JPH0511713B2 - - Google Patents
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- JPH0511713B2 JPH0511713B2 JP60237157A JP23715785A JPH0511713B2 JP H0511713 B2 JPH0511713 B2 JP H0511713B2 JP 60237157 A JP60237157 A JP 60237157A JP 23715785 A JP23715785 A JP 23715785A JP H0511713 B2 JPH0511713 B2 JP H0511713B2
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- substrate
- synthetic resin
- ultrasonic
- foils
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- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/296—Acoustic waves
- G01F23/2968—Transducers specially adapted for acoustic level indicators
-
- 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
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
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- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
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- B06B1/0688—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction with foil-type piezoelectric elements, e.g. PVDF
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- G—PHYSICS
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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- G—PHYSICS
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- G01N2291/02836—Flow rate, liquid level
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、バツキングとして作用する板の上に
取付けられている少なくとも１つの超音波変換器
と、変換器を超音波送信器或は超音波受信器とし
て作動させるための電子回路とを備え、液体中で
の検出に使用することのできる超音波検出センサ
に関する。
取付けられている少なくとも１つの超音波変換器
と、変換器を超音波送信器或は超音波受信器とし
て作動させるための電子回路とを備え、液体中で
の検出に使用することのできる超音波検出センサ
に関する。
超音波により物体の間に存在する距離を検出す
ることは公知である。その際、通常、１つの超音
波変換器が一方の物体に取付けられており、また
それから距離をおいて向き合つている他方の物体
で反射されて受信された超音波が評価される。送
信変換器および受信変換器が互いに分離してそれ
ぞれ互いに向き合つている物体に取付けられてい
てもよいが、この場合には２つの分離した変換器
を必要とする。一方または双方の物体はたとえば
液体表面のような超音波を反射する境界面であつ
てもよい。これは超音波による液体レベル検出に
利用される。その際、液体表面において液体内へ
もしくは液体外へ反射された超音波が評価され
る。たとえばタンクレベル測定装置、特に自動車
の燃料タンク用のレベル測定装置は公知である。
このような装置には、たとえば燃料タンクの底に
取付けられた超音波変換器が用いられ、それから
出射された超音波がタンク内の燃料の表面で反射
され、受信変換器（これは送信変換器でもあつて
よい）に到達する。このような測定装置における
評価の仕方も公知である。
ることは公知である。その際、通常、１つの超音
