超声波发生装置制造方法
【专利摘要】本发明提供高声压、且相对于温度变化等而输出声压稳定的超声波发生装置。超声波发生装置(100)具备：超声波发生元件(1)，其具备框体(2)、第1压电振荡器(3)和第2压电振荡器(4)，通过第1压电振荡器(3)和第2压电振荡器(4)以相同的频率且彼此以反相位进行振动的压曲音叉振动模式来放出超声波；壳体(盖部件8)，其具备收容超声波发生元件1的超声波放出口(8b)；第1声音路径(R1)，从第1压电振荡器(3)的振动面(F1)附近至超声波放出口(8b)附近；和第2声音路径(R2)，从第2压电振荡器(4)的振动面(F2)附近至超声波放出口(8b)附近，表示第1压电振荡器(3)以及第2压电振荡器(4)的振动频率(驱动信号的频率)与从超声波放出口(8b)放出的超声波的输出声压之间的关系的频率-声压特性，具有低频率侧的峰值和高频率侧的峰值，低频率侧的峰值与高频率侧的峰值的频率之差为10kHz以上。
【专利说明】超声波发生装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及超声波发生装置，更详细而言涉及相对于高声压、且温度变化等而输出声压稳定的超声波发生装置。
【背景技术】
[0002]近来，作为正确的距离测量方法，利用了超声波的距离测量方法被有效应用。在该方法中，从超声波发生装置放出超声波，由超声波麦克风装置检测碰到被测量物而从被测量物反射回的超声波，根据从放出至检测为止所需的时间，来算出到被测量物的距离。
[0003]例如，专利文献I (JP特开2004-297219号公报)中公开了一种在壳体安装有压电振荡器的超声波发生装置。再者，专利文献I的装置构成为以一个装置兼用作超声波发生装置和超声波麦克风装置的超声波传感器装置。
[0004]图10中表示专利文献I公开的超声波发生装置(超声波传感器装置)200。图10是超声波发生装置200的剖视图。超声波发生装置200由在壳体101安装了第I压电振荡器102、与第I压电振荡器102反相位地进行振动用于抵消不必要的振动的第2压电振荡器103的构造所构成。在壳体101、第I压电振荡器102、第2压电振荡器103分别连接有引线104。此外，壳体101内的空间被柔软性填充材料105填满。
[0005]在利用这种的超声波发生装置的距离测量方法中，为了使得测量结果更为正确，或者为了使得可测量距离更长，提高超声波发生装置的输出声压是有用的。
[0006]但是，在超声波发生装置200中，提高输出声压也存在界限。即，为了提高输出声压，必需增大压电振荡器的极化、或者增大通至压电振荡器的电力，但压电振荡器的极化中存在界限，此外若使得通入的电力过大，则压电振荡器会超过破坏界限，因此在提高输出声压时存在界限。
[0007]此外，近来对于电子设备/装置的小型化的要求较为强烈，但为了使得超声波发生装置小型化，若谋求压电振荡器的小型化，则存在输出声压变低这一问题。因此，还存在难以实现超声波发生装置的小型化的这一问题。
[0008]为此，本 申请人:致力于输出声压高的超声波发生装置的开发，成功开发出了由特定的构造构成的输出声压高的超声波发生装置。对于该超声波发生装置，已经进行了专利申请(PCT / JP2011 / 68095等)，但是在本件专利申请的时间点，其尚未被公开。
[0009]图11表示本 申请人:已经进行了专利申请(未公开)的超声波发生装置300的概要。图11是超声波发生装置300的剖视图。其中，图11简化了详细部分，而示意性进行表
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[0010]超声波发生装置300具备超声波发生元件201。
[0011]超声波发生元件201具备框体202、第I压电振荡器203、和第2压电振荡器204。在框体202的中央部形成有贯通孔，在框体202的下侧的主面接合第I压电振荡器203，在框体202的上侧的主面接合第2压电振荡器204。
