JPH0374560B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0374560B2 JPH0374560B2 JP57159901A JP15990182A JPH0374560B2 JP H0374560 B2 JPH0374560 B2 JP H0374560B2 JP 57159901 A JP57159901 A JP 57159901A JP 15990182 A JP15990182 A JP 15990182A JP H0374560 B2 JPH0374560 B2 JP H0374560B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic transducer
- circuit
- ultrasonic
- coil
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/0207—Driving circuits
- B06B1/0215—Driving circuits for generating pulses, e.g. bursts of oscillations, envelopes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、圧電セラミツクの圧電型超音波振動
子を送受兼用に用いた超音波回路に関するもので
ある。
子を送受兼用に用いた超音波回路に関するもので
ある。
従来の圧電セラミツクを用いた超音波振動子の
送波回路又は受波回路は、第１図に示すようなも
のが提供されていた。第１図ａは送波回路を示す
もので、１1は送波用の超音波振動子、３は送波
信号を増巾して超音波振動子１1を駆動する送波
増巾回路である。第１図ｂは受波回路を示し、１
２は受波用の超音波振動子、２は超音波振動子１2
からの出力を増巾して受波信号を出力する受波増
巾回路である。RLは超音波振動子１2に並列に接
続してある負荷抵抗である。ここで、第１図ａに
示す送波回路において、第２図に示すようなパル
ス状のトーンパースト波によつて超音波振動子１
１を駆動すると、第３図に示すような波形が出力
される。図中t1が正規の超音波の送波区間で、t2
が残響信号が送波される区間である。即ち、超音
波振動子１1の残留エネルギーによる減衰振動と
して残響時間が比較的長く発生する。このような
残響の存在する超音波振動子を１個の超音波振動
子で送波及び受波を切替えて動作させる送受兼用
型の回路を第４図に示す。４は送受切替回路で、
超音波の送波と受波とを切替えるものである。第
４図の回路において、超音波振動子１を駆動する
と第５図に示すような超音波が送波される。t1が
送波区間、t2が残響信号区間、t3が受波不可能区
間を示す。つまり超音波の送波信号による残響が
存在する間は受波信号を検出することができず、
特に、残響信号区間が比較的長いために、近距離
の物体検知がどきないという問題があつた。
送波回路又は受波回路は、第１図に示すようなも
のが提供されていた。第１図ａは送波回路を示す
もので、１1は送波用の超音波振動子、３は送波
信号を増巾して超音波振動子１1を駆動する送波
増巾回路である。第１図ｂは受波回路を示し、１
２は受波用の超音波振動子、２は超音波振動子１2
からの出力を増巾して受波信号を出力する受波増
巾回路である。RLは超音波振動子１2に並列に接
続してある負荷抵抗である。ここで、第１図ａに
示す送波回路において、第２図に示すようなパル
ス状のトーンパースト波によつて超音波振動子１
１を駆動すると、第３図に示すような波形が出力
される。図中t1が正規の超音波の送波区間で、t2
が残響信号が送波される区間である。即ち、超音
波振動子１1の残留エネルギーによる減衰振動と
して残響時間が比較的長く発生する。このような
残響の存在する超音波振動子を１個の超音波振動
子で送波及び受波を切替えて動作させる送受兼用
型の回路を第４図に示す。４は送受切替回路で、
超音波の送波と受波とを切替えるものである。第
４図の回路において、超音波振動子１を駆動する
と第５図に示すような超音波が送波される。t1が
送波区間、t2が残響信号区間、t3が受波不可能区
間を示す。つまり超音波の送波信号による残響が
存在する間は受波信号を検出することができず、
特に、残響信号区間が比較的長いために、近距離
の物体検知がどきないという問題があつた。
本発明は上述の点に鑑みて提供したものであつ
て、超音波振動子のパルス駆動時におけるパルス
応答性の向上を図ることを目的とした超音波回路
を提供するものである。
て、超音波振動子のパルス駆動時におけるパルス
応答性の向上を図ることを目的とした超音波回路
を提供するものである。
以下本発明の実施例を図面により詳述する。第
６図は基本回路を示すものであり、超音波振動子
１に２個のコイルL1，L2を直列接続した回路を
並列に接続し、他方のデータL2と並列に負荷抵
抗RLを接続している。また負荷抵抗RLの両端に
は送波回路又は受波回路を接続している。コイル
L1，L2のインダクタンスは次式で決定される。
超音波振動子１の共振周波数をf0とする。
６図は基本回路を示すものであり、超音波振動子