波変換器が一方の物体に取付けられており、また
それから距離をおいて向き合つている他方の物体
で反射されて受信された超音波が評価される。送
信変換器および受信変換器が互いに分離してそれ
ぞれ互いに向き合つている物体に取付けられてい
てもよいが、この場合には２つの分離した変換器
を必要とする。一方または双方の物体はたとえば
液体表面のような超音波を反射する境界面であつ
てもよい。これは超音波による液体レベル検出に
利用される。その際、液体表面において液体内へ
もしくは液体外へ反射された超音波が評価され
る。たとえばタンクレベル測定装置、特に自動車
の燃料タンク用のレベル測定装置は公知である。
このような装置には、たとえば燃料タンクの底に
取付けられた超音波変換器が用いられ、それから
出射された超音波がタンク内の燃料の表面で反射
され、受信変換器（これは送信変換器でもあつて
よい）に到達する。このような測定装置における
評価の仕方も公知である。
たとえば自動車用のように大量な用途では、高
性能であると共に簡単かつ特に堅牢な構造を有し
しかも廉価な変換器を利用する必要がある。
性能であると共に簡単かつ特に堅牢な構造を有し
しかも廉価な変換器を利用する必要がある。
本発明の目的は、このような変換器を提供する
ことである。
ことである。
この目的は、本発明によれば、特許請求の範囲
第１項に記載されている超音波センサにより達成
される。本発明の好ましい実施態様は特許請求の
範囲第２項ないし第１４項に示されている。
第１項に記載されている超音波センサにより達成
される。本発明の好ましい実施態様は特許請求の
範囲第２項ないし第１４項に示されている。
本発明によれば、合成樹脂材料により簡単な仕
方で音響インピーダンス整合を達成することによ
つて、良好な音響インピーダンス整合が可能な超
音波変換器が得られる。さらに、本発明によれ
ば、集積製造法を可能にするだけでなく使用者に
おける装置の組込みの費用をも節減し得るコンパ
クトな構造を有する超音波変換器が得られる。本
発明では、硬い音響質量を“バツキング”として
形成する基板材料が用いられている。本来の超音
波変換器は圧電セラミツクスから成る１つの層と
その前側および後側に被着された合成樹脂層とか
ら成つている。この複合変換器は１つの四分の一
波長変換器（λ／４または（2n＋１）・λ／４変
換器）を形成する。この複合変換器（以下単に変
換器と呼ぶ）は一方の面で基板に取付けられる。
変換器の他方の面は、超音波伝搬媒体、特に液体
に境を接する超音波出射面である。本発明では、
できるかぎり広範囲な音響インピーダンス整合が
達成される。変換器における音響速度と密度との
積の平均値が基板材料の相応の積値と隣接液体の
相応の積値との間の値となるようにできるかぎり
努力される。圧電セラミツクス箔と合成樹脂また
は圧電ポリマー箔とから成る積層構造により、変
換器に対してこのような平均値が得られる。
方で音響インピーダンス整合を達成することによ
つて、良好な音響インピーダンス整合が可能な超
音波変換器が得られる。さらに、本発明によれ
ば、集積製造法を可能にするだけでなく使用者に
おける装置の組込みの費用をも節減し得るコンパ
クトな構造を有する超音波変換器が得られる。本
発明では、硬い音響質量を“バツキング”として
形成する基板材料が用いられている。本来の超音
波変換器は圧電セラミツクスから成る１つの層と
その前側および後側に被着された合成樹脂層とか
ら成つている。この複合変換器は１つの四分の一
波長変換器（λ／４または（2n＋１）・λ／４変
換器）を形成する。この複合変換器（以下単に変
換器と呼ぶ）は一方の面で基板に取付けられる。
変換器の他方の面は、超音波伝搬媒体、特に液体
に境を接する超音波出射面である。本発明では、
できるかぎり広範囲な音響インピーダンス整合が
達成される。変換器における音響速度と密度との
積の平均値が基板材料の相応の積値と隣接液体の
相応の積値との間の値となるようにできるかぎり
努力される。圧電セラミツクス箔と合成樹脂また
は圧電ポリマー箔とから成る積層構造により、変
換器に対してこのような平均値が得られる。
上記のような基板の上に個々の超音波変換器が
被着されていてよい。一方は送信変換器として、
また他方は受信変換器として使用される２つの変
換器が被着されていてよい。しかし、本発明は、
機能的に分離されて１つの同じ基板の上に被着さ
れている複数個の変換器から成り、それぞれ公知
のパターンに従つて送信変換器アレーとして励振
される超音波アレー装置をも含んでいる。
被着されていてよい。一方は送信変換器として、
また他方は受信変換器として使用される２つの変
換器が被着されていてよい。しかし、本発明は、
