JPH089995Y2 - 超音波送受波器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、屋外等で発生する音波
を金属製ケースの内部に設けた圧電素子により受信して
出力信号として抽出する受波器として、または前記圧電
素子が振動子となって超音波を発生させる送波器として
用いられ、例えば自動車の後方検知装置等への適用が可
能な超音波送受波器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の、超音波送受波器は、例えば特
開昭５７ー５６０９９号等に開示されるように公知であ
る。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところで、前記超音波
送受波器を取付部に支持する場合において、送波器とし
て用いる場合には、その基台から取付部に振動漏れを生
じると、出力が低減したり、取付部に振動が発生して、
雑音を生じる等種々の不都合を生じる。また受波器とし
て用いる場合には、前記取付部からの振動が基台を介し
て圧電素子に伝搬して、出力信号にノイズを発生させ、
Ｓ／Ｎ比を低減させる等種々の弊害を生じる。

【０００４】本考案は、可及的にその取付基部と、圧電
素子間の振動を絶縁するとともに、その送信音圧及び受
信感度を良好とすることを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本考案は、基台に二本の
杆状入出力端子を支持してなるベース部に、金属製ケー
スの内面に圧電素子を接合してなるケース部を密閉状に
被着し、前記圧電素子の表裏面の電極と前記入出力端子
とを電気的に接続してなり、強制振動モードによって振
動する周波数領域に適用する超音波送受波器において、
前記ベース部の重さＭ₁ と、ケース部の重さＭ₂ との比
ｆ（＝Ｍ₁ ／Ｍ₂ ）を２以上とし、かつ基台の直径をＤ
とすると、基台の中心から0.40Ｄ〜0.45Ｄの強制振動モ
ードの節の位置で、取付部により周辺支持してなるもの
である。

【０００６】

【作用】後述の実験により明らかなように、強制振動モ
ードではｆ＝１で送信音圧は84dBとなり、ｆ＝２で急峻
に上昇する。また取付部を、基台の中心から0.40Ｄ〜0.
45Ｄ（Ｄ；基台１の直径）の位置に設けることにより、
前記取付部が強制振動モードの節の位置となり、該振動
モードによって振動する周波数領域に最適に適用でき
る。

【０００７】

【実施例】前記構成をさらに詳しく説明する。ベース部
の振動形態は、強制振動モードと、自由振動モードとが
あり、前者は周波数40KHｚ未満で顕著に発生し、後者は
周波数40KHｚ以上で顕著に発生する。また前者にあって
は、基台の直径をＤとすると、その中心から0.40Ｄ〜0.
45Ｄの位置、理論上は 0.417Ｄの位置を節とする振動態
様で屈曲振動する。後者は、該基台の中心から0.30Ｄ〜
0.35Ｄの位置、理論上は0.33Ｄの位置を節として振動す
る。

【０００８】ところで、前記強制振動モードにおいて、
ベース部の重さＭ₁ と、ケース部の重さＭ₂ との重量比
ｆ（＝Ｍ₁ ／Ｍ₂ ）と、その送信音圧及び受信感度との
関係を測った。

【０００９】ここで測定に供した超音波送受波器は、図
１に示す構成のものである。

【００１０】すなわち１は円板状の金属製基台であっ
て、その中心から少し偏位して上下方向の挿入用透孔２
が設けられている。また基台１外面には前記透孔２との
点対称位置に、アース端子となる杆状端子４が突設され
ている。

【００１１】前記透孔２には杆状端子５が挿通し、該透
孔２内に注入したガラスシール６等により基台１と電気
的に絶縁して保持されている。前記した各構成によりベ
ース部Ａが構成される。

【００１２】１０は、下面開放の截頭円錐形金属製ケー
スであり、音波送受部となる截頭部内面にＰＺＴ等の圧
電材料によってなる板状の圧電素子１１がその一面の電
極１２ａを接合して固着され、他面の電極１２ｂをケー
ス内方に臨ませている。また金属製ケース１０の下端周
部には外方へ突出する接合鍔縁１３が形成されている。
前記した各構成によりケース部Ｂが構成される。

【００１３】前記基台１と金属製ケース１０は、前記杆
状端子５と圧電素子１１の電極１２ｂを導線１４により
接続してから、前記接合鍔縁１３を基台１の上周面に溶
接し、前記金属製ケース１０と基台１によってその内部
を水密状に閉鎖される。前記送受波器を取付部Ｃにより
支持するには、例えば図１のように、取付部Ｃの下部に
設けた支持座２０を基台１の中心から0.40Ｄ〜0.45Ｄ位
置に接触させ、さらに前記取付部Ｃの上部に上下方向に
螺合した緊締螺子２１の先端を基台１の中心から0.40Ｄ
〜0.45Ｄ位置に当接させて挟持することにより施され
る。この際、杆状入出力端子４，５と、その接続機器側
間の振動を遮断するために、前記端子４， ５と接続機器
とをリード線２２，２３とか導電性コイル材により電気
的に接続する必要がある。かかる構成において、その重
さ等は次の通りである。