１に２個のコイルL1，L2を直列接続した回路を
並列に接続し、他方のデータL2と並列に負荷抵
抗RLを接続している。また負荷抵抗RLの両端に
は送波回路又は受波回路を接続している。コイル
L1，L2のインダクタンスは次式で決定される。
超音波振動子１の共振周波数をf0とする。
L10＋L20＝１／（2πf0）2Co (H)
ただし、L10，L20はコイルL1，L2のインダクタ
ンスとし、Coは超音波振動子１の持つ静電容量
値である。
ンスとし、Coは超音波振動子１の持つ静電容量
値である。
つまり、超音波振動子１はある静電容量値Co
を有しており、この静電容量値CoとコイルL1，
L2のインダクタンスとによつて並列共振回路を
構成し、その共振周波数を超音波振動子１のもつ
共振周波数foに近似せしめている。この時の超音
波振動子１の両端で見た周波数ｆに対するインピ
ーダンスＺは第７図に示すようになる。尚、超音
波振動子１の共振周波数foを40KHzとした例であ
る。このように、回路インピーダンスを、超音波
振動子１の持つ共振周波数において最小となるよ
うな並列共振回路を構成することによつて、超音
波振動子１のＱを低下させて、残響を減衰するこ
とができる。従つて、第８図ａ，ｂに示すように
残響時間が、共振回路を構成しない第８図ａに示
すt2から、共振回路を構成した第８図ｂに示す
t2′へ大巾に短縮され、パルス応答の良い送波又
は受波が可能となるものである。
を有しており、この静電容量値CoとコイルL1，
L2のインダクタンスとによつて並列共振回路を
構成し、その共振周波数を超音波振動子１のもつ
共振周波数foに近似せしめている。この時の超音
波振動子１の両端で見た周波数ｆに対するインピ
ーダンスＺは第７図に示すようになる。尚、超音
波振動子１の共振周波数foを40KHzとした例であ
る。このように、回路インピーダンスを、超音波
振動子１の持つ共振周波数において最小となるよ
うな並列共振回路を構成することによつて、超音
波振動子１のＱを低下させて、残響を減衰するこ
とができる。従つて、第８図ａ，ｂに示すように
残響時間が、共振回路を構成しない第８図ａに示
すt2から、共振回路を構成した第８図ｂに示す
t2′へ大巾に短縮され、パルス応答の良い送波又
は受波が可能となるものである。
前記のように、超音波振動子１にコイルL1，
L2を並列に接続して並列共振回路を構成するこ
とにより、残響時間は大巾に短くなるものである
が、次のような超音波振動子１の持つ特性によつ
て問題が生じる。つまり、圧電セラミツクを用い
た超音波振動子１の静電容量値Coは周囲の温度
変化によつて大きく変化する。その値は一例で＋
0.8（％／℃）となつている。このように、超音波
振動子１の静電容量値Coが温度によつて大きく
変化すると、外付けコイルL1，L2との並列共振
回路の共振周波数が大きく変化して、超音波振動
子１の共振周波数foから大きくずれてしまい、残
響縮小効果がなくなつてしまう。これを防止する
ために、超音波振動子１の静電容量の変化と逆の
温度変化特性を持つコンデンサC1を第９図に示
すように、温度補償用として超音波振動子１に並
列に接続し、総合容量の変化を少なくしてコイル
L1，L2との並列共振回路の共振周波数の温度に
よる変化をなくしたものである。第１０図に温度
と各容量との特性を示す。直線Ａは超音波振動子
１の温度特性を示し、直線Ｂが超音波振動子１の
温度特性とは逆特性の温度補償用のコンデンサ
C1の温度特性である。このコンデンサC1の温度
特性は一例として−1.0（％／℃）のものを使用し
ている。従つて両特性から夫々温度変化による容
量が相殺されて全体としてあまり容量変化が生じ
ない。第１１図は温度と共振周波数との関係を示
すものであり、実線Ｃは超音波振動子１の共振周
波数特性を示し、破線ＤがコンデンサC1を設け
た場合の並列共振回路の共振周波数特性を示して
いて、超音波振動子１の特性とほとんど差がな
く、温度補償がされていることがわかる。これに
対して一点鎖線Ｅは温度補償のない場合つまりコ
ンデンサC1を接続していない場合の並列共振回
路の共振周波数特性を示している。従つて、コン
デンサC1を設けない場合には、温度変化に対し
て共振回路の共振周波数が大きく変わり、前述し
たように温度補償しない場合には超音波振動子１
の残響縮小効果がなくなる。尚、第１２図に示す
ように、第９図に示すコイルL1とコイルL2とを
一体にしてコイルL3を形成し、温度補償コンデ
ンサC1、コイルL3および負荷抵抗RLをすべて並
列接続としても良いものである。このように、並
列共振回路の共振周波数の温度変化による変化を
小さくすることによつて、使用温度内で安定した
パルス応答の良い超音波振動子１の駆動回路が構
成でき、残響時間を安定で小さなものにすること
ができる。
L2を並列に接続して並列共振回路を構成するこ
とにより、残響時間は大巾に短くなるものである
が、次のような超音波振動子１の持つ特性によつ
て問題が生じる。つまり、圧電セラミツクを用い
た超音波振動子１の静電容量値Coは周囲の温度
変化によつて大きく変化する。その値は一例で＋
0.8（％／℃）となつている。このように、超音波
振動子１の静電容量値Coが温度によつて大きく
