　不要波の経路。

Claims (6)

  1. 　空中に超音波を放射するとともに、前記空中に存在する反射源からの反射波を受信するセンサ本体と、
    　前記センサ本体を駆動するとともに、前記反射波に基づいて前記反射源までの距離または伝達音速を求める送受信装置と、
    　前記センサ本体を一体化構造で固定する筐体とを備え、
    　前記筐体は、周囲とは音響インピーダンスが異なる特異部位を有し、
    　前記特異部位は、前記センサ本体の左右方向または上下方向のいずれか一方に対して斜めに設けられたことを特徴とする空中超音波センサ。
  2. 　前記特異部位は、前記筐体の表面上において、くの字形状を有することを特徴とする請求項１に記載の空中超音波センサ。
  3. 　前記特異部位は、前記センサ本体の左右方向または上下方向のいずれか一方において、それぞれ複数個ずつ設置されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空中超音波センサ。
  4. 　前記特異部位の配列周期は、隣接する各特異部位での反射波の伝搬距離差が、前記反射波の波長の自然数倍となるように、設定されたことを特徴とする請求項３に記載の空中超音波センサ。
  5. 　前記特異部位は、前記筐体に設けられた溝部により形成されたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の空中超音波センサ。
  6. 　前記特異部位は、前記センサ本体の左右方向のみに形成されたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の空中超音波センサ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014527163A (ja) * 2011-07-23 2014-10-09 フオルクスヴアーゲン アクチエンゲゼルシヤフト 自動車の組付けアッセンブリ
WO2017141402A1 (ja) * 2016-02-18 2017-08-24 三菱電機株式会社 超音波送受信装置、壁部材、および、壁部材への超音波センサの取付方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103180755B (zh) 2010-12-10 2014-10-08 三菱电机株式会社 空中超声波传感器
CN106226772B (zh) * 2016-08-01 2018-12-28 北京小轮科技有限公司 一种基于超声波传感器的运动物体识别方法
JP6893863B2 (ja) * 2017-12-04 2021-06-23 新日本無線株式会社 超音波センサおよび車両制御システム
US11154904B2 (en) * 2018-10-12 2021-10-26 Rosemount Aerospace Inc. Acoustic sources for air data systems

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5334489A (en) * 1976-09-10 1978-03-31 Canon Inc Ultrasonic ransducer
JPH0989853A (ja) * 1995-09-22 1997-04-04 Nkk Corp アレイ型斜角探触子
JPH10123236A (ja) 1996-10-22 1998-05-15 Matsushita Electric Works Ltd 車両用障害物検知装置
JP2007107954A (ja) * 2005-10-12 2007-04-26 Denso Corp 超音波センサの取付構造
JP2007114182A (ja) * 2005-09-22 2007-05-10 Denso Corp 超音波センサの取付け構造
JP2008096113A (ja) 2006-10-05 2008-04-24 Nippon Soken Inc 障害物検出装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0660896B2 (ja) * 1984-11-02 1994-08-10 株式会社日立製作所 超音波探触子
DE4338743C2 (de) * 1993-11-12 2003-06-26 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Ultraschallsensors
US6987707B2 (en) * 2002-11-12 2006-01-17 General Dynamics Advanced Information Systems, Inc. Method and system for in-air ultrasonic acoustical detection and characterization
JP3991936B2 (ja) * 2003-06-30 2007-10-17 松下電工株式会社 超音波送受波器
JP4036225B2 (ja) * 2004-07-20 2008-01-23 株式会社デンソー 障害物検知装置
JP4581545B2 (ja) * 2004-08-02 2010-11-17 株式会社デンソー 超音波センサの取付け構造
JP2006203563A (ja) * 2005-01-20 2006-08-03 Nippon Soken Inc 超音波センサ
JP2007083916A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Toyota Auto Body Co Ltd 自動車のフードシール構造
JP4893322B2 (ja) * 2006-03-23 2012-03-07 株式会社デンソー 超音波センサ
DE102006038598A1 (de) * 2006-08-17 2008-05-15 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallerzeugung

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5334489A (en) * 1976-09-10 1978-03-31 Canon Inc Ultrasonic ransducer
JPH0989853A (ja) * 1995-09-22 1997-04-04 Nkk Corp アレイ型斜角探触子
JPH10123236A (ja) 1996-10-22 1998-05-15 Matsushita Electric Works Ltd 車両用障害物検知装置
JP2007114182A (ja) * 2005-09-22 2007-05-10 Denso Corp 超音波センサの取付け構造
JP2007107954A (ja) * 2005-10-12 2007-04-26 Denso Corp 超音波センサの取付構造
JP2008096113A (ja) 2006-10-05 2008-04-24 Nippon Soken Inc 障害物検出装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2492708A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014527163A (ja) * 2011-07-23 2014-10-09 フオルクスヴアーゲン アクチエンゲゼルシヤフト 自動車の組付けアッセンブリ
WO2017141402A1 (ja) * 2016-02-18 2017-08-24 三菱電機株式会社 超音波送受信装置、壁部材、および、壁部材への超音波センサの取付方法
JPWO2017141402A1 (ja) * 2016-02-18 2018-02-22 三菱電機株式会社 超音波送受信装置、壁部材、および、壁部材への超音波センサの取付方法

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