JPH054396Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、空中に超音波を放射したり、逆に空
中に放射された超音波を受波する機能を有する超
音波マイクロフオン等に適用される回路内蔵型超
音波センサーに関するものである。

〈従来技術〉 第４図に示すように、この種の回路内蔵型超音
波センサーは公知である。

かかる従来構成のものは、有底筒状ケース１の
底面部２ａの外面を送受波面として、その内面に
表裏に電極４ａ，４ｂを形成してなる圧電素子３
を一体に貼着し、さらに該ケース１の側筒部２ｂ
の内周面に段部５を形成して、該段部５にプリン
ト基板７を貼着している。さらにプリント基板７
の下面にはトランジスタ、抵抗、コンデンサ等の
送受波回路部品８を搭載している。そして、前記
電極４ａ，４ｂをリード線１０によりプリント基
板７に接続して、該プリント基板７上の導電路を
介して送受波回路部品８と接続するとともに、有
底筒状ケース１の開口部を遮断する遮蔽板１２か
らケース１内に挿入された電線１３の所要導線
を、プリント基板７上の導電路に接続し、該導電
路を介して、送受波回路部品８と接続するように
してなるものである。

かかる構成の回路内蔵型超音波センサーは、外
部の送受波回路と接続する必要がないために、セ
ンサーとしての纏りが良いという利点がある。

〈考案が解決しようとする問題点〉 ところで、この種の回路内蔵型超音波センサー
は、送受波回路部品８を収納する必要から有底筒
状ケース１の側筒部２ｂが長くなる。

そしてこのため、送受波面となる底面部２ａ
と、側筒部２ｂとを一体的に構成してあるから、
圧電素子３を貼着した底面部２ａからの振動によ
り、該側筒部２ｂも共振し、この結果、残響時間
が長くなり、切れの良い送受波信号を得ることが
できないという欠点があつた。

第５図は、第４図の基本構成のものにあつて有
底筒状ケース１の底面部２ａの外径を45mmφ、側
筒部２ｂの長さを33mmとしたものを用いて、共振
インピーダンスと、周波数との関係を調べたもの
である。この共振インピーダンス波形にあつて、
立上がり部は反共振周波数を示すものであり、底
面部２ａによる反共振ｘの両側には側筒部２ｂに
よる反共振ｙ，ｙが表れることが示される。そし
て、このため、この構成のものを近接スイツチに
用いると、側筒部の共振系の影響でパルス応答が
悪くなり、近距離の測定ができなくなる。従つ
て、この構成のものは近接スイツチとしては用い
ることができなかつた。

本考案は、前記従来構成の欠点を改良すること
を目的とするものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本考案の回路内蔵型超音波センサーは、中空筒
状ケースの内部に、音響整合部材の一面に圧電素
子を貼着してなる音響変換要素を、ケース開口部
から該音響整合部材の送受波面が露出するように
して配置し、かつその周縁を音響遮蔽リングを介
して、ケースの開口部周縁と、保持部材間で挟持
し、さらにケースの内部に前記音響変換要素とと
もに超音波送受波回路を構成する電気回路要素を
収納したことを特徴とするものである。

〈作用〉 送受波面を構成する音響整合部材と、ケースと
が別体となつている。また音響整合部材の一面に
圧電素子を貼着してなる音響変換要素は、音響遮
蔽リングを介して、ケース側に保持されている。
このため、ケースが音響変換要素に対して音響的
に遮断される。従つて、音響整合部材の振動がケ
ースに伝播せず、該ケースの側筒部の共振による
弊害が除去される。

〈実施例〉 第１図について本考案の一実施例を説明する。

２０ａは回路内蔵型超音波センサーの一実施例
であつて、金属製等の中空筒状ケース２１の内部
に、超音波送受波回路が収納されて構成されてい
る。

ここで、前記中空筒状ケース２１は円筒状をし
ており、第１図上面に開口部２２を有する。さら
にケース２１の内部中央には、プリント基板２３
が中仕切板として固定されている。そして前記開
口部２２の周縁２４と、プリント基板２３間に
は、音響変換要素２５と、押え板２６とが収納さ
れている。前記押え板２６は音響変換要素２５の
保持部材の役割をするものである。

前記音響変換要素２５は、その上面を中央が膨
隆した送受波面とした音響整合部材２７の内面
に、上下に電極２９ａ，２９ｂが形成された圧電
素子２８を貼着してなるものであつて、その周縁
には段鍔部３０が形成されている。

前記音響整合部材２７の構成は、発泡性プラス
チツク材料や、エポキシ樹脂の内部にガラスバル
ーン、シラスバルーンを無数分散させたもの等、
共振インピーダンスが空気に近く、空気との整合
を容易に図り得るものが好適である。

また前記押え板２６は、その周縁の筒状部の内
部に中板３１が連成された形状をしており、その
中央に形成した透孔３２に、前記圧電素子２８の
電極２９ａ，２９ｂと、プリント基板２３上の導
電路とを接続する導線３３が挿通されている。

前記音響整合部材２７の段鍔部３０上には音響
遮蔽リング３５が嵌着され、さらに押え板２６の
筒状部上端に形成された環状溝内にも音響遮蔽リ
ング３６が嵌合され、プリント基板２３と周縁２
４間で、音響変換要素２５、押え板２６が密接状
に収納された状態で、前記音響変換要素２５の段
鍔部３０は音響遮蔽リング３５，３６に弾接さ
れ、前記圧電素子２８は開口部２２から外部に露
出した状態を保持される。

前記音響遮蔽リング３５，３６はシリコンゴム
等の合成ゴムのほか、厚み方向に弾力のある金属
製リング等から選択され得る。

さらに前記中空筒状ケース２１内にあつて、プ
リント基板２３の下面側には、トランジスタ、抵
抗、コンデンサ等の送受波回路部品３７が搭載さ
れ、中空筒状ケース２１の下面を遮断する遮閉板
３８からケース１内に挿入された電線３９の所要
導線を、プリント基板２３上の導電路に接続し、
送受波回路部品３７と接続するようにしてなるも
のである。

そしてかかる構成の超音波センサー２０ａは、
送波器として機能する場合には、電線３９から送
受波回路部品３７を経由して圧電素子２８の電極
２９ａ，２９ｂに所定周波数の交番電圧が印加さ
れると、音響整合部材２７が振動し、その送受波
面から超音波を放射する。また超音波センサー２
０ａが受波器として機能する場合には、音響整合
部材２７の送受波面から受波した反射波は圧電素
子２８により信号電圧に変換され、送受波回路部
品３７で所要の信号処理がなされて、電線３９か
ら出力が取出される。

この構成にあつて、音響整合部材２７は音響遮
蔽リング３５，３６により中空筒状ケース２１側
と音響的に遮断されている。このため、音響整合
部材２７に振動を生じても、中空筒状ケース２１
側に伝達されず、該ケース２１による共振が生じ
なくなる。

第３図は前記超音波センサー２０ａにあつて、
第４図の従来装置と同一外形としたものの共振イ
ンピーダンスと周波数との関係を示すものであ
る。そして、この共振インピーダンス波形にあつ
て、第５図で表れる反共振ｙ，ｙが消去され、反
共振ｘのみが明瞭に表れることが確認された。

第２図は、第二実施例の超音波センサー２０ｂ
を示す。

尚、前記実施例と同一構成部材は、図中同一符
合を付して、その説明を省略する。

ここで、音響変換要素４０を構成する音響整合
部材４１は、その周縁を上下に長くして筒側部４
２を形成してなり、その内面に圧電素子２８を貼
着するとともに、前記筒側部４２の下端を蓋板４
３で覆い、蓋板４３から電極２９ａ，２９ｂと接
続する導線３３を挿通させている。また蓋板４３
の下面には、さらに封止材４４を塗着して音響整
合部材４１内の水密性を高めている。

また前記音響整合部材４１が上下に高くなつた
のに伴い、押え板４５もその上部を除去して短尺
としている。

そしてかかる構成にあつても、音響整合部材４
１は、その周部上縁の段鍔部３０に、周縁２４と
の間で音響遮蔽リング３５が嵌着され、筒側部４
２と押え板４５間には音響遮蔽リング３６が配設
され、該音響整合部材４１周縁に音響遮蔽リング
３５，３６が圧接し、而て、音響変換要素４０は
中空筒状ケース２１と音響的に遮断されながら保
持されることとなる。

そして、この装置による共振インピーダンス波
形も、第５図とほぼ同じであることが推察され
る。

その他、前記各実施例にあつて、押え板２６，
４５は音響変換要素２５，４０の保持部材の役割
をするものであるが、この押え板２６，４５を除
去して、プリント基板２３を保持部材の役割を果
すものとして設計することもできる。この場合に
は、音響遮蔽リング３６は、プリント基板２３の
周縁上に、直接または適宜の固定部材を介して配
設される。

〈考案の効果〉 本考案は、上述のように、中空筒状ケース内に
音響変換要素を収納して、音響遮蔽リングにより
周縁を保持し、音響変換要素と該中空筒状ケース
とを音響的に遮断して、ケースの残響を可及的に
除去したものであるから、クリアーな入出力信号
が送受することができ、このため、近接スイツチ
等にも好適に利用することができ、その適用の範
囲を拡大し得る優れた効果がある。その他、中空
筒状ケースと、音響整合部材とを別体としている
ので、該音響整合部材の外径等に影響されない
で、ケースの外径を定めることができるから、設
計が容易である等の効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第一実施例を示す縦断側面
図、第２図は第二一実施例を示す縦断側面図、第
３図は第一実施例の共振インピーダンス波形を示
すグラフである。また第４図は従来装置を示す縦
断側面図、第５図はその共振インピーダンス波形
を示すグラフである。 ２０ａ、２０ｂ……超音波センサー、２１……
中空筒状ケース、２２……開口部、２３……プリ
ント基板、２５，４０……音響変換要素、２６，
４５……押え板、２７，４１……音響整合部材、
２８……圧電素子、３５，３６……音響遮蔽リン
グ、３７……送受波回路部品。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １） 中空筒状ケースの内部に、音響整合部材の
   一面に圧電素子を貼着してなる音響変換要素
   を、ケース開口部から該音響整合部材の送受波
   面が露出するようにして配置し、かつその周縁
   を音響遮蔽リングを介して、ケースの開口部周
   縁と、保持部材間で挟持し、さらにケースの内
   部に前記音響変換要素とともに超音波送受波回
   路を構成する電気回路要素を収納したことを特
   徴とする回路内蔵型超音波センサー。 ２） 前記保持部材が、音響変換要素と、電気回
   路要素を搭載するプリント基板間の押え板であ
   ることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の回路内蔵型超音波センサー。