機能的に分離されて１つの同じ基板の上に被着さ
れている複数個の変換器から成り、それぞれ公知
のパターンに従つて送信変換器アレーとして励振
される超音波アレー装置をも含んでいる。
本発明では、包括的な措置として、基板の上に
電子的評価回路も配置されている。このような場
合には、この装置は供給電圧の供給端子だけでな
く、直接に最終的指示計（計器盤内のタンクレベ
ル計）に導かれ得る信号出力端子をも有する必要
がある。基板上の電気的接続は好ましくは導電帯
として構成されている。振動する変換器における
電極への短い接続が線により行われていることは
好ましい。好ましい基板材料は、厚膜回路で使用
されるような材料である。
電子的評価回路も配置されている。このような場
合には、この装置は供給電圧の供給端子だけでな
く、直接に最終的指示計（計器盤内のタンクレベ
ル計）に導かれ得る信号出力端子をも有する必要
がある。基板上の電気的接続は好ましくは導電帯
として構成されている。振動する変換器における
電極への短い接続が線により行われていることは
好ましい。好ましい基板材料は、厚膜回路で使用
されるような材料である。
電子回路としては例えばドイツ連邦共和国特許
出願公開第3003317号明細書に示されるような回
路を用いることができる。
出願公開第3003317号明細書に示されるような回
路を用いることができる。
以下、図面に示されている実施例により本発明
を一層詳細に説明する。
を一層詳細に説明する。
第１図中で参照符号１を付されているのは変換
器装置である。たとえば焼結された酸化アルミニ
ウムまたはセラミツクスから成る基板２の上にた
とえば４つの超音波変換器３，３．１，３．２，
３．３が好ましくは直列に配置されている。個々
の変換器３または変換器３ないし３．３を有する
アレー装置の（同相励振の際の）主出射方向は矢
印４で示されている。
器装置である。たとえば焼結された酸化アルミニ
ウムまたはセラミツクスから成る基板２の上にた
とえば４つの超音波変換器３，３．１，３．２，
３．３が好ましくは直列に配置されている。個々
の変換器３または変換器３ないし３．３を有する
アレー装置の（同相励振の際の）主出射方向は矢
印４で示されている。
参照符号５を付されているのは、基板の上に配
置されている電子回路であり、これは導電帯５
ａ、厚膜構成要素５ｂおよび場合によつてはハイ
ブリツド技術で追加的に被着された構成要素５ｃ
である。端子６，６ａには供給電圧Ｕが与えられ
る。端子７は１極または２極の信号出力端であ
る。電子回路５は特に、変換器の送信励振も、変
換器から取出された受信信号の評価も行い得るよ
うに構成されている。
置されている電子回路であり、これは導電帯５
ａ、厚膜構成要素５ｂおよび場合によつてはハイ
ブリツド技術で追加的に被着された構成要素５ｃ
である。端子６，６ａには供給電圧Ｕが与えられ
る。端子７は１極または２極の信号出力端であ
る。電子回路５は特に、変換器の送信励振も、変
換器から取出された受信信号の評価も行い得るよ
うに構成されている。
破線８はたとえばタンクレベルセンサとして使
用すべき超音波距離センサの第１図中で左側の境
界を示している。破線８により境されて第１図中
の右側の部分は（送信変換器としてまた受信変換
器として使用すべき）一方の超音波変換器３およ
び電子回路５から成つている。この超音波変換器
３および電子回路５はハイブリツド構成として共
通の基板２の上に位置している。参照符号９，１
０を付されているのは変換器３と電子回路５との
間の接続導線である。
用すべき超音波距離センサの第１図中で左側の境
界を示している。破線８により境されて第１図中
の右側の部分は（送信変換器としてまた受信変換
器として使用すべき）一方の超音波変換器３およ
び電子回路５から成つている。この超音波変換器
３および電子回路５はハイブリツド構成として共
通の基板２の上に位置している。参照符号９，１
０を付されているのは変換器３と電子回路５との
間の接続導線である。
変換器３，３．１……は基板２の一方の側の表
面に、また電子回路５は同一および（または）他
方の側の表面に配置されている。
面に、また電子回路５は同一および（または）他
方の側の表面に配置されている。
第２図には、本発明で使用される変換器３の層
構造が拡大図で示されている。変換器３は圧電セ
ラミツクス箔３３とそれに隣接する箔３１および
３２から成つており、箔３１および３２は特に
（炭素−および（または）ケイ素−）ポリマー合
成樹脂であつてよい２よりも小さい密度を有する
材料から成つている。合成樹脂としてはたとえば
ポリマーエチレン、エポキシド、PVDFなどが適
している。合成樹脂がセラミツクスを側面でも包