[0012]第I压电振荡器203和第2压电振荡器204，被施加相同频率的驱动信号，彼此以反相位进行振动。S卩，超声波发生元件201通过压曲音叉振动模式(buckling tuning-forkvibration mode)进行振动，从第I压电振荡器203以及第2压电振荡器204分别发生超声波。
[0013]超声波发生装置300还具备由基板207和盖部件208构成的壳体。超声波发生元件201按照在超声波发生元件201与基板207之间形成有间隙的方式，通过导电性粘结剂等的衬垫部件209被安装在基板207。并且，在基板207接合盖部件208。盖部件208具备超声波放出口 208b，该超声波放出口 208b将由第I压电振荡器203以及第2压电振荡器204产生的超声波放出至外部。
[0014]在此，通过在第I压电振荡器203与基板207之间形成的间隙、以及在超声波发生元件201的外周面与由基板207和盖部件208构成的壳体的内周面之间所形成的间隙，构成了声音路径R201。由第2压电振荡器204与盖部件208之间所形成的间隙，构成了声音路径R202。并且，在超声波发生元件201被驱动时，由第I压电振荡器203产生的超声波经由声音路径R201，由第2压电振荡器204产生的超声波经由声音路径R202，分别到达超声波放出口 208b，两者被合成而得到的输出声压高的超声波从超声波放出口 208b被放出至外部。
[0015]在先技术文献
[0016]专利文献
[0017]专利文献I JP特开2004-297219号公报
[0018]发明的概要
[0019]发明要解决的课题
[0020]但是，在上述的由本 申请人:进行了专利申请(未公开)的超声波发生装置300中，在频率-声压特性中，由于在距输出声压极大的频率比较近的频率处存在输出声压极小的区域，因此存在因组装精度、部件的公差、温度变化等而输出声压有时会急剧变低的这一问题。
[0021]图12表示超声波发生装置300的频率-声压特性。根据图12可知，在40kHz附近存在输出声压极大的声压的峰值(以下称为“低频率侧的峰值Lp”)，在46kHz附近存在输出声压极大的声压的峰值(以下称为“高频率侧的峰值Hp”)，在低频率侧的峰值Lp与高频率侧的峰值Hp之间存在输出声压极小的区域(以下称为“无音区域Ns”)。再者，频率-声压特性是通过FEM (有限要素法)对距离超声波发生装置20cm的位置处的声压进行计算而得到的(本申请文件中其他的“频率-声压特性”的曲线也相同)。不过，为了使得共鸣的影响度清楚，假定振荡器的振幅在整个频率范围一定，因此振荡器的共振的影响没有被反映出。
[0022]低频率侧的峰值Lp是通过使第I压电振荡器203的振动面附近为波腹、使超声波放出口 208b为波节而发生空气的共鸣所形成的。此时，在第I压电振荡器203中发生在声音路径R201中传播的超声波、与在第2压电振荡器204中发生在声音路径R202中传播的超声波为同相位。
[0023]此外，无音区域Ns是在第I压电振荡器203中发生在声音路径R201中传播的超声波、与在第2压电振荡器204中发生在声音路径R202中传播的超声波为反相位所形成的。
[0024]此外，使第2压电振荡器204的振动面附近为波腹，使衬垫部件209附近为波节，通过发生空气的共鸣，由此形成高频率侧的峰值Hp。该共鸣本身是在超声波发生装置300的内部所产生的，但由于超声波放出口 208b附近成为开放端，因此从超声波放出口 208b放出输出声压比较高的超声波。再者，此时，由第I压电振荡器203产生在声音路径R201中传播的超声波、与由第2压电振荡器204产生在声音路径R202中传播的超声波成为反相位。
[0025]超声波发生装置300的超声波发生元件201以输出声压最大的低频率侧的峰值Lp的频率被驱动，由此最有效地放出超声波。但是，如上述，由于低频率侧的峰值Lp的频率与无音区域Ns的频率比较近，因此存在因组装精度、部件公差、温度变化等而输出声压急剧变低的这一问题。
【发明内容】
[0026]用于解决课题的手段