変化すると、外付けコイルL1，L2との並列共振
回路の共振周波数が大きく変化して、超音波振動
子１の共振周波数foから大きくずれてしまい、残
響縮小効果がなくなつてしまう。これを防止する
ために、超音波振動子１の静電容量の変化と逆の
温度変化特性を持つコンデンサC1を第９図に示
すように、温度補償用として超音波振動子１に並
列に接続し、総合容量の変化を少なくしてコイル
L1，L2との並列共振回路の共振周波数の温度に
よる変化をなくしたものである。第１０図に温度
と各容量との特性を示す。直線Ａは超音波振動子
１の温度特性を示し、直線Ｂが超音波振動子１の
温度特性とは逆特性の温度補償用のコンデンサ
C1の温度特性である。このコンデンサC1の温度
特性は一例として−1.0（％／℃）のものを使用し
ている。従つて両特性から夫々温度変化による容
量が相殺されて全体としてあまり容量変化が生じ
ない。第１１図は温度と共振周波数との関係を示
すものであり、実線Ｃは超音波振動子１の共振周
波数特性を示し、破線ＤがコンデンサC1を設け
た場合の並列共振回路の共振周波数特性を示して
いて、超音波振動子１の特性とほとんど差がな
く、温度補償がされていることがわかる。これに
対して一点鎖線Ｅは温度補償のない場合つまりコ
ンデンサC1を接続していない場合の並列共振回
路の共振周波数特性を示している。従つて、コン
デンサC1を設けない場合には、温度変化に対し
て共振回路の共振周波数が大きく変わり、前述し
たように温度補償しない場合には超音波振動子１
の残響縮小効果がなくなる。尚、第１２図に示す
ように、第９図に示すコイルL1とコイルL2とを
一体にしてコイルL3を形成し、温度補償コンデ
ンサC1、コイルL3および負荷抵抗RLをすべて並
列接続としても良いものである。このように、並
列共振回路の共振周波数の温度変化による変化を
小さくすることによつて、使用温度内で安定した
パルス応答の良い超音波振動子１の駆動回路が構
成でき、残響時間を安定で小さなものにすること
ができる。
第１３図は１個の超音波振動子１を送受兼用と
して使用する場合の実施例を示している。第９図
における構成と同様に、超音波振動子１に温度補
償用コンデンサC1を並列に接続し、両コイルL1，
L2の直列回路をコンデンサC1に並例に接続し、
そしてコイルL2の両端に負荷抵抗RLを接続して
いる。この負荷抵抗RLの両端に生じる出力を受
波増巾回路２へ入力している。更に送波増巾回路
３は両コイルL1，L2の接続点から逆並列接続さ
れたダイオードD1，D2を介して接続してある。
尚、この構成は第１４図に示すように、第１２図
に示す構成にダイオードD1，D2を付加するよう
な構成としても勿論良い。しかして、単一の超音
波振動子１で送受波を兼用させた場合において
は、送波信号は送波増巾回路３において増巾され
てそのピーク値は、数十Ｖの大信号であるためダ
イオードD1，D2は低インピーダンスとなり、送
波増巾回路３の出力はそのまま超音波振動子１へ
印加されて、超音波振動子１より超音波信号が送
波される。この送波が終了すると、超音波振動子
１に受波出力される超音波変換信号は数mV以下
の小信号であるため、ダイオードD1，D2は高イ
ンピーダンスとなつて送波増巾回路３とは切り離
され、受波増巾回路２へ信号が出力される。この
とき、超音波振動子１の静電容量値Coとコイル
L1，L2との並列共振回路により、送波信号の残
響時間を大巾に短縮していることと、コンデンサ
C1により温度変化による残響時間が大きくなる
ことを防止していることとで、単一の超音波振動
子１によつて送波と受波とを可能にしている。し
たがつて、１個の超音波振動子１を送受兼用型で
使用した場合に、送波後の残響時間が短く、しか
も温度変化に対しても安定しているため、超音波
パルス反射型スイツチにおける近距離検知能力が
大巾に向上するものである。
して使用する場合の実施例を示している。第９図
における構成と同様に、超音波振動子１に温度補
償用コンデンサC1を並列に接続し、両コイルL1，
L2の直列回路をコンデンサC1に並例に接続し、
そしてコイルL2の両端に負荷抵抗RLを接続して
いる。この負荷抵抗RLの両端に生じる出力を受
波増巾回路２へ入力している。更に送波増巾回路
３は両コイルL1，L2の接続点から逆並列接続さ
れたダイオードD1，D2を介して接続してある。
尚、この構成は第１４図に示すように、第１２図
に示す構成にダイオードD1，D2を付加するよう
な構成としても勿論良い。しかして、単一の超音
波振動子１で送受波を兼用させた場合において
は、送波信号は送波増巾回路３において増巾され
てそのピーク値は、数十Ｖの大信号であるためダ
イオードD1，D2は低インピーダンスとなり、送
波増巾回路３の出力はそのまま超音波振動子１へ
印加されて、超音波振動子１より超音波信号が送
波される。この送波が終了すると、超音波振動子
１に受波出力される超音波変換信号は数mV以下
の小信号であるため、ダイオードD1，D2は高イ
ンピーダンスとなつて送波増巾回路３とは切り離
され、受波増巾回路２へ信号が出力される。この
とき、超音波振動子１の静電容量値Coとコイル
L1，L2との並列共振回路により、送波信号の残
