专利名称：空中超声波传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在空气中发射超声波或接收在空气中传播来的超声波的空中超声波传感器。
背景技术：
使用了压电元件的空中超声波传感器被利用在检测障碍物的障碍物检测系统等中。在这样的障碍物检测系统中，从空中超声波传感器向空气中发射超声波，被发射的超声波被障碍物等反射，在空气中传播，重新被空中超声波传感器接收，从而检测障碍物。为了增加依靠空中超声波传感器的超声波的传播距离，提高超声波的输出声压即可。并且，作为提高输出声压的方法，有为了取得空中超声波传感器的声阻抗和空气的声阻抗的匹配而使用声匹配层的方法。作为一个例子，有在空中超声波传感器的壳体部设置低密度区域、将该低密度区域作为声匹配层的空中超声波传感器(例如参考专利文献I)。在该专利文献I中发表了在壳体部内收纳压电振子且在振子的超声波发射面设置声匹配层的空中超声波传感器。并且，该空中超声波传感器在壳体部成形时，在压电振子的安装部形成低密度区域，将该低密度区域作为声匹配层。在专利文献I所示的空中超声波传感器中，压电振子被安装在壳体部，该安装部是在壳体部成形时所形成的低密度区域。并且，壳体部的低密度区域的声阻抗比其他区域更低，因此作为声匹配层进行工作，可以提高空中超声波传感器的输出声压。由于输出声压与超声波的传播距离相对应，因此通过提高输出声压，可以使超声波的传播距离变长。在先技术文献专利文献专利文献1:日本特开平1-190097号公报
发明内容
发明所要解决的课题但是，现有技术存在以下问题。专利文献I所示的空中超声波传感器如上所述，在壳体部成形时形成声匹配层。因此，一旦形成空中超声波传感器，就唯一地决定了输出声压即超声波的传播距离。因此，在欲根据空中超声波传感器的使用用途或设置地点等改变输出声压(超声波的传播距离)的情况下，每次都需要重新形成能得到所需要的输出声压(超声波的传播距离)的声匹配层。其结果，在生产成本方面出现问题。另外，如上所述，一旦形成空中超声波传感器，就唯一地决定了输出声压(超声波的传播距离)，因此还出现不能对输出声压(超声波的传播距离)进行微调的问题。本发明是为了解决上述课题而形成的，目的在于得到结构简单、能根据使用用途或设置地点等容易设定变更输出声压(超声波的传播距离)的空中超声波传感器。用于解决课题的手段
本发明的空中超声波传感器,具备:在轴向的一端具有开口部且在另一端具有底面的有底筒状壳体，和固定安装在有底筒状壳体的内侧底面上的压电振子；其中，还具备:在轴向的两端具有开口部的无底筒状壳体，和固定安装在无底筒状壳体的开口部的一端上的薄膜；无底筒状壳体与有底筒状壳体嵌合，而且具有能沿着有底筒状壳体的侧壁移动的结构。发明的效果根据本发明的空中超声波传感器，固定安装了薄膜的无底筒状壳体与固定安装了压电振子的有底筒状壳体嵌合，而且无底筒状壳体形成为可沿着有底筒状壳体的侧壁移动的结构，由此，可以得到结构简单、能根据使用用途或设置地点等容易设定变更输出声压(超声波的传播距离)的空中超声波传感器。
图1是表不本发明第一实施方式的空中超声波传感器的概略图。图2是表不本发明第一实施方式的空中超声波传感器中的有底筒状壳体的外侧底面与薄膜的距离跟输出声压的关系的图。图3是表不本发明第二实施方式的空中超声波传感器的概略图。图4是表示本发明第三实施方式的空中超声波传感器的概略图。
具体实施例方式以下利用附图就本发明的空中超声波传感器的优选实施方式进行说明。另外，在以下的图中，对相同的构成要素标注相同的附图标记。第一实施方式图1是表示本发明第一实施方式的空中超声波传感器的概略图。图1 (a)是侧视图，图1 (b)是俯视图，图1 (c)是图1 (b)所不的A-A’处的首I]视图。图1所不的空中超声波传感器10构成为具备:有底筒状壳体1、压电振子2、输入输出端子3a、3b、薄膜4以及无底筒状壳体5。有底筒状壳体I是在轴向的一端具有开口部且在另一端具有底面的壳体。另外，压电振子2被固定安装在有底筒状壳体I的内侧底面。另外，空中超声波传感器10具有输入输出端子3a、3b。另外，无底筒状壳体5的两端开口，在一端的开口部固定安装薄膜4，另一端的开口部与有底筒状壳体I嵌合。在这里，本发明的空中超声波传感器10的技术特征在于，无底筒状壳体5形成为可沿着有底筒状壳体I的侧壁Ia移动的结构。输入输出端子3a与有底筒状壳体I连接。另一方面,输入输出端子3b连接于压电振子2的与有底筒状壳体I粘接的面的相反面。有底筒状壳体I和无底筒状壳体5例如由利用玻璃布强化过的刚性较高的树脂或者铝等金属构成。另外，压电振子2例如由PZT或钛酸钡等压电陶瓷构成，是形成为圆盘形的部件。另外，薄膜4例如由氯乙烯等合成树脂材料构成。在第一实施方式的空中超声波传感器10中，从信号源(未图不)向输入输出端子3a、3b提供规定频率的信号。然后，压电振子2通过该信号的施加，主要在直径方向伸缩地振动。这样，通过压电振子2振动，有底筒状壳体I进行振动，进而使固定安装在无底筒状壳体5上的薄膜4进行振动,超声波从薄膜4的发射面4a向空中发射。如上所述，在本发明中，固定安装了薄膜4的无底筒状壳体5与固定安装了压电振子2的有底筒状壳体I嵌合，且形成为可沿着有底筒状壳体I的侧壁Ia移动的结构。因此，可以使有底筒状壳体I的外侧底面Ib与薄膜4的距离变化。即，可以使存在于有底筒状壳体I的外侧底面Ib与薄膜4之间的空气层6的厚度变化。在这里，薄膜4和有底筒状壳体I的外侧底面Ib与薄膜4之间的空气层6 —起作为声匹配层发挥作用。并且，可以根据空气层6的厚度来使声阻抗进行变化。图2是表示本发明第一实施方式的空中超声波传感器10中、有底筒状壳体I的外侧底面Ib与薄膜4的距离跟输出声压的关系的图。另外，在图2中表示假设氯乙烯作为薄膜4时的关系。如图2所示，随着有底筒状壳体I的外侧底面Ib与薄膜4的距离变大，输出声压变大。另外，当厚度为t (在图2中为0.27mm)时，输出声压出现峰值，而一旦厚度进一步大于t，则输出声压再次变小。即，通过使有底筒状壳体I的外侧底面Ib与薄膜4的距离进行变化，可以使输出声压进行变化。与从空中超声波传感器10发射的超声波的传播距离相对应，当输出声压变高时，超声波的传播距离就变长。因而，通过使有底筒状壳体I的外侧底面Ib与薄膜4的距离进行变化，可以使超声波的传播距离进行变化。如上所述，根据第一实施方式的空中超声波传感器，固定安装有薄膜的无底筒状壳体与空中超声波传感器嵌合，而且，使无底筒状壳体具有可沿着有底筒状壳体的侧壁移动的结构。其结果，由于可以自由设定有底筒状壳体的外侧底面与薄膜之间的距离，因此，可以得到结构简单、可按照使用用途或设置地点等自由设定输出声压(超声波的传播距离)的空中超声波传感器。第二实施方式在第二实施方式中，就将无底筒状壳体5形成为可沿着有底筒状壳体I的侧壁Ia移动的结构的具体手段进行说明。图3是表示本发明第二实施方式的空中超声波传感器的概略图。图3 (a)是侧视图，图3 (b)是俯视图，图3 (c)是图3 (b)所不的A-A’处的首I]视图。图3所示的空中超声波传感器10构成为具备:有底筒状壳体1、压电振子2、输入输出端子3a、3b、薄膜4以及无底筒状壳体5。另外，有底筒状壳体I和无底筒状壳体5以外的结构与上述的第一实施方式中的图1的结构相同，故省略说明。在第二实施方式的空中超声波传感器10中，在有底筒状壳体I的外侧面和无底筒状壳体5的内侧面设置螺旋状槽7，有底筒状壳体I与无底筒状壳体5的关系成为阳螺纹和阴螺纹的关系。因此，通过使有底筒状壳体I或无底筒状壳体5旋转，可以使无底筒状壳体5沿着有底筒状壳体I的侧壁Ia移动。如上所述,根据第二实施方式的空中超声波传感器，具有在有底筒状壳体的外侧面和无底筒状壳体的内侧面具备螺旋状槽这样的简单结构，从而可使无底筒状壳体沿着有底筒状壳体的侧壁移动，使有底筒状壳体的外侧底面与薄膜的距离进行变化。其结果，可以实现结构简单、能按照使用用途或设置地点等自由设定输出声压(超声波的传播距离)的空中超声波传感器。