[0027]本发明是为了解决上文所述的本 申请人:已经提出专利申请(未公开)的超声波发生装置的问题而提出的。作为其方案，本发明的超声波发生装置，具备:超声波发生元件，其具备在中央部形成有沟槽以及贯通孔的至少一方的框体、在框体的一个主面进行接合的平板状的第I压电振荡器、和在框体的另一个主面进行接合的平板状的第2压电振荡器，通过第I压电振荡器和第2压电振荡器以相同的频率且彼此以反相位进行振动的压曲音叉振动模式来放出超声波；壳体，其收容超声波发生元件，具备一个或者多个超声波放出口 ；第I声音路径，从第I压电振荡器的振动面附近至超声波放出口附近，由超声波发生元件和壳体的内面构成；和第2声音路径，从第2压电振荡器的振动面附近至超声波放出口附近，由超声波发生元件和壳体的内面构成，表示第I压电振荡器以及第2压电振荡器的振动频率与从超声波放出口放出的超声波的输出声压之间的关系的频率-声压特性具有低频率侧的峰值和高频率侧的峰值，低频率侧的峰值与高频率侧的峰值的频率之差为IOkHz以上。
[0028]发明的效果
[0029]本发明的超声波发生装置中，由于表示第I压电振荡器以及第2压电振荡器的振动频率与从超声波放出口放出的超声波的输出声压的关系的频率-声压特性具有低频率侧的峰值与高频率侧的峰值，低频率侧的峰值与高频率侧的峰值的频率之差被设定为IOkHz以上，因此即便使用环境的温度变化等，输出声压也不会急剧变低，能够维持稳定的输出声压。
[0030]此外，本发明的超声波发生装置的超声波发生元件具备第I压电振荡器和第2压电振荡器，两者以压曲音叉振动模式被驱动，两者所产生的超声波被合成之后输出，因此能够放出高输出声压的超声波。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是表示本发明的实施方式涉及的超声波发生装置100的立体图。
[0032]图2是表示本发明的实施方式涉及的超声波发生装置100的剖视图，表示图1的虚线X-X部分。
[0033]图3是表示本发明的实施方式涉及的超声波发生装置100中使用的超声波发生元件I的分解立体图。
[0034]图4是表示本发明的实施方式涉及的超声波发生装置100的驱动状态的说明图。[0035]图5是表示本发明的实施方式涉及的超声波发生装置100的频率-声压特性的曲线。
[0036]图6是表示在超声波发生装置中使2个声压的峰值的频率之差变化的情况下的各频率-声压特性的曲线。
[0037]图7是表示在超声波发生装置中使2个声压的峰值频率之差变化的情况下的各温度-声压特性的曲线。
[0038]图8是表示在超声波发生装置中使超声波放出口的大小变化的情况下的各频率-声压特性的曲线。
[0039]图9是表示在超声波发生装置中使压电振荡器的大小变化的情况下的各频率-声压特性的曲线。
[0040]图10是表示现有的超声波发生装置200的剖视图。
[0041]图11是表示本 申请人:已经提出专利申请(未公开)的超声波发生装置300的简易剖视图。
[0042]图12是表示本 申请人:已经提出专利申请(未公开)的超声波发生装置300的频率-声压特性的曲线。
【具体实施方式】
[0043]以下，利用附图来说明用于实施本发明的方式。
[0044]图1、图2表示本发明的实施方式涉及的超声波发生装置100。其中，图1是立体图，图2是表示图1的虚线X-X部分的剖视图。此外，图3表示超声波发生装置100中使用的超声波发生元件I。其中，图3是分解立体图。
[0045]超声波发生装置100具备超声波发生元件I。
[0046]超声波发生元件I具备:框体2、第I双压电晶片(bimorph)型压电振荡器3、和第2双压电晶片型压电振荡器4。在框体2的中央部形成有贯通孔2a。并且，在框体2的下侧的主面，通过粘结剂5a接合第I双压电晶片型压电振荡器3，在框体2的上侧的主面，通过粘结剂5b接合第2双压电晶片型压电振荡器4。S卩，成为框体2的贯通孔2a被第I双压电晶片型压电振荡器3和第2双压电晶片型压电振荡器4堵塞的构造。超声波发生元件I例如由320 μ m左右的厚度构成。
