JPH0344677B2 - - Google Patents
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- JPH0344677B2 JPH0344677B2 JP59107560A JP10756084A JPH0344677B2 JP H0344677 B2 JPH0344677 B2 JP H0344677B2 JP 59107560 A JP59107560 A JP 59107560A JP 10756084 A JP10756084 A JP 10756084A JP H0344677 B2 JPH0344677 B2 JP H0344677B2
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- wave
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- transmitting
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- 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
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/004—Mounting transducers, e.g. provided with mechanical moving or orienting device
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/521—Constructional features
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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- G01S7/523—Details of pulse systems
- G01S7/526—Receivers
- G01S7/527—Extracting wanted echo signals
-
- 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
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/002—Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、超音波信号の送受信によつて、対
物距離等の検出を行なうために用いる超音波セン
サに関し、特に、その送・受信波の送出・導入用
のホーンの改良に関する。
物距離等の検出を行なうために用いる超音波セン
サに関し、特に、その送・受信波の送出・導入用
のホーンの改良に関する。
（発明の背景）
超音波信号を用して、対物距離を検出するため
に用いられる超音波センサとしては、例えば、特
開昭57−182544号「路面状態検出装置」に示され
るような自動車に適用されるもの等が提案されて
いる。
に用いられる超音波センサとしては、例えば、特
開昭57−182544号「路面状態検出装置」に示され
るような自動車に適用されるもの等が提案されて
いる。
このような超音波センサを構成する超音波送・
受波器には、その指向性向上のために、第１図に
示すようにホーン１，２を取付けたものがある
（例えば、特開昭53−21953号）。
受波器には、その指向性向上のために、第１図に
示すようにホーン１，２を取付けたものがある
（例えば、特開昭53−21953号）。
しかしながら、上記のように、ホーンによつて
指向性を高めても、超音波送・受波器３，４が近
接して設置されると、受波器４には、送波器３か
ら送信された超音波信号S1の反射波S2の他に、対
象物に反射することなく、直接送波器３側から入
射して来る信号波（以下、これを「回り込み波」
とする）S3が受信される。
指向性を高めても、超音波送・受波器３，４が近
接して設置されると、受波器４には、送波器３か
ら送信された超音波信号S1の反射波S2の他に、対
象物に反射することなく、直接送波器３側から入
射して来る信号波（以下、これを「回り込み波」
とする）S3が受信される。
この回り込み波S3は、特に、前述した自動車の
車高のように短距離を検出する場合には、反射波
S2に部分的に重なつて干渉を生じたり、反射波S2
を減衰させる等の検出誤差の原因となるような現
象が起こり易い。
車高のように短距離を検出する場合には、反射波
S2に部分的に重なつて干渉を生じたり、反射波S2
を減衰させる等の検出誤差の原因となるような現
象が起こり易い。
（発明の目的）
この発明の目的は、上述の回り込み波をホーン
形状の改善によつて、効果的に減衰させて、検出
性能を向上させた超音波センサを提供することに
ある。
形状の改善によつて、効果的に減衰させて、検出
性能を向上させた超音波センサを提供することに
ある。
（発明の構成）
上記目的を達成するために、本発明は、近接し
て配置された超音波送波器及び受波器に、直筒部
と錐筒部からなるホーンを設けるとともに、直筒
部の長さが略1.5×（送波面及び受波面の半径）2／
（超音波信号の波長）となるように構成したこと
