JPS6022705Y2 - 超音波送受波器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は超音波送受波器に関し、特に振動体の外周面
とハウジングとの間の空隙で発生する超音波の多重反射
を除去し、残留振動が短時間に消滅する超音波送受波器
を提供しようとするものである。

従来より第１図に示すような超音波送受波器が使われて
いる。

図中１は例えば圧電素子によって構成された超音波振動
子、２はこの超音波振動子１を支持し、且つ振動子・・
１の放射面積を大きくするための振動体である。

この振動体２は一般に樹脂材にてキャップ状に形成され
そのキャップ状の底面に振動子１が例えば接着剤により
固定される。

キャップ状の振動体２の底面は振動子１の振動面より大
きく形成され放射面積と及び受波面積を大きくし、小さ
い面積の振動子１によって送受波感度が高い超音波送受
波器を得るようにしている。

３はこのキャップ状振動体２を支持するハウジングを示
す。

このハウジング３もキャップ状に形成されその底面に防
振手段４を介してキャップ状振動体２が取付けられる。

このような構造によって振動子１が励振されることによ
りキャップ状振動体２の底面が振動し、その外側面２ａ
が放射面とされて超音波が送波され、またこの放射面に
入射した超音波を受波し振動子１かその受波した超音波
に対応した電気信号を出力する。

尚キャップ状振動体２の内部にはポツテング材を充填す
ることもある。

従来の超音波送受波器ではキャップ状振動体２とハウジ
ング３とが同一軸芯上に配置され、振動体２の外周面と
ハウジング３の内周面がほぼ平行している。

このため振動子１が励振され振動体２の底面の表側の面
２ａより目的とする方向に超音波が放射される。

これと同時に振動体２の周壁もわずかではあるが振動す
る。

この周壁の振動により振動体２の外周面からハウジング
３の内周面に向って超音波が放射され、その超音波がハ
ウジング３の内周面で反射し再び振動体２の外周面で反
射する。

振動体２の外周面とハウジング３の内周面はほぼ平行し
て作られているため一旦発生した超音波は振動体２の外
周面とハウジング３の内周面との間で反射を繰返し多重
反射状態となる。

この多重反射は振動子１を励振し終った時点から成る時
間を経過しないと減衰しない。

いわゆる残留振動として残ってしまう。

一方例えば超音波レベル計或は液面計等では超音波の反
射からその超音波が液面において反射してくる時間を計
測し超音波送受波器と液面までの距離を測定するもので
ある。

このため残留振動が成るレベルまで低下しないうちに反
射波が受波されると受波信号と残留振動との区別が付き
難い。

このため残留振動が生じる超音波送受波器では短距離の
測定ができない欠点がある。

換言すれば残留振動の残留時間によって測定できる最短
距離が決まり短距離の測定を行うには残留振動の残留時
間を短かくしなければならない。

残留振動の残留時間を短かくする一つの方法としてキャ
ップ状振動体２とハウジング３の間に防振材を充填する
構造にすることが考えられるが、このような構造にした
場合はキャップ状振動体２が振動し難くなり、励振エネ
ルギを太しくしなければならなくなる不都合が生じる。

この考案の目的は短時間に残留振動が消滅する超音波送
受波器を提供するにある。

この考案ではキャップ状振動体２の外周面とハウジング
３の内周面との間において空隙を設けると共に、この空
隙同一位置で反射を繰返す多重反射を抑圧する手段を設
けるものである。

以下にこの考案の一実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

第２図はこの考案の一実施例を示す。

この図において第１図と対応する部分には同一符号を附
しその重複説明は省略するが、この図において５はキャ
ップ状振動体２の外周面とハウジング３の内周面との間
で同一位置で超音波が反射を繰返す多重反射を抑圧する
手段を示す。

つまりこの例ではハウジング３の内周面にその開口面に
向って漸次直径が大となるテーパ面を形成し、このテー
パ面によって多重反射抑圧手段５を構成した場合を示す
。

このようにテーパ面から成る多重反射抑圧手段５を設け
ることによって振動体２の外周面から放射された超音波
は図に点線で示すようにテーパ面において反射を繰返す
うちにハウジング３の外部に放出される。

よって短時間に残留振動を消滅することができる。

尚第２図ではハウジング３の内周面にテーパ面を形成し
たが、振動体２の外周面にテーパ面を形成してもよい。

この場合にはキャップ状振動体２の外周面はその底面に
向うに従って漸次直径が小さくなるようなテーパ面とす
るとよい。

第３図はこの考案の他の実施例を示す。

この例ではハウジング３の内周面に凹凸を形成し、この
凹凸面によって多重反射抑圧手段５を構成した場合を示
す。

この凹凸はリング状の突条又は雌ネジのネジ山によって
形成してもよく、また連続した突条でなくとも多数の突
起又は穴等によって凹凸面を形成してもよい。

またハウジング３の内周面ではなく振動体２の外周面側
に形成してもよく、また双方に形成してもよい。

このように振動体２の外周面又はハウジング３の内周面
の何れか一方又は双方に凹凸面を形成することにより振
動体２の外周面から放射される超音波は凹凸面によって
散乱され壁面間の同一位置で反射を繰返すような多重反
射が発生することを防止できる。

よってこの場合にも残留振動を短時間に消滅させること
ができる。

尚凹凸面の山の高さ及び山と山の間の間隔等は超音波の
波長λに近い値がよい。

例えば波長入の数分のｌから数倍程度の寸法がよい。

第４図はこの考案の更に他の実施例を示す。

この例ではハウジング３の内周面に例えばグラスウール
或はスポンジ状体のような吸音材を取付け、この吸音材
によって多重反射抑圧手段５を構成した場合を示す。

このように吸音材によって多重反射抑圧手段５を構成し
ても上述と同様にキャップ状振動体２とハウジング３の
間において超音波が同一位置で反射を繰返す多重反射を
抑圧することができ、残留振動が短時間に消滅する超音
波送受波器を得ることができる。

以上説明したようにこの考案によれば短時間に残留振動
を消滅させることができる超音波送受波器を得ることが
でき、この結果例えば短距離の超音波レベル計或は液面
計その他の距離測定装置を作ることができその効果は実
用に当って頗る大である。

また振動体２の外周とハウジング３の内周との間に間隔
を形成したから振動体２は小さな励振エネルギによって
大きく振動する。

よって小さいパワーで大きな超音波を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の超音波送受波器を説明するための断面図
、第２図はこの考案の一実施例を示す断面図、第３図及
び第４図はこの考案の他の実施例を示す断面図である。 １：振動子、 ２：キャップ状振動体、 ３：ハウ ジング、 ５：多重反射抑圧手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. キャップ状振動体内に振動子が固定されその振動体がハ
   ウジング内に保持された超音波送受波器において、上記
   振動体の外周面とハウジングの内周面との間に空隙を形
   成すると共にこの空隙内においてほぼ同一位置間で反射
   を繰返す超音波の多重反射を抑圧する手段を上記ハウジ
   ングの内周面と振動体の外周面の何れか一方又は双方に
   設けて威る超音波送受波器。