[0047]框体2例如由陶瓷构成(现在采用玻璃环氧)，厚度为200pm左右。贯通孔2a的直径例如为2.4mm左右。再者，也可以取代贯通孔2a而在框体2的中央部分形成沟槽。即，框体2并不限于闭合的环状的构造体，也可以是在一部分打开的环状的构造体。
[0048]第I双压电晶片型压电振荡器3具备例如由锆钛酸铅(PZT)等构成的矩形、平板状的压电陶瓷3a。并且，在压电陶瓷3a的内部形成内部电极3b，在压电陶瓷3a的两个主面分别形成外部电极3c、3d。内部电极3b、外部电极3c、3d例如由Ag、Pd构成。内部电极3b在压电陶瓷3a的相邻的2个角部被引出。另一方面，夕卜部电极3c、3d在没有引出内部电极3b的、压电陶瓷3a的相邻的2个角部分别被引出。第I双压电晶片型压电振荡器3的厚度为例如60 μ m左右。
[0049]第2双压电晶片型压电振荡器4也与第I双压电晶片型压电振荡器3同样，具备由例如PZT等构成的矩形、平板状的压电陶瓷4a，在压电陶瓷4a的内部形成内部电极4b，在压电陶瓷4a的两个主面分别形成有外部电极4c、4d。内部电极4b，外部电极4c、4d也由例如Ag、Pd构成。并且，内部电极4b在压电陶瓷4a的相邻的2个角部被引出。外部电极4c、4d在没有引出内部电极4b的、压电陶瓷4a的相邻的2个角部分别被引出。第2双压电晶片型压电振荡器4的厚度也例如为60 μ m左右。
[0050]第I双压电晶片型压电振荡器3的压电陶瓷3a、以及第2双压电晶片型压电振荡器4的压电陶瓷4a分别在内部被极化。再者，在压电陶瓷3a中，在外部电极3c与内部电极3b之间、在内部电极3b与外部电极3d之间，极化方向相同。同样，在压电陶瓷4a中，在外部电极4c与内部电极4b之间、在内部电极4b与外部电极4d之间，极化方向相同。另一方面，在压电陶瓷3a的外部电极3c与内部电极3b之间、以及内部电极3b与外部电极3d之间、在压电陶瓷4a的外部电极4c与内部电极4b之间、以及内部电极4b与外部电极4d之间，极化方向相反。
[0051]并且，在超声波发生元件I的4个角部分别形成有引出电极6a、6b、6c、6d。相邻的2个引出电极6a、6b都分别与压电陶瓷3a的内部电极3b以及压电陶瓷4a的内部电极4b电连接。另一方面，剩余的相邻的2个引出电极6c、6d都分别与压电陶瓷3a的外部电极3c、3d、以及压电陶瓷4a的外部电极4c、4d电连接。(引出电极6a、6d在图2中示出，但引出电极6b、6c省略了图示，在任意的图中部没有示出。)引出电极6a、6b、6c、6d由例如Ag构成。
[0052]超声波发生装置100还具备由基板7和盖部件8构成的壳体。
[0053]基板7由例如玻璃环氧构成，呈矩形且平板状。在基板7的上侧的主面，形成有多个焊盘电极(未图示)。并且，在这些的焊盘电极，通过由导电性粘结剂构成的衬垫部件9分别接合超声波发生元件I的引出电极6a、6b、6c、6d，由此在基板7搭载了超声波发生元件I。超声波发生元件I与基板7之间设有一定的间隙，而被搭载于基板7。
[0054]盖部件8由例如镍银构成，形成用于收容超声波发生元件I的开口 8a，还在天板部分形成有矩形的超声波放出口 8b。超声波放出口 8b的个数是任意的，但在本实施方式中形成有4个超声波放出口 8b。盖部件8在开口 8a中收容了超声波发生元件I之后，开口 8a的周缘通过例如粘结剂(未图示)接合在基板7的上侧的主面。超声波发生元件I在与盖部件8之间设有一定的间隙，被搭载于基板7。
[0055]超声波发生装置100通过在超声波发生元件I与由基板7和盖部件8构成的壳体的内面之间所形成的间隙，形成有第I声音路径Rl以及第2声音路径R2。第I双压电晶片型压电振荡器3具有与壳体的内面相对置的振动面F1。第2双压电晶片型压电振荡器4具有与壳体的内面相对置的振动面F2。从第I双压电晶片型压电振荡器3的振动面Fl至超声波放出口 8b形成第I声音路径Rl。从第2双压电晶片型压电振荡器4的振动面F2至超声波放出口 8b形成第2声音路径R2。
[0056]再者，由于超声波发生元件I在4个角部通过衬垫部件9而与基板7接合，因此不会阻碍从超声波发生元件I放出的超声波的传播。
[0057]在此，说明本实施方式涉及的超声波发生装置100的驱动状态(超声波发生元件I的驱动状态)。
[0058]图4 (A)、图4 (B)表示对超声波发生装置100的超声波发生元件I施加了规定频率的驱动信号的状态。[0059]构成超声波发生元件I的第I双压电晶片型压电振荡器3以及第2双压电晶片型压电振荡器4，如上述那样形成内部电极3b、4b和外部电极3c、3d、4c、4d，由于如上述那样被极化，因此通过施加驱动信号，以相同的频率且彼此以反相位进行振动，反复图4(A)以及图4(B)所示的状态。即，超声波发生元件I通过压曲音叉振动模式进行振动，从第I双压电晶片型压电振荡器3、以及第2双压电晶片型压电振荡器4分别放出超声波。
[0060]并且，从第I双压电晶片型压电振荡器3放出的超声波经由第I声音路径Rl而被传播至超声波放出口 Sb。此外，从第2双压电晶片型压电振荡器4放出的超声波经由第2声音路径R2而被传播至超声波放出口 8b。并且，这些超声波在超声波放出口 8b附近被合成使得提高输出声压，被放出至外部。这样，在本发明的超声波发生装置中，由于从2个压电振荡器放出的超声波进行合成，因此能够向外部放出高输出声压的超声波。
[0061]图5表示本实施方式涉及的超声波发生装置100的频率-声压特性。频率表示对超声波发生元件1(第I双压电晶片型压电振荡器3、第2双压电晶片型压电振荡器4)所施加的驱动信号的频率。声压表示从超声波放出口 8b放出的超声波的输出声压。再者，频率-声压特性如上述那样是基于FEM的计算值。其中，由于为了使得共鸣的影响度变得清楚而假定振荡器的振幅在整个频率范围一定，因此没有反映出振荡器的共振的影响。
[0062]根据图5可知，在超声波发生装置100的频率-声压特性，输出声压成为极大的声压的峰值即低频率侧的峰值Lp存在于40kHz附近，输出声压成为极大的声压的峰值即高频率侧的峰值Hp存在于50.5kHz附近，输出声压成为极小的区域即无音区域Ns存在于49kHz附近。
[0063]通过使第I双压电晶片型压电振荡器3的振动面Fl附近为波腹、使超声波放出口8b为波节，而发生空气的共鸣，由此形成低频率侧的峰值Lp。此时，在超声波发生装置100中，第I双压电晶片型压电振荡器3的振动面Fl附近的声压最高，超声波放出口 Sb附近的声压最低。再者，在第I双压电晶片型压电振荡器3中发生在第I声音路径Rl中传播的超声波、和在第2双压电晶片型压电振荡器4中发生在第2声音路径R2中传播的超声波为同相位。
[0064]此外，在第I双压电晶片型压电振荡器3中发生在第I声音路径Rl中传播的超声波、和在第2双压电晶片型压电振荡器4中发生在第2声音路径R2中传播的超声波为反相位，由此形成无音区域Ns。
[0065]此外，通过使第2双压电晶片型压电振荡器4的振动面F2附近为波腹、使衬垫部件9附近为波节，而发生空气的共鸣，由此形成高频率侧的峰值Hp。尽管该共鸣本身是在超声波发生装置100的内部发生的，但是由于超声波放出口 Sb附近处于开放端，因此从超声波放出口 8b放出声压比较高的超声波。此时，在超声波发生装置100中，第2双压电晶片型压电振荡器4的振动面F2附近的声压最高，衬垫部件9附近的最低。再者，在第I双压电晶片型压电振荡器3中发生在第I声音路径Rl中传播的超声波、和在第2双压电晶片型压电振荡器4中发生在第2声音路径R2中传播的超声波为反相位。
[0066]通过以输出声压最大的低频率侧的峰值Lp即40kHz附近的频率来驱动超声波发生装置100(超声波发生元件I)，可最有效地放出超声波。
[0067]本发明中，低频率侧的峰值Lp与高频率侧的峰值Hp的频率之差被设定为IOkHz以上。本实施方式中，低频率侧的峰值Lp与高频率侧的峰值Hp的频率之差被设定为10.5kHz。这样一来，无音区域Ns的频率与驱动超声波发生装置100 (超声波发生元件I)的驱动信号的频率充分分离，因此即便使用环境的温度变化等，也不会引起输出声压急剧变低。