第三实施方式在第三实施方式中，就为了根据使用用途或设置地点等再现性更好地得到所需要的输出声压(所需要的超声波的传播距离)而将无底筒状壳体5与有底筒状壳体I的位置关系可视化的结构进行说明。图4是表示本发明第三实施方式的空中超声波传感器的概略图。图4 (a)是侧视图，图4 (b)是俯视图，图4 (c)是图4 (b)所不的A-A’处的首I]视图。图4所示的空中超声波传感器10构成为具备:有底筒状壳体1、压电振子2、输入输出端子3a、3b、薄膜4以及无底筒状壳体5。另外，有底筒状壳体I以外的结构与上述的第一实施方式相同，故省略说明。在第三实施方式的空中超声波传感器10中，在有底筒状壳体I的外侧面设置刻度8，借助该刻度8可以目视识别有底筒状壳体I的外侧底面Ib与薄膜4的距离。根据事先求出的有底筒状壳体I的外侧底面Ib与薄膜4的距离跟输出声压(或超声波的传播距离)的关系来决定该刻度8。如上所述,根据第三实施方式的空中超声波传感器，具有在有底筒状壳体的外侧面设置了刻度的结构，可以容易地将有底筒状壳体I相对于无底筒状壳体5的相对位置调整成用于根据使用用途或设置地点等得到所需要的输出声压(所需要的超声波的传播距离)的位置。其结果，可以实现结构简单、能按照使用用途或设置地点等自由设定输出声压(超声波的传播距离)的空中超声波传感器，而且可以提高输出声压或超声波的传播距离的再现性。另外，在第三实施方式的图4中，就在前面的第一实施方式的图1的结构上附加了刻度8的情况进行了说明。但是，第三实施方式并不限定于这样结构。也可以在前面的第二实施方式的图3的结构上附加刻度8，可以同时实现位置调整的容易化以及输出声压(超声波的传播距离)的再现性。
权利要求
1.一种空中超声波传感器，具备: 在轴向的一端具有开口部且在另一端具有底面的有底筒状壳体，和 固定安装在所述有底筒状壳体的内侧底面上的压电振子；其特征在于，还具备: 在轴向的两端具有开口部的无底筒状壳体，和 固定安装在所述无底筒状壳体的所述开口部的一端上的薄膜； 所述无底筒状壳体与所述有底筒状壳体嵌合，而且具有能沿着所述有底筒状壳体的侧壁移动的结构。
2.根据权利要求1所述的空中超声波传感器，其特征在于，在所述有底筒状壳体的外侧面以及所述无底筒状壳体的内侧面设有螺旋状槽，兼作能够进行所述嵌合以及所述移动的结构。
3.根据权利要求1或2所述的空中超声波传感器，其特征在于，在所述有底筒状壳体的侧壁，设有能够目视识别所述有底筒状壳体的底面与所述薄膜的距离的刻度。
全文摘要
得到结构简单、可按照使用用途或设置地点等容易设定变更输出声压(超声波的传播距离)的空中超声波传感器。空中超声波传感器(10)具备在轴向的一端具有开口部且在另一端具有底面的有底筒状壳体(1)、和固定安装在有底筒状壳体的内侧底面上的压电振子(2)，还具备在轴向的两端具有开口部的无底筒状壳体(5)和固定安装在无底筒状壳体的开口部的一端上的薄膜(4)，无底筒状壳体(5)与有底筒状壳体(1)嵌合，且具有可沿着有底筒状壳体的侧壁(1a)移动的结构。
文档编号H04R17/00GK103180755SQ20108006976
公开日2013年6月26日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者井幡光词, 木村友则, 井上悟 申请人:三菱电机株式会社