を特徴とする。
て配置された超音波送波器及び受波器に、直筒部
と錐筒部からなるホーンを設けるとともに、直筒
部の長さが略1.5×（送波面及び受波面の半径）2／
（超音波信号の波長）となるように構成したこと
を特徴とする。
（実施例の説明）
この発明の一実施例の構成を第２図に断面図で
示す。
示す。
ケース１０は、プラスチツク等の合成樹脂成形
体からなり、超音波送波器３と超音波受波器４が
２つの並設された収容室内にそれぞれ近接して収
容されている。
体からなり、超音波送波器３と超音波受波器４が
２つの並設された収容室内にそれぞれ近接して収
容されている。
ケース１０と送、受波器３，４との間の、送波
面３ａおよび受波面４ａを除く部分には、軟質ゴ
ム等の防音効果を有する材質からなるインシユレ
ータ１１，１２が介在されている。
面３ａおよび受波面４ａを除く部分には、軟質ゴ
ム等の防音効果を有する材質からなるインシユレ
ータ１１，１２が介在されている。
また、ケース１０には、下面から、送波面３ａ
と受波面４ａにそれぞれ連通するように開口形成
されたホーン１３，１４が設けられている。
と受波面４ａにそれぞれ連通するように開口形成
されたホーン１３，１４が設けられている。
上記ホーン１３，１４は、送・受波面３ａ，４
ａの周囲から下方へ向けて円筒状に形成された直
筒部１３ａ，１４ａと、直筒部１３ａ，１４ａの
下端からケース１０下面へ向けて拡開する円錐状
の錐筒部１３ｂ，１４ｂとから構成されている。
ａの周囲から下方へ向けて円筒状に形成された直
筒部１３ａ，１４ａと、直筒部１３ａ，１４ａの
下端からケース１０下面へ向けて拡開する円錐状
の錐筒部１３ｂ，１４ｂとから構成されている。
上記直筒部１３ａ，１４ａの長さｘは、
ｘ＝1.5γ2／λ ……(1)
なる関係を満足するように設定されている。ただ
しγは、送波面３ａ、受波面４ａの半径、λは送
波器３から発生する超音波信号の波長である。
しγは、送波面３ａ、受波面４ａの半径、λは送
波器３から発生する超音波信号の波長である。
また、ホーン１３，１４の開口径ｙは、
ｙ＝2λ ……(2)
となるように設定されている。
以上の関係(1)，(2)を満足させるホーン１３，１
４を形成することにより、回り込み波を大幅に減
衰させて、その影響を回避することができる。
４を形成することにより、回り込み波を大幅に減
衰させて、その影響を回避することができる。
以下、上記の関係(1)，(2)を導き出すために、本
願発明者らが行なつた実験の結果を示す。
願発明者らが行なつた実験の結果を示す。
実験に使用した超音波送、受波器３，４は、中
心周波数が40KHz（波長λ＝8.5mm）、送・受波面
３ａ，４ａの半径γが5.4mm（ただし、通常の超
音波送、受波器の振動モードは、ベンデイングモ
ードであるため、ここでは、振動面の有効半径
5.0mmとして考えるものとする）のものである。
心周波数が40KHz（波長λ＝8.5mm）、送・受波面
３ａ，４ａの半径γが5.4mm（ただし、通常の超
音波送、受波器の振動モードは、ベンデイングモ
ードであるため、ここでは、振動面の有効半径
5.0mmとして考えるものとする）のものである。
第３図に示す実験結果は、ホーン１３，１４の
開口径ｙを変化させたときのＳ／Ｎ（開口面から
30cm離れた位置にアルミニウム板を置いた状態で
の反射波と回り込み波の強度の比）の変化を示す
ものである。
開口径ｙを変化させたときのＳ／Ｎ（開口面から
30cm離れた位置にアルミニウム板を置いた状態で
の反射波と回り込み波の強度の比）の変化を示す
ものである。
同図から、開口径ｙが18.5mmの場合（これは、
波長λの約２倍である）に最もＳ／Ｎが大となる
ことが判る。
波長λの約２倍である）に最もＳ／Ｎが大となる
ことが判る。
第４図に示す実験結果は、第３図の実験結果か
ら最適であると判明した開口径ｙ＝18.5mmのホー
ン１３，１４において、直筒部の長さｘを変化さ
せたときのＳ／Ｎを示すものである。
ら最適であると判明した開口径ｙ＝18.5mmのホー
ン１３，１４において、直筒部の長さｘを変化さ
せたときのＳ／Ｎを示すものである。
同図から、直筒部の長さｘが約4.5mmのときに、
Ｓ／Ｎが最大となることが判る。
Ｓ／Ｎが最大となることが判る。
次に、上記直筒部の長さｘの最適値に関係する
パラメータとして、送・受波面の半径γと超音波
信号の波長λが考えられることから、直筒部の長
さｘを両者の関数 ｘ＝ｆ（γ，λ） ……(3) とする。
パラメータとして、送・受波面の半径γと超音波
信号の波長λが考えられることから、直筒部の長
さｘを両者の関数 ｘ＝ｆ（γ，λ） ……(3) とする。
第５図に、波長λを一定（8.5mm）として、
送・受波面の半径γを変化させたときの、Ｓ／Ｎ
が最大となる直筒部の長さ（これを最適直筒部長
とする）ｘを求めた実験結果を示す。
送・受波面の半径γを変化させたときの、Ｓ／Ｎ
が最大となる直筒部の長さ（これを最適直筒部長
とする）ｘを求めた実験結果を示す。
また、第６図に、前記半径γを一定（５mm）と
して、波長λを変化させたときの最適直筒部長ｘ
を求めた実験結果を示す。
して、波長λを変化させたときの最適直筒部長ｘ
を求めた実験結果を示す。
両図から、最適直筒部長ｘは、半径の２乗に比
例し、かつ、波長λに反比例していることが判明