響時間を大巾に短縮していることと、コンデンサ
C1により温度変化による残響時間が大きくなる
ことを防止していることとで、単一の超音波振動
子１によつて送波と受波とを可能にしている。し
たがつて、１個の超音波振動子１を送受兼用型で
使用した場合に、送波後の残響時間が短く、しか
も温度変化に対しても安定しているため、超音波
パルス反射型スイツチにおける近距離検知能力が
大巾に向上するものである。
本発明は上述のように、超音波振動子の持つ静
電容量とで超音波振動子の有する共振周波数に対
する超音波振動子の両端のインピーダンスを小さ
くする並列共振回路を構成するコイルを備えてい
るので、超音波振動子の持つ静電容量とコイルと
で構成される並列共振回路で超音波振動子のＱを
小さく抑えて、残響を減衰することができ、この
ため残響時間を短縮できる効果がある。従つて、
この超音波振動子１個で超音波を送受波して物体
を検知する場合に近距離の物体も検知できるよう
になる。
電容量とで超音波振動子の有する共振周波数に対
する超音波振動子の両端のインピーダンスを小さ
くする並列共振回路を構成するコイルを備えてい
るので、超音波振動子の持つ静電容量とコイルと
で構成される並列共振回路で超音波振動子のＱを
小さく抑えて、残響を減衰することができ、この
ため残響時間を短縮できる効果がある。従つて、
この超音波振動子１個で超音波を送受波して物体
を検知する場合に近距離の物体も検知できるよう
になる。
第１図ａ，ｂは従来例の送波回路図、受波回路
図、第２図は同上の超音波振動子駆動波形図、第
３図は同上の動作波形図、第４図は同上の送受兼
用とした回路図、第５図は同上の動作波形図、第
６図は本発明の実施例の基本回路図、第７図は同
上の周波数とインピーダンスとの共振インピーダ
ンス特性図、第８図ａ，ｂは同上の動作波形図、
第９図は同上の温度補償型とした回路図、第１０
図は同上の温度変化に対する静電容量の特性図、
第１１図は同上の温度と共振周波数との特性図、
第１２図は同上の第９図における他の実施例の回
路図、第１３図は同上の送受兼用型とした回路
図、第１４図は同上の第１２図に対応する回路図
である。 １は超音波振動子、２は受波増巾回路、３は送
波増巾回路、L1，L2はコイル、D1，D2はダイオ
ード、C1はコンデンサを示す。
図、第２図は同上の超音波振動子駆動波形図、第
３図は同上の動作波形図、第４図は同上の送受兼
用とした回路図、第５図は同上の動作波形図、第
６図は本発明の実施例の基本回路図、第７図は同
上の周波数とインピーダンスとの共振インピーダ
ンス特性図、第８図ａ，ｂは同上の動作波形図、
第９図は同上の温度補償型とした回路図、第１０
図は同上の温度変化に対する静電容量の特性図、
第１１図は同上の温度と共振周波数との特性図、
第１２図は同上の第９図における他の実施例の回
路図、第１３図は同上の送受兼用型とした回路
図、第１４図は同上の第１２図に対応する回路図
である。 １は超音波振動子、２は受波増巾回路、３は送
波増巾回路、L1，L2はコイル、D1，D2はダイオ
ード、C1はコンデンサを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波振動子の持つ静電容量とで超音波振動
子の有する共振周波数に対する超音波振動子の両
端のインピーダンスを小さくする並列共振回路を
構成するコイルを備えた超音波回路。 ２ 超音波振動子の持つ静電容量の温度変化を補
償するコンデンサを備えた特許請求の範囲第１項
記載の超音波回路。 ３ 超音波振動子の受波出力を増巾する受波増巾
回路を上記コイルを備える超音波振動子に接続す
ると共に、超音波振動子を駆動する送波信号を超
音波振動子に加える送波増巾回路を逆並列接続さ
れたダイオードを介して上記コイルを備える超音
波振動子に接続した特許請求の範囲第１項または
第２項記載の超音波回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15990182A JPS5949098A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | 超音波回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15990182A JPS5949098A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | 超音波回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5949098A JPS5949098A (ja) | 1984-03-21 |
| JPH0374560B2 true JPH0374560B2 (ja) | 1991-11-27 |
Family
ID=15703642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15990182A Granted JPS5949098A (ja) | 1982-09-14 | 1982-09-14 | 超音波回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5949098A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009152723A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Nippon Ceramic Co Ltd | 可変トランスを内蔵した超音波センサ |