[0068]再者，在使用环境的温度变化时，超声波发生装置的输出声压发生变化的理由如下述那样。即，尽管超声波发生装置的输出声压因在超声波发生装置的声音路径中发生的空气的共鸣而受到较大的影响，但是发生共鸣的频率因声速而变化，声速因温度而变化。即，由于声速(m / s)以331.5+0.61t(t:摄氏温度)表示，因此例如使用环境的温度变低时，声速变慢，低频率侧的峰值Lp、无音区域Ns、高频率侧的峰值Hp的各频率也整体变低。但是，由于当初被设定为低频率侧的峰值Lp附近的频率的、用于驱动超声波发生装置100 (超声波发生元件I)的驱动信号的频率即便使用环境的温度发生变化也不变，因此其结果驱动信号的频率接近无音区域Ns的频率，输出声压急剧变低。
[0069]图6表示由与本实施方式同样的构造所构成的超声波发生装置中的、使得低频率侧的峰值Lp与高频率侧的峰值Hp的频率之差发生变化的情况下的各频率-声压特性。根据图6可知，在低频率侧的峰值Lp与高频率侧的峰值Hp的频率之差为5.5kHz或8.0kHz的情况下，驱动超声波发生装置的驱动信号的频率(低频率侧的峰值Lp附近的频率)与无音区域Ns的频率较近。相对于此，在低频率侧的峰值Lp与高频率侧的峰值Hp的频率之差为10.5kHz或14.0kHz的情况下，驱动超声波发生装置的驱动信号的频率(低频率侧的峰值Lp附近的频率)与无音区域Ns的频率充分分离。
[0070]图7表示由基于本实施方式的构造所构成的超声波发生装置中的、使得低频率侧的峰值Lp与高频率侧的峰值Hp的频率之差发生变化的情况下的各温度处的声压变化量。图7中将使用环境的温度为25°C时的超声波发生装置的输出声压作为基准。
[0071]根据图7可知，在低频率侧的峰值Lp与高频率侧的峰值Hp的频率之差为5.5kHz或8.0kHz的情况下，在使用环境的温度降低时，与其他例子相比输出声压大幅降低。例如，在低频率侧的峰值Lp与高频率侧的峰值Hp的频率之差为5.5kH的情况下，在使用环境的温度降低至20°C以下时，与其他例子相比，输出声压大幅降低。此外，在低频率侧的峰值Lp与高频率侧的峰值Hp的频率之差为8.0kHz的情况下，在使用环境的温度降低至0°C以下时，与其他例子相比，输出声压大幅降低。考虑这是因为:使用环境的温度降低，由此无音区域Ns的频率接近驱动信号的频率(低频率侧的峰值Lp附近的频率)，从而输出声压降低。
[0072]与此相对，在低频率侧的峰值Lp与高频率侧的峰值Hp的频率之差为10.5kHz或14.0kHz的情况下，即便使用环境的温度降低，输出声压的降低与两者之差为5.5kHz或8.0kHz的情况相比也较小。考虑这是因为:即便使用环境的温度降低，而由此无音区域Ns的频率接近驱动信号的频率(低频率侧的峰值Lp附近的频率)，但是由于两者频率充分分离，因此输出声压没有降低。
[0073]以上，根据本发明可知，如果将低频率侧的峰值Lp与高频率侧的峰值Hp的频率之差设定为IOkHz以上，则即便使用环境的温度变化等，输出声压也不降低，可获得稳定的输
出声压。
[0074]接下来，说明将本发明的低频率侧的峰值Lp与高频率侧的峰值Hp的频率之差设定为IOkHz以上的方法。本发明中，为了将低频率侧的峰值Lp与高频率侧的峰值Hp的频率之差设定为IOkHz以上，只要调整(设计)构成超声波发生装置的部件、部位的尺寸，使得低频率侧的峰值Lp的频率与高频率侧的峰值Hp的频率分别成为期望值即可。
[0075]通过调整从第I双压电晶片型压电振荡器3的振动面Fl附近至超声波放出口 Sb附近为止的声音路径(第I声音路径Rl)的长度、超声波放出孔8b的大小或形状等，由此低频率侧的峰值Lp能够设定为所期望的频率。具体而言，通过将从第I双压电晶片型压电振荡器3的振动面Fl附近至超声波放出口 Sb附近为止的声音路径(第I声音路径Rl)设定得较长，由此能够使低频率侧的峰值Lp的频率向低频段侧移动。此外，通过将超声波放出孔8b的大小设定得较小，由此能够使得低频率侧的峰值Lp的频率向低频段侧移动。