した。
例し、かつ、波長λに反比例していることが判明
した。
従つて、前記関数式(3)は
ｘ＝ｋ・γ2／λ ……(4)
（ｋは定数）
となる。
ここで、前記第４図に示した実験結果から判明
した最適直筒部長ｘ＝4.5（mm）、およびλ＝8.5
（mm）、γ＝５（mm）を上記式(4)に代入して定数ｋ
を求めると、ｋ＝1.5となる。
した最適直筒部長ｘ＝4.5（mm）、およびλ＝8.5
（mm）、γ＝５（mm）を上記式(4)に代入して定数ｋ
を求めると、ｋ＝1.5となる。
このようにして、直筒部１３ａ，１４ａの長さ
ｘを最適長とするための関係式(1)が求められたの
である。
ｘを最適長とするための関係式(1)が求められたの
である。
さらに、上述のようなホーン形状がもたらす回
り込み波の減衰効果を実験した結果を、第７図お
よび第８図に示す。ただし、第７図は送波器３の
指向特性、第８図は受波器４の指向特性を示し、
図中Ｐが本実施例における特性、図中Ｑはホーン
を用いない場合の特性を示している。
り込み波の減衰効果を実験した結果を、第７図お
よび第８図に示す。ただし、第７図は送波器３の
指向特性、第８図は受波器４の指向特性を示し、
図中Ｐが本実施例における特性、図中Ｑはホーン
を用いない場合の特性を示している。
両図から、本実施例の場合は、ホーンの側方で
の減衰量が大きく、すなわち、回り込み波の減衰
が充分に行われることが判る。
の減衰量が大きく、すなわち、回り込み波の減衰
が充分に行われることが判る。
なお、上記実施例において、直筒部１３ａ，１
４ａが、インシユレータ１１，１２とケース１０
との両者で構成されているのは、インシユレータ
１１，１２による防音効果をホーン１３，１４の
回り込み波の減衰効果を加味するとともに、送・
受波面３，４の収容工程で、インシユレータ１
１，１２の弾性による位置決め誤差をケース１０
によつて抑制するためである。
４ａが、インシユレータ１１，１２とケース１０
との両者で構成されているのは、インシユレータ
１１，１２による防音効果をホーン１３，１４の
回り込み波の減衰効果を加味するとともに、送・
受波面３，４の収容工程で、インシユレータ１
１，１２の弾性による位置決め誤差をケース１０
によつて抑制するためである。
なお、本考案は、第１図に示したような、送、
受波器３，４を別個のケース収容して並設したも
のに適用できるこは明らかである。
受波器３，４を別個のケース収容して並設したも
のに適用できるこは明らかである。
（発明の効果）
以上詳細に説明したように、本発明にあつて
は、送・受波器を近接して配置した際の回り込み
波を別部品の追加に一切頼ることなくホーン形状
の改良によつて大幅に減衰させることができ、反
射波の検出に支障を来たすことを防止できる。
は、送・受波器を近接して配置した際の回り込み
波を別部品の追加に一切頼ることなくホーン形状
の改良によつて大幅に減衰させることができ、反
射波の検出に支障を来たすことを防止できる。
また、ホーンの回り込み波減衰効率が高いこと
から、送・受波器を極めて近接して配置すること
が可能となり、超音波センサ自体の小型化ができ
る。
から、送・受波器を極めて近接して配置すること
が可能となり、超音波センサ自体の小型化ができ
る。
第１図は従来の超音波センサを示す断面図、第
２図は本発明の一実施例の構成を示す断面図、第
３図は実験によつて求めたホーン開口径とＳ／Ｎ
の関係を示す図、第４図は実験によつて求めた直
筒部の長さとＳ／Ｎの関係を示す図、第５図は実
験によつて求めた送・受波面の半径と最適直筒部
長の関係を示す図、第６図は超音波信号の波長と
最適直筒部長の関係を実験によつて求めた結果を
示す図、第７図は第２図に示した実施例における
送波器の指向特性図、第８図は同じく受波器の指
向特性図である。 ３……超音波送波器、４……超音波受波器、１
０……ケース、１１，１２……インシユレータ、
１３，１４……ホーン、３ａ……送波面、４ａ…
…受波面、１３ａ，１４ａ……直筒部、１３ｂ，
１４ｂ……錐筒部。
２図は本発明の一実施例の構成を示す断面図、第
３図は実験によつて求めたホーン開口径とＳ／Ｎ
の関係を示す図、第４図は実験によつて求めた直
筒部の長さとＳ／Ｎの関係を示す図、第５図は実
験によつて求めた送・受波面の半径と最適直筒部
長の関係を示す図、第６図は超音波信号の波長と
最適直筒部長の関係を実験によつて求めた結果を
示す図、第７図は第２図に示した実施例における
送波器の指向特性図、第８図は同じく受波器の指
向特性図である。 ３……超音波送波器、４……超音波受波器、１
０……ケース、１１，１２……インシユレータ、
１３，１４……ホーン、３ａ……送波面、４ａ…
…受波面、１３ａ，１４ａ……直筒部、１３ｂ，
１４ｂ……錐筒部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波信号を送・受信するための超音波送波
器と超音波受波器とを並設してなる超音波センサ
において、 前記送波器及び受波器の送波面及び受波面の周
囲から送波方向及び受波方向へ延設された区筒ま
たは角筒状の直筒部と、該直筒部先端から円錐ま
たは角錐状に拡開する錐筒部とからなるホーンを
設け、 かつ、前記直筒部の長さが、略1.5×（送・受波
面の半径）2／（超音波信号の波長）の関係となる