んでいる（第３図、第６図、第７図）ことは好ま
しい。
構造が拡大図で示されている。変換器３は圧電セ
ラミツクス箔３３とそれに隣接する箔３１および
３２から成つており、箔３１および３２は特に
（炭素−および（または）ケイ素−）ポリマー合
成樹脂であつてよい２よりも小さい密度を有する
材料から成つている。合成樹脂としてはたとえば
ポリマーエチレン、エポキシド、PVDFなどが適
している。合成樹脂がセラミツクスを側面でも包
んでいる（第３図、第６図、第７図）ことは好ま
しい。
表面上にセラミツクス箔３３はそれ自体は公知
の電極被覆層３５，３６を有する。箔３３から電
気的に絶縁して導き出されている変換器３の第１
および第２のリード線はそれぞれ参照符号３７，
３８を付されている。これらのリード線３７およ
び３８は導体片９および１０と、従つてまた電子
回路５と接続されている。
の電極被覆層３５，３６を有する。箔３３から電
気的に絶縁して導き出されている変換器３の第１
および第２のリード線はそれぞれ参照符号３７，
３８を付されている。これらのリード線３７およ
び３８は導体片９および１０と、従つてまた電子
回路５と接続されている。
基板２は、変換器３，３．１……が設けられて
いる個所で電気的遮蔽および接着性改善の目的で
たとえば焼付けまたはスパツタリングにより金属
から成る導電性の層を被覆されていてよい。
いる個所で電気的遮蔽および接着性改善の目的で
たとえば焼付けまたはスパツタリングにより金属
から成る導電性の層を被覆されていてよい。
第３図には、第１図中で破線８から右側の部分
に相当するが、全面に保護外被４１を有する１つ
のセンサ４０の側断面図が示されている。保護外
被はたとえばワニス浸せきまたは粉末浸せきによ
り被覆されている。図示されているように、変換
器３の超音波を出射する表面は被覆されていな
い。変換器３のこの表面は箔３２の合成樹脂から
成つている。リード線６，６ａおよび７は保護外
被４１を通して導き出されている。第３図中の他
の構成要素は同一の参照符号を付されている第１
図および第２図中の構成要素と同一である。
に相当するが、全面に保護外被４１を有する１つ
のセンサ４０の側断面図が示されている。保護外
被はたとえばワニス浸せきまたは粉末浸せきによ
り被覆されている。図示されているように、変換
器３の超音波を出射する表面は被覆されていな
い。変換器３のこの表面は箔３２の合成樹脂から
成つている。リード線６，６ａおよび７は保護外
被４１を通して導き出されている。第３図中の他
の構成要素は同一の参照符号を付されている第１
図および第２図中の構成要素と同一である。
第３図による装置は多面に使用可能であり、た
とえば液体を入れた容器のなかに浸せきして使用
され得る。液体は腐食性の液体であつてもよい
し、溶剤特性を有する液体であつてもよい。なぜ
ならば、保護外被としてそのつど適当な材料を公
知の仕方で使用し得るからである。
とえば液体を入れた容器のなかに浸せきして使用
され得る。液体は腐食性の液体であつてもよい
し、溶剤特性を有する液体であつてもよい。なぜ
ならば、保護外被としてそのつど適当な材料を公
知の仕方で使用し得るからである。
第４図には、本発明による装置に対する１つの
変換器アレーの実施例の一部が断面図で示されて
いる。この断面図は、変換器アレー３，３．１，
３．２……が位置している基板２の部分を示して
いる。参照符号３１および３２を付されているの
は、たとえば帯状の圧電セラミツクス箔４２を図
示されているように包む合成樹脂箔である。ここ
で変換器３，３．１，３．２……は全変換器アレ
ー３００の集積された構成部分である。参照符号
３５を付されているのは、変換器３、変換器３．
１、変換器３．２などのそれぞれ１つの電極被覆
層である。向かい合う電極被覆層１３６は、変換
器３，３．１，３．２……を互いに１極で接続し
ている通しの帯状の被覆層であつてよい。リード
線３７を介しての相応の励振により個々の変換器
３，３．１，３．２……がアレーの所与の作動の
仕方に相応して、たとえば同相または異なる位相
で超音波振動で励振され得る。第５図には第４図
の線−に沿つて切断した面、すなわち圧電セ
ラミツクス帯４２の下面の高さの面が平面図で示
されている。圧電セラミツクス帯４２への切込み
５１により個々の変換器３，３．１，３．２……
がそれらの超音波振動子としての機能に関して互
いに減結合されている。
変換器アレーの実施例の一部が断面図で示されて
いる。この断面図は、変換器アレー３，３．１，
３．２……が位置している基板２の部分を示して
いる。参照符号３１および３２を付されているの
は、たとえば帯状の圧電セラミツクス箔４２を図
示されているように包む合成樹脂箔である。ここ