【００１４】『ケース部Ｂ』

【００１５】・重さ； 2.3ｇ（金属製ケース 2.2ｇ，圧
電素子 0.1ｇ）

【００１６】・金属製ケースの材質及び形状；ステンレ
ス鋼製，Ｄ＝18mm, ｂ＝11mm，ｃ＝６mm，ａ＝１mm

【００１７】・圧電素子の材質及び形状；チタン酸ジル
コン酸鉛，直径＝９mm，厚さ＝0.3mm

【００１８】『ベース部Ａ』

【００１９】・重さ；試料イ（ 2.3ｇ），試料ロ（3.45
ｇ），試料ハ（ 4.6ｇ），試料ニ（5.75ｇ），試料ホ
（ 6.9ｇ）

【００２０】・基台の材質及び形状；ステンレス鋼製，
直径＝18mm，厚さは各試料毎にその設定重量に対応して
決定

【００２１】・杆状入出力端子；鉄ーニッケル合金製，
直径１mm，ｅ＝10mm

【００２２】『結果』

【００２３】 各試料イ〜ホをケース部Ａと組合わせ
て、重量比ｆが異なる送受波器を構成し、その送信音圧
を計測した結果、図２のようになった。この結果から示
されるように、強制振動モードではｆ＝１で送信音圧は
84dBとなり、ｆ＝２で急峻に上昇して108dB となり、さ
らにｆ＝２．５で109dB,ｆ＝３で113dB となり、それ以
後重量比ｆの増加とともに漸増する。

【００２４】 重量比ｆと、その受信感度との関係は
図３のようになった。この結果から示されるように、強
制振動モードはｆ＝１で受信感度は−64dBとなりｆ＝
１．５で急峻に上昇して−55dBとなり、さらにｆ＝２で
−53.5，ｆ＝２．５で−52dB, ｆ＝３で−53dBとなり、
それ以後重量比ｆの増加とともに漸増する。

【００２５】かかる結果を総合すれば、重量比ｆ＝２以
上に設定すると、その送受波器の性能は良好となること
が示された。そこで、

【００２６】ａ）前記強制振動モードによって振動する
周波数領域に最適に適用できる構成とするために、取付
部Ｃにより、基台１の中心から0.40Ｄ〜0.45Ｄ（Ｄ；基
台１の直径）の位置で、該基台の周辺から支持する。

【００２７】ｂ）かかる支持形態において、その送信音
圧及び受信感度を最良とするように、前記ベース部の重
さＭ₁ と、ケース部の重さＭ₂ との比ｆ（＝Ｍ₁ ／Ｍ
₂ ）を２以上とする。

【００２８】しかして、上記条件ａ，ｂに基づき、本考
案を構成したものである。

【００２９】

【考案の効果】本考案は、上述したように、前記強制振
動モードによって振動する周波数領域に最適に適用でき
るように、ベース部Ａの重さＭ₁ と、ケース部Ｂの重さ
Ｍ₂ との重量比ｆを２以上として、送受波器の送信音圧
及び受信感度を最良とした。そして一方では、前記強制
振動モードの節の位置で、取付部Ｃにより基台を、その
周辺から支持して、その取付部Ｃと送受波器間の振動を
絶縁し、送波器として用いた場合の取付部Ｃへの振動漏
洩や、受波器として用いた場合の前記取付部Ｃからの振
動伝搬によるＳ／Ｎ比の低下を阻止するようにした。こ
のため、送信音圧及び受信感度が良好でＳ／Ｎ比の高
い、優れた特性を備えた送受波器を提供し得ることとな
る優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の送受波器の一例を示す縦断側面図で
ある。

【図２】 重量比ｆと送信音圧との関係を示すグラフで
ある。

【図３】 重量比ｆと受信感度との関係を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

Ａ ケース部 Ｂ ベース部 Ｃ 取付部 １ 基台 ４，５ 杆状端子 １０ 金属製ケース １１ 圧電素子 ２０ 支持座 ２１ 螺子

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】基台に二本の杆状入出力端子を支持してな
   るベース部に、金属製ケースの内面に圧電素子を接合し
   てなるケース部を密閉状に被着し、前記圧電素子の表裏
   面の電極と前記入出力端子とを電気的に接続してなり、
   強制振動モードによって振動する周波数領域に適用する
   超音波送受波器において、前記ベース部の重さＭ₁ と、
   ケース部の重さＭ₂ との比ｆ（＝Ｍ₁ ／Ｍ₂ ）を２以上
   とし、かつ基台の直径をＤとすると、基台の中心から0.
   40Ｄ〜0.45Ｄの強制振動モードの節の位置で、取付部に
   より周辺支持してなる超音波送受波器。