ように構成したことを特徴とする超音波センサ。 ２ 前記錐筒部の先端開口の径が超音波信号の波
長の略整数倍であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の超音波センサ。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10756084A JPS60252284A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | 超音波センサ |
| US06/737,937 US4739860A (en) | 1984-05-29 | 1985-05-28 | Ultrasonic rangefinder |
| GB08513476A GB2160321B (en) | 1984-05-29 | 1985-05-29 | Ultrasonic rangefinder |
| DE3546565A DE3546565C2 (de) | 1984-05-29 | 1985-05-29 | Ultraschall-Entfernungsmeser |
| DE19853519254 DE3519254A1 (de) | 1984-05-29 | 1985-05-29 | Ultraschall-entfernungsmesser |
| GB08704173A GB2185817A (en) | 1984-05-29 | 1987-02-23 | Ultrasonic rangefinder |
| GB08704174A GB2186690B (en) | 1984-05-29 | 1987-02-23 | Ultrasonic rangefinder |
| US07/117,807 US4796726A (en) | 1984-05-29 | 1987-11-06 | Ultrasonic rangefinder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10756084A JPS60252284A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | 超音波センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60252284A JPS60252284A (ja) | 1985-12-12 |
| JPH0344677B2 true JPH0344677B2 (ja) | 1991-07-08 |
Family
ID=14462267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10756084A Granted JPS60252284A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | 超音波センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60252284A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0515110Y2 (ja) * | 1986-06-20 | 1993-04-21 | ||
| JP2685861B2 (ja) * | 1988-12-23 | 1997-12-03 | 松下電工株式会社 | 超音波送受波器 |
| NL1010369C2 (nl) * | 1998-05-01 | 1999-12-21 | Maasland Nv | Werkwijze alsmede een inrchting voor het akoestisch bewaken van het verloop van een proces, zoals een melkproces. |
| JP5216317B2 (ja) * | 2007-12-26 | 2013-06-19 | 西日本旅客鉄道株式会社 | プラットホーム検知用の超音波センサ |
| JP7249924B2 (ja) * | 2019-10-23 | 2023-03-31 | 株式会社東芝 | センサ及び検査装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS557555A (en) * | 1978-07-01 | 1980-01-19 | Seisan Kaihatsu Kagaku Kenkyus | Hardening agent for alkali silicate |
| JPS55112989U (ja) * | 1979-01-31 | 1980-08-08 | ||
| JPS57128867A (en) * | 1981-02-04 | 1982-08-10 | Nippon Denso Co Ltd | Obstacle detector |
-
1984
- 1984-05-29 JP JP10756084A patent/JPS60252284A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60252284A (ja) | 1985-12-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |