[發(fā)明專利]超聲波傳感器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710193354.2
• 申請(qǐng)日: 2007-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101196415A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伊藤雅彥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G01F1/66
• 分類號(hào): G01F1/66;G01P5/24
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 陸錦華;黃啟行

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高超聲波傳感器的音響性能的耦合層。

背景技術(shù)

以往，在超聲波傳感器等中使用的耦合層的制造方法有如下方法：例如，如圖6(a)所示，在容器19內(nèi)混入微球20和樹(shù)脂21后，如圖6(b)所示，連同該容器19設(shè)置于離心分離器22內(nèi)而使其驅(qū)動(dòng)。然后，如圖6(c)所示，在玻璃微球20和樹(shù)脂21的混合物中，利用比重差分離為主要成分為比重較小的玻璃微球的第一樹(shù)脂層21a、和僅由比重較大的樹(shù)脂層組成的第二樹(shù)脂層21b，在容器19內(nèi)的下部形成由僅由樹(shù)脂層21組成的第二樹(shù)脂層21b，在容器19內(nèi)的上部形成主要成分為玻璃微球20的第一樹(shù)脂層21a，然后，僅取出主要成分為玻璃微球20的第一樹(shù)脂層21a而作為耦合部件，對(duì)其進(jìn)行加工后作為耦合層(參照專利文獻(xiàn)1)。

并且，公知有如下的方法：代替樹(shù)脂21而使用氧化物類陶瓷等無(wú)機(jī)材料，并代替玻璃微球而使用氣泡，由此形成在陶瓷中具有多個(gè)氣孔的陶瓷多孔體(參照專利文獻(xiàn)2)。

耦合層為了將超聲波傳播到空氣中，需要降低耦合層的音響阻抗，為此，為了在樹(shù)脂層中穩(wěn)定地保持氣泡，考慮配合由玻璃組成形成的中空球體，為了進(jìn)而使音響阻抗降低而提高超聲波的傳播效率，考慮形成空氣氣泡而制成耦合層的構(gòu)想。

專利文獻(xiàn)1：日本專利第2634161號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利2001-261463號(hào)公報(bào)

但是，在現(xiàn)有的該制造方法中，由于形成在玻璃微球的周圍附著樹(shù)脂的第一樹(shù)脂層和主要成分僅為比重較大的樹(shù)脂的第二樹(shù)脂層時(shí)，用于耦合部件的只是第一樹(shù)脂層，剩下的第二樹(shù)脂層被廢棄，因而可從制造出的耦合部件采取的部分有限，因而耦合部件的生產(chǎn)效率較低的制造方法。

并且，為了在無(wú)機(jī)類材料中形成具有穩(wěn)定的氣泡直徑的氣泡，使用混合器等在漿液中導(dǎo)入氣泡，但在如耦合部件一樣具有一定長(zhǎng)度的棒形狀中注入漿液的情況下，因注入作業(yè)使好不容易導(dǎo)入的氣泡消失，耦合部件中的氣泡直徑分布變得不均，從而在從耦合部件取出一定厚度的耦合層中，不能得到具有均勻的氣泡直徑的耦合層，作為耦合層的空氣的氣泡直徑不穩(wěn)定，因而不能通過(guò)耦合層將超聲波有效地傳播到空氣中，因而存在作為超聲波傳感器的輸出因各個(gè)耦合層而不同的的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明用于解決上述現(xiàn)有的問(wèn)題，提供一種作為耦合層而在無(wú)機(jī)類材料中穩(wěn)定地控制空孔直徑(氣泡直徑)的耦合部件。

為了解決上述現(xiàn)有的問(wèn)題，本發(fā)明的超聲波傳感器，在外殼內(nèi)收容壓電體，該壓電體通過(guò)從端子經(jīng)由導(dǎo)電體施加電壓而輸出規(guī)定的超聲波，在上述外殼的頂部設(shè)置耦合層而可得到穩(wěn)定的超聲波的輸出，其中，在將無(wú)機(jī)粉末材料調(diào)整為主要成分的漿液中混合內(nèi)包液化氣體的熱膨脹性樹(shù)脂，將由此得到的含中空球體樹(shù)脂的漿液凝膠化后施行規(guī)定的熱處理，使?jié){液中的中空球體樹(shù)脂膨脹而構(gòu)成耦合部件，該耦合部件形成了具有規(guī)定粒徑的中空球狀粒子，在該耦合部件的中空球狀粒子內(nèi)形成有機(jī)玻璃的干燥凝膠，從而由內(nèi)包均勻的玻璃球體的陶瓷多孔體構(gòu)成上述耦合層。

根據(jù)上述發(fā)明，通過(guò)提供實(shí)施第一加熱工序和第二加熱工序的2階段的加熱工序，能夠得到不破壞空孔而在耦合部件中含有空孔直徑均勻的空孔的陶瓷多孔體，所述第一加熱工序，在耦合部件內(nèi)部配合因一定范圍的加熱膨脹而體積增加的熱膨脹性中空球體，并且在制作耦合部件時(shí)，使熱膨脹性中空球體膨脹；所述第二加熱工序，使無(wú)機(jī)材料燒成硬化。

本發(fā)明的超聲波傳感器，由于能夠?qū)Ⅰ詈蠈觾?nèi)的空孔直徑控制在一定范圍內(nèi)，因而能夠簡(jiǎn)單且穩(wěn)定地實(shí)施向無(wú)機(jī)材料導(dǎo)入空孔的方法，并且使耦合部件中的空孔直徑在一定范圍內(nèi)，因而還可以提高由此取出的耦合層的生產(chǎn)率。搭載有在該耦合層中形成有機(jī)玻璃來(lái)使音響阻抗進(jìn)一步降低的耦合層的超聲波傳感器，耦合層內(nèi)的空孔直徑均勻，因而在耦合層內(nèi)傳播的超聲波音速一定，音響阻抗穩(wěn)定，由此耦合層的不同引起的超聲波輸出的不同也較少，能夠使超聲波傳感器輸出的可靠性提高，在搭載該超聲波傳感器的流體計(jì)測(cè)裝置中也能夠顯著提高其生產(chǎn)穩(wěn)定性。

第一發(fā)明的超聲波傳感器，在外殼內(nèi)收容壓電體，該壓電體通過(guò)從端子經(jīng)由導(dǎo)電體施加電壓而輸出規(guī)定的超聲波，在上述外殼的頂部設(shè)置耦合層而可得到穩(wěn)定的超聲波的輸出，其特征在于，在將無(wú)機(jī)粉末材料調(diào)整為主要成分的漿液中混合內(nèi)包液化氣體的熱膨脹性樹(shù)脂，將由此得到的含中空球體樹(shù)脂的漿液凝膠化后施行規(guī)定的熱處理，使?jié){液中的中空球體樹(shù)脂膨脹而構(gòu)成形成了具有規(guī)定的粒徑的中空球狀粒子的耦合部件，在該耦合部件的中空球狀粒子內(nèi)形成有機(jī)玻璃的干燥凝膠，從而由內(nèi)包均勻的玻璃球體的陶瓷多孔體構(gòu)成上述耦合層。