[发明专利]超声波换能器

说明书

技术领域

本发明涉及超声波换能器(ultrasonic transducer)，特别是涉及作为汽车的倒车声纳(back sonar)使用的超声波换能器。

背景技术

图15是表示成为本发明的背景的超声波换能器的一个例子的图解。超声波换能器1包含有底筒状的外侧壳体2。在外侧壳体2的内侧底面安装压电元件3。在外侧壳体2内形成筒状的指向特性控制体4。指向特性控制体4中，如图16所示，例如通过形成六边形的通孔，从而形成厚壁部和薄壁部。该指向特性控制体4与外侧壳体2的侧面和底面紧贴地嵌入外侧壳体22内。在外侧壳体2的开口部一侧嵌入后板(back plate)5，将外侧壳体2的端部折边以固定后板5。在后板5形成2个端子6a、6b，在这些端子6a、6b中连接导线7。一方的端子6a通过后板5上形成的金属层和外侧壳体2与压电元件3的一方一侧连接。此外，另一方的端子6b通过导线8与压电元件3的另一方一侧连接。

该超声波换能器1例如安装在汽车的保险杠(bumper)上，能作为倒车声纳等使用。如果对导线7输入驱动信号，则压电元件3被激励，随之，外侧壳体2的底面振动。据此，在与外侧壳体2的底面正交的朝向放射超声波。这时，根据指向特性控制体4的通孔的形状，决定所放射的超声波的指向性。如果放射的超声波被障碍物反射，则反射波就被超声波换能器1接收，由压电元件3变换为电信号。该电信号经由导线7传递给接收电路，根据超声波的发送和接收的时间差计算到达障碍物的距离。

在该超声波换能器1中，通过使外侧壳体2和指向特性控制体4为不同构件，能容易进行各构件的加工。此外，通过使外侧壳体2和指向特性控制体4为不同构件，能用不同的材料形成各构件。因此，能根据所需的 特性，选择外侧壳体2和指向特性控制体4的材料。

此外，如图17所示，还存在填充了硅树脂9等的超声波换能器。在该超声波换能器1中，外侧壳体2的底面2a和侧面2b由不同构件构成。此外，在后板5的中央部形成通孔，通过该通孔，将连接在压电元件3上的导线8直接引出到外边。而且，在外侧壳体2和指向特性控制体4的内侧填充发泡性的硅树脂9。通过该硅树脂9，吸收从外侧壳体传递的无用的振动。根据必要，按照作为目的的各功能，使各零件为不同个体，能以高精度，廉价地制造超声波换能器1(参照专利文献1)。

在超声波换能器中，由于压电元件的振动，外侧壳体的底面产生振动，放射超声波，这时，在外侧壳体的侧面泄漏振动能量。如果在外侧壳体的侧面泄漏振动能量，则底面的振动能量就减小，向外侧放射的超声波的声压降低。

知道如果由于在外侧壳体的侧面泄漏振动能量，则在外侧壳体会产生高次乱真振动，即使向压电元件的驱动信号变为没有，外侧壳体的振动还会持续。这样的振动称作混响，如果混响长时间持续，则压电元件因混响引起的振动而继续产生电信号，所以基于由障碍物反射的超声波引起的压电元件的振动的电信号会被因混响引起的振动的电信号淹没，无法检测到由障碍物反射的超声波。这样的外侧壳体的振动能被在内部填充的硅树脂等吸收某种程度，但是无法充分吸收无用的振动。特别是如图17所示，外侧壳体的端部一侧与硅树脂直接接触时，能吸收基于高次乱真的振动能量，但是外侧壳体的端部与指向特性控制体不接触，所以无法防止因压电元件而得到的振动能量的泄漏。因此，放射的超声波的声压降低。

因此，本申请人在以前提出的特愿2005-262742号中，提出用比外部壳体密度更高的金属材料构成内部壳的发明。即，密度高的材料是声阻抗大的材料，这样的材料是难以振动的材料，所以通过用声阻抗大的材料形成内部壳，能减少振动能量向外侧壳体的侧面的泄漏，能提高被放射的超声波的声压。可是，这时，如果外部壳体的端部与内部壳体不接触，则在内部壳体的端部会产生混响。

专利文献1：特开2001-128292号公报

发明内容

因此，本发明的主要目的在于，提供能放射声压高的超声波，并且混响特性良好的超声波换能器。

本发明是一种超声波换能器，包括：有底、筒状的帽状体；形成在帽状体的底面的压电元件；由比帽状体的材料的声阻抗大的材料形成，按照在帽状体内，与包含帽状体的端部在内的侧面紧贴的方式形成的内部框体；以及按照与帽状体的侧面的至少一部分直接接触的方式填充在内部框体内的减振材料。