| JP2012112851A (ja) * | 2010-11-26 | 2012-06-14 | Toyota Central R&D Labs Inc | 超音波検査装置及び超音波検査方法 |
| JP2012229990A (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-22 | Panasonic Corp | 超音波センサ |
| JP6021055B2 (ja) * | 2012-05-31 | 2016-11-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 超音波センサ |
| GB2536723A (en) * | 2015-03-27 | 2016-09-28 | Bae Systems Plc | Acoustic Transducer |
| US10702888B2 (en) | 2015-03-27 | 2020-07-07 | Bae Systems Plc | Acoustic transducer |
| JP6568493B2 (ja) * | 2016-03-18 | 2019-08-28 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 物体検知装置 |
| WO2021176727A1 (ja) * | 2020-03-06 | 2021-09-10 | 本多電子株式会社 | 魚群探知機用送受信器ユニット及びその振動子駆動回路 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5057694A (ja) * | 1973-09-21 | 1975-05-20 |
-
1982
- 1982-09-14 JP JP15990182A patent/JPS5949098A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5949098A (ja) | 1984-03-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4427912A (en) | Ultrasound transducer for enhancing signal reception in ultrasound equipment | |
| US10677902B2 (en) | Excitation interval for ultrasonic transducer | |
| JPS57161672A (en) | Measuring method utilizing ultrasonic wave | |
| CN105572672B (zh) | 超声脉冲回波测距装置 | |
| JPH0374560B2 (ja) | ||
| JPS6119948B2 (ja) | ||
| US8107322B2 (en) | Device and method for attenuating an anti-resonant circuit | |
| JPH01160535A (ja) | 超音波診断装置 | |
| JPH01196589A (ja) | 非接触式距離測定装置 | |
| US5569854A (en) | Apparatus and method for transmitting and receiving ultrasonic waves having an acoustoelectric, ultrasonic transducer | |
| JPH07167947A (ja) | 超音波トランスデューサ用整合変成器 | |
| JPS5826527B2 (ja) | 超音波送受信回路 | |
| JPH08340597A (ja) | 超音波送受波器 | |
| JP2006266740A (ja) | 超音波ソナー装置 | |
| JP3005736B2 (ja) | 送受信装置 | |
| JPS61288185A (ja) | 超音波センサ | |
| JPS61220591A (ja) | 超音波探触子 | |
| JPS61181959A (ja) | 超音波装置における信号検出装置 | |
| JPH021247A (ja) | 超音波診断装置 | |
| JPH0138541Y2 (ja) | ||
| JPS5824224Y2 (ja) | 送受波回路 | |
| JPH09166659A (ja) | 空中超音波送波器，空中超音波受波器，及びそれらを備えた空中超音波送受波器 | |
| JPH0112814Y2 (ja) | ||
| JPS6398579A (ja) | 超音波センサの振動子駆動方法 | |
| JPH04112597U (ja) | 超音波送受波器 |