で変換器３，３．１，３．２……は全変換器アレ
ー３００の集積された構成部分である。参照符号
３５を付されているのは、変換器３、変換器３．
１、変換器３．２などのそれぞれ１つの電極被覆
層である。向かい合う電極被覆層１３６は、変換
器３，３．１，３．２……を互いに１極で接続し
ている通しの帯状の被覆層であつてよい。リード
線３７を介しての相応の励振により個々の変換器
３，３．１，３．２……がアレーの所与の作動の
仕方に相応して、たとえば同相または異なる位相
で超音波振動で励振され得る。第５図には第４図
の線−に沿つて切断した面、すなわち圧電セ
ラミツクス帯４２の下面の高さの面が平面図で示
されている。圧電セラミツクス帯４２への切込み
５１により個々の変換器３，３．１，３．２……
がそれらの超音波振動子としての機能に関して互
いに減結合されている。
第６図には、１つの変換器３の圧電セラミツク
ス箔３３の電極被覆層３５および３６の接続形成
の実施例が示されている。参照符号２を付されて
いるのは、同じく基板の相応の部分である。参照
符号３３を付されているのは、電極被覆層３５お
よび３６を有する圧電セラミツクス箔である。リ
ード線３７および３８は、変換器３またはその合
成樹脂箔３１および３２の側面の金属化層１３７
および１３８に導かれている細い線である。参照
符号９および１０を付されているのは、同じく変
換器３の接続用として基板２の上に被着されてい
る導電帯である。参照符号１０９および１１０を
付されているのは、それぞれ導電帯９と金属化層
１３７との間および導電帯１０と金属化層１３８
との間のはんだ付けである。このようなはんだ付
けは厚膜回路から、またこのような金属化層は合
成樹脂コンデンサから公知である。
ス箔３３の電極被覆層３５および３６の接続形成
の実施例が示されている。参照符号２を付されて
いるのは、同じく基板の相応の部分である。参照
符号３３を付されているのは、電極被覆層３５お
よび３６を有する圧電セラミツクス箔である。リ
ード線３７および３８は、変換器３またはその合
成樹脂箔３１および３２の側面の金属化層１３７
および１３８に導かれている細い線である。参照
符号９および１０を付されているのは、同じく変
換器３の接続用として基板２の上に被着されてい
る導電帯である。参照符号１０９および１１０を
付されているのは、それぞれ導電帯９と金属化層
１３７との間および導電帯１０と金属化層１３８
との間のはんだ付けである。このようなはんだ付
けは厚膜回路から、またこのような金属化層は合
成樹脂コンデンサから公知である。
第７図には、本発明で使用される多層構造の変
換器１０３の実施例が断面図で示されている。図
示されている実施例は重ねられた圧電セラミツク
ス箔３３，３３ａおよび３３ｂを有する。参照符
号３１および３２を付されているのは、同じく両
外側合成樹脂箔である。圧電セラミツクス箔を互
いに隔てる別の合成樹脂箔が参照符号３１ａおよ
び３１ｂを付して示されている。第７図には、第
２図に相応して設けられている圧電セラミツクス
箔の電極被覆層およびそれらのリード線は図示さ
れていない。第７図による多層構造の変換器の作
動の仕方は第２図による変換器のそれと原理的に
同一である。たとえば第４図および第５図に相当
する１つのアレーが第７図による多層構造の変換
器として構成されていてもよい。
換器１０３の実施例が断面図で示されている。図
示されている実施例は重ねられた圧電セラミツク
ス箔３３，３３ａおよび３３ｂを有する。参照符
号３１および３２を付されているのは、同じく両
外側合成樹脂箔である。圧電セラミツクス箔を互
いに隔てる別の合成樹脂箔が参照符号３１ａおよ
び３１ｂを付して示されている。第７図には、第
２図に相応して設けられている圧電セラミツクス
箔の電極被覆層およびそれらのリード線は図示さ
れていない。第７図による多層構造の変換器の作
動の仕方は第２図による変換器のそれと原理的に
同一である。たとえば第４図および第５図に相当
する１つのアレーが第７図による多層構造の変換
器として構成されていてもよい。
圧電セラミツクス箔３３，３３ａおよび３３ｂ
の厚みとしては約0.5mmよりも小さい寸法が選定
される。合成樹脂箔の厚みは、使用されているセ
ラミツクス箔よりもそれぞれ10倍まで厚い同一オ
ーダーの値の範囲内にある。
の厚みとしては約0.5mmよりも小さい寸法が選定
される。合成樹脂箔の厚みは、使用されているセ
ラミツクス箔よりもそれぞれ10倍まで厚い同一オ
ーダーの値の範囲内にある。
第８図には、タンク４１０内の液体レベルのセ
ンサとしての本発明によるセンサの応用例が示さ
れている。液体表面４２０から反射されてセンサ
４０により再び受信される超音波の伝搬時間が液
体レベルの尺度として用いられる。
ンサとしての本発明によるセンサの応用例が示さ
れている。液体表面４２０から反射されてセンサ
４０により再び受信される超音波の伝搬時間が液
体レベルの尺度として用いられる。
第１図は変換器装置の斜視図、第２図は本発明
で使用される変換器の層構造の拡大斜視図、第３
図はセンサの側断面図、第４図は変換器アレーの
部分の側断面図、第５図は第４図の線−に沿
つて切断した平面図、第６図は接続形成の実施例
を示す断面図、第７図は変換器の多層構造を示す
断面図、第８図はタンク内の液体レベルセンサと
しての応用例を示す図である。 ２……基板、２，３．１〜３．３……超音波変
換器、５，５ａ〜５ｃ……厚膜電子回路、６，６
ａ，７……端子、３１，３１ａ，３１ｂ，３２…
…合成樹脂箔、３３，３３ａ，３３ｂ，４２……
圧電セラミツクス、４１……保護外被、１０３…
…超音波変換器、１０９，１１０……はんだ、１
３３……圧電セラミツクス箔、１３７，１３８…
…接続部。
で使用される変換器の層構造の拡大斜視図、第３
図はセンサの側断面図、第４図は変換器アレーの
部分の側断面図、第５図は第４図の線−に沿
つて切断した平面図、第６図は接続形成の実施例
を示す断面図、第７図は変換器の多層構造を示す
断面図、第８図はタンク内の液体レベルセンサと
しての応用例を示す図である。 ２……基板、２，３．１〜３．３……超音波変
換器、５，５ａ〜５ｃ……厚膜電子回路、６，６
ａ，７……端子、３１，３１ａ，３１ｂ，３２…
…合成樹脂箔、３３，３３ａ，３３ｂ，４２……
圧電セラミツクス、４１……保護外被、１０３…
…超音波変換器、１０９，１１０……はんだ、１
３３……圧電セラミツクス箔、１３７，１３８…
…接続部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ バツキングとして作用する板の上に取付けら
れている少なくとも１つの超音波変換器と、 変換器を超音波送信器および（または）超音波
受信器として作動させるための電子回路と を有する超音波検出センサにおいて、 板が厚膜回路用として使用すべき基板２であ
り、 基板２の上に電子回路が端子６，６ａ，７を有
する厚膜回路５，５ａ，５ｂ，５ｃとして構成さ
れており、 超音波変換器３，３．１，３．２……が、圧電
セラミツクスから成る少なくとも１つの箔３，３
３ａ，３３ｂ，４４と約２よりも小さい密度を有
する合成樹脂材料から成る少なくとも２つの箔３
１，３２，３１ａ，３１ｂとから成る積層構造を
有し、これらの合成樹脂箔およびセラミツクス箔
が交互に積み重なつており、またこの箔パケツト
が外側にそれぞれ１つの合成樹脂箔（３１および
３２）を有し、変換器３，３．１，３．２……の
出射または受信面が一方の外側合成樹脂箔３２に
属し、またこの変換器が他方の外側合成樹脂箔３
１により基板２の上に取付けられており、 この変換器に対してあてはまる変換器３，３．
１，３．２……の材料における音速−密度積の平
均値が基板２の材料における相応の積の値よりも
小さく選定されている ことを特徴とする超音波検出センサ。 ２ 少なくとも１つの超音波変換器３，……の積
層構造により、この変換器に対してあてはまる変
換器３，……の材料における音速−密度積の値
が、一方では基板材料に対して他方では超音波出
射４が行われる媒体に対してあてはまる相応の積
の平均値に少なくとも近似的に等しく選定されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のセンサ。 ３ 少なくとも１つの超音波変換器３，……およ
び電子回路５が基板２の１つの同じ表面側の上に
被着されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項または第２項記載のセンサ。 ４ 少なくとも１つの超音波変換器３，……が基
板２の一方の表面側の上に、また電子回路５の少
くとも一部分が基板２の他方の表面側の上に被着
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項または第２項記載のセンサ。 ５ 電子回路がすべての送信および受信回路５を
含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第１
項ないし第４項のいずれか１項に記載のセンサ。 ６ 複数個の超音波変換器３，３．１，３．２…
…が変換器アレーとして基板２の上に構成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
し第５項のいずれか１項に記載のセンサ。 ７ 少なくとも１つの超音波変換器１０３が合成