[0076]此外，通过调整超声波发生元件I或壳体的大小，由此能够将高频率侧的峰值Hp设定为所期望的频率。具体而言，通过将超声波发生元件I或壳体设定得较大，由此能够使得高频率侧的峰值Hp的频率向低频段侧移动。
[0077]图8表示在由与本实施方式同样的构造构成的超声波发生装置中使超声波放出口的大小变化的情况下的各频率-声压特性。再者，在此，超声波放出口在俯视下成为正方形的基础上，改变超声波放出口的一边的长度，其他的尺寸被设定为一定。根据图8可知，随着将超声波放出口的一边的长度从1.6mm减短至1.4mm、进而从1.4mm减短至1.2mm来减小超声波放出口，低频率侧的峰值Lp的频率与高频率侧的峰值Hp的频率向低频段侧移动。
[0078]此外，图9表示在由与本实施方式同样的构造所构成的超声波发生装置中使得第I双压电晶片型压电振荡器以及第2双压电晶片型压电振荡器(即超声波发生元件)的大小变化的情况下的各频率-声压特性。再者，在此，第I双压电晶片型压电振荡器以及第2双压电晶片型压电振荡器在俯视下设定为正方形的基础上，改变其中一边的长度，而其他的寸法被设定为一定。根据图9可知，随着将第I双压电晶片型压电振荡器以及第2双压电晶片型压电振荡器的一边的长度从3.2mm变长至3.3_、进而从3.3mm变长至3.4_、进而从3.4_变长至3.5mm,低频率侧的峰值Lp的频率与高频率侧的峰值Hp的频率向低频段侧移动。考虑这是因为:通过增大各压电振荡器从而增大超声波发生元件时，各共鸣的路径变长，各共鸣的频率降低。
[0079]再者，在通过调整超声波发生元件或壳体的大小从而使得高频率侧的峰值Hp的频率移动时，低频率侧的峰值Lp的频率也移动。具体而言，在通过调整超声波发生元件或壳体的大小从而使得高频率侧的峰值Hp的频率向低频段侧移动时，低频率侧的峰值Lp的频率也向低频段侧移动。即，在为了使高频率侧的峰值Hp的频率移动而调整构成超声波发生装置的部件或部位的尺寸时，对低频率侧的峰值Lp的频率也会带来影响。因此，对于高频率侧的峰值Hp的频率与低频率侧的峰值Lp的频率的调整，优选不仅调整超声波发生元件或壳体的大小，还组合超声波放出孔的大小或形状等。具体而言，例如也可以通过调整超声波放出孔的大小或形状等从而调整低频率侧的峰值Lp与高频率侧的峰值Hp的频率之差，并且通过调整超声波发生元件或壳体的大小，从而调整低频率侧的峰值Lp的频率。
[0080]通过例如下面的方法来制造由上述构造构成的本发明的实施方式涉及的超声波发生装置100。
[0081]首先，制作第I双压电晶片型压电振荡器3、以及第2双压电晶片型压电振荡器4。具体而言，准备由规定的形状构成的多个压电陶瓷生片(green sheet),在它们的表面将用于形成内部电极3b、4b、外部电极3c、3d、4c、4d的导电膏印刷成规定的形状。接下来，对规定的压电陶瓷生片彼此进行层叠、加压之后，以规定的轮廓进行烧成，从而得到形成了内部电极3b、外部电极3c、3d的第I双压电晶片型压电振荡器3、以及形成了内部电极4b、外部电极4c、4d的第2双压电晶片型压电振荡器4。再者，也可以在对层叠的压电陶瓷生片进行烧成之后，通过印刷或者溅射等来形成外部电极3c、3d、4c、4d。
[0082]接下来，准备制作成预先规定的形状的框体2，在框体2的两个主面利用粘结剂5a、5b分别接合第I双压电晶片型压电振荡器3和第2双压电晶片型压电振荡器4，得到超声波发生元件I。
[0083]接下来，在超声波发生元件I的4个角部例如利用溅射等的技术形成引出电极6a、6b、6c、6d0
[0084]接下来，准备预先制作成规定形状的基板7和盖部件8，在利用导电性粘结剂9将超声波发生元件I搭载于基板7之后，利用粘结剂(未图示)在基板7的上侧的主面接合盖部件8，以完成超声波发生装置100。