樹脂箔３１，３１ａ，３１ｂ，３２を介して積み
重ねられた複数個の圧電セラミツクス箔３３，３
３ａ，３３ｂを有する変換器であり、圧電セラミ
ツクス箔および合成樹脂箔がそれぞれ外側に合成
樹脂箔３１，３２を有する１つの箔パツクを形成
していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
ないし第６項のいずれか１項に記載のセンサ。 ８ 合成樹脂箔３１，３１ａ，３１ｂ，３２が圧
電セラミツクス箔３３，３３ａ，３３ｂの外縁を
越えて延びていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項ないし第７項のいずれか１項に記載のセ
ンサ。 ９ 基板２の上に位置する電子回路５、少なくと
も１つの超音波変換器３，……および基板２が１
つの保護外被４１により包まれており、当該変換
器のそれぞれ外側の合成樹脂箔３２の基板２と反
対側の表面は、超音波の送出および受信を妨げな
いように、保護外被により包まれておらず、また
供給電圧の供給および信号出力のための端子６，
６ａ，７が保護外被４１を通して外に導き出され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
いし第８項のいずれか１項に記載のセンサ。 １０ 圧電セラミツクス箔３３，３３ａ，３３ｂ
の接続形成がそれぞれ隣接する合成樹脂箔３１，
３２，３１ａ，３１ｂの金属化により行われてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
第９項のいずれか１項に記載のセンサ。 １１ 接続用の層１３７，１３８が変換器の側面
に設けられており、これらの層１３７，１３８が
基板表面上に設けられている導電帯９，１０と厚
膜回路技術によりはんだ付け１０９，１１０され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
いし第１０項のいずれか１項に記載のセンサ。 １２ １つのアレーに対して少なくとも１つの圧
電セラミツク箔が少なくとも多数の変換器３，…
…に対して一体であり、また当該の圧電セラミツ
クス箔１３３の変換器に割り当てられる個々の部
分の間に音響的減結合のための切り込み５１が設
けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項ないし第１１項のいずれか１項に記載のセン
サ。 １３ 箔３１，３２，３１ａ，３１ｂの合成樹脂
材料が主として炭化水素および（または）ケイ化
水素から成るポリマーの形式の材料であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１２項
のいずれか１項に記載のセンサ。 １４ 液体中での超音波送出に用いられることを
特徴とすることを特徴とする特許請求の範囲第１
項ないし第１３項のいずれか１項に記載のセン
サ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3439168 | 1984-10-25 | ||
| DE3439168.1 | 1984-10-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61103400A JPS61103400A (ja) | 1986-05-21 |
| JPH0511713B2 true JPH0511713B2 (ja) | 1993-02-16 |
Family
ID=6248780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60237157A Granted JPS61103400A (ja) | 1984-10-25 | 1985-10-23 | 超音波検出センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4656384A (ja) |
| EP (1) | EP0182140B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61103400A (ja) |
| DE (1) | DE3570325D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1985-10-23 EP EP85113466A patent/EP0182140B1/de not_active Expired
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