[0085]以上，说明了本发明的第I实施方式涉及的超声波发生装置100的构造、驱动状态、制造方法的一例。但是，本发明的超声波发生装置并不限定于上述的内容，可沿着发明的主旨进行各种变更。
[0086]例如，构成超声波发生元件I的第I以及第2振荡器也可以取代第I以及第2双压电晶片型压电振荡器3、4，例如也可以是单压电晶片型压电振荡器或多压电晶片型压电振荡器等其他种类的振荡器。
[0087]符号的说明
[0088]1:超声波发生元件
[0089]2:框体
[0090]2a:贯通孔
[0091]3:第I双压电晶片型压电振荡器
[0092]4:第2双压电晶片型压电振荡器
[0093]3a、4a:压电陶瓷
[0094]3b、4b:内部电极
[0095]3c、3d、4c、4d:外部电极
[0096]5a，5b:粘结剂
[0097]6a、6b、6c、6d:引出电极
[0098]7:基板
[0099]8:盖部件
[0100]8a:开口
[0101]8b:超声波放出口
[0102]9:衬垫部件
[0103]100:超声波发生装置
[0104]Fl:第I双压电晶片型压电振荡器3的振动面
[0105]F2:第2双压电晶片型压电振荡器4的振动面
[0106]Rl:第I声音路径
[0107]R2:第2声音路径。
【权利要求】
1.一种超声波发生装置，其具备: 超声波发生元件，其具备在中央部形成有沟槽以及贯通孔的至少一方的框体、接合在所述框体的一个主面的平板状的第I压电振荡器、和接合在所述框体的另一个主面的平板状的第2压电振荡器，通过所述第I压电振荡器和所述第2压电振荡器以相同的频率且彼此以反相位进行振动的压曲音叉振动模式来放出超声波； 壳体，其收容所述超声波发生元件，具备一个或者多个超声波放出口 ； 第I声音路径，从所述第I压电振荡器的振动面附近至所述超声波放出口附近，由所述超声波发生元件和所述壳体的内面构成；和 第2声音路径，从所述第2压电振荡器的振动面附近至所述超声波放出口附近，由所述超声波发生元件和所述壳体的内面构成， 所述超声波发生装置的特征在于， 表示所述第I压电振荡器以及所述第2压电振荡器的振动频率与从所述超声波放出口放出的超声波的输出声压之间的关系的频率-声压特性具有低频率侧的峰值和高频率侧的峰值， 所述低频率侧的峰值与所述高频率侧的峰值的频率之差为IOkHz以上。
2.根据权利要求1所述的超声波发生装置，其特征在于， 所述壳体由基板和盖部件构成，该基板搭载所述超声波发生元件，该盖部件具有收容所述超声波发生元件且周缘与所述基板接合的开口， 所述超声波发生元件借助多个衬垫部件空出一定的间隔而搭载于所述基板， 所述一个或者多个超声波放出口形成在所述盖部件。
3.根据权利要求1或2所述的超声波发生装置，其特征在于， 所述第I压电振荡器接合在所述框体的下侧的主面，所述第2压电振荡器接合在所述框体的上侧的主面。
4.根据权利要求1至3任一项所述的超声波发生装置，其特征在于， 所述频率-声压特性在所述低频率侧的峰值与所述高频率侧的峰值之间具有输出声压成为极小的无音区域。
5.根据权利要求1至4任一项所述的超声波发生装置，其特征在于， 所述低频率侧的峰值是通过使所述第I压电振荡器的振动面附近为波腹、使所述超声波放出口附近为波节的空气的共鸣而形成的。
6.根据权利要求2至5任一项所述的超声波发生装置，其特征在于， 所述高频率侧的峰值是通过使所述第2压电振荡器的振动面附近为波腹、使所述衬垫部件附近为波节的空气的共鸣而形成的。
7.根据权利要求1至6任一项所述的超声波发生装置，其特征在于， 所述第I压电振荡器以及所述第2压电振荡器是多压电晶片型压电振荡器。
8.根据权利要求7所述的超声波发生装置，其特征在于， 所述多压电晶片型压电振荡器是双压电晶片型压电振荡器。
【文档编号】H04R1/28GK103858442SQ201280048590
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年9月20日 优先权日:2011年10月3日
【发明者】山本浩诚, 三谷彰宏 申请人:株式会社村田制作所