[發明專利]啞鈴形腔室的超音波換能器

無效

• 申請號: 200810167375.1
• 申請日: 2008-11-12
• 公開（公告）號: CN101740017A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 李世光;吳文中;鄭志強;林嘉宇;賀仁萱;陳俊杉;謝宗霖;蕭文欣
• 申請（專利權）人: 同致電子企業股份有限公司;李世光
• 主分類號: G10K9/22
• 分類號: G10K9/22;G01S7/521;H04R17/00
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 萬學堂;宋迎

技術領域

本發明是關于一種超音波換能器，特別是一種用于檢測物體的存在及/或測量與物體的間距離的超音波換能器，本發明更特別有關于其超音波傳輸涵蓋范圍經造形最佳化的一種超音波換能器裝置。

背景技術

超音波換能器可適用于必須偵測物體的各種應用用途之中。超音波換能器的典型用途包括目標對象的偵測(detection)及測距(range?finding)。，諸如照像機及攝影機聚焦所需的測距，或利用超音波進行車輛后端近接處障礙物的偵測(obstacledetection)，都是常見應用的例子。在多種實例之中，超音波換能器是利用壓電組件(piezoelectric?element)來產生超音波，以供執行此等功能。在大部份的情況的下，同一個超音波換能器常被利用來作為超音波的發射器(ultrasound?transmitter)以及接收器(ultrasound?receiver)的雙重功能裝置。換言之，同一超音波裝置須負責產生被使用作為掃描及/或測距用的超音波，以及接收反射回來的超音波。

不論是處于發射或接收操作模態，一超音波換能器的發散及接收波場的形狀，時常對其應用用途有其重要的影響。例如，在車輛后端外圍監測的用途之中，其發射及接收超音波覆蓋場(ultrasound?wave?coverage?field)兩者，通常需要予以造形(shaping)，以利其達到最佳操作狀態。一般而言，其兩種覆蓋場都需要在水平方向上相對寬廣而在其垂直方向則相對較窄的場形造形。寬闊的水平發射覆蓋場形可以增加有效監測角度范圍，以避免漏失了正進行倒車的車輛其后方的物體。另一方面，較低窄的垂直方向掃描角度，則可以降低被地面反射回來超音波所干擾的可能性。

車輛后端監測系統的超音波換能器的接收操作模態下的覆蓋場形造形，基本上應與其發射模態者相同或相似。在諸如攝影機測距的類的其它應用用途，也有類似的需求。

為了符合上述需求，習知的一種作法是通過提高超音波換能器的工作頻率以圖縮小超音波的垂直場形涵蓋范圍，但卻可能同時也縮小了超音波的水平場形涵蓋范圍。此會加大水平方向的偵測盲區，因此這種作法并不能完全符合實際需求。

另一種習知作法是在超音波換能器的杯形殼體構形設計上進行變化調整，其形成了各種不同形狀的內部開口，如長方形、橢圓形、梯形、淚滴形等的截面形狀，以試圖產生接近理想的超音波的輻射覆蓋場形。然而，習知超音波換能器都無法在有效維持水平方向合理涵蓋范圍的同時，又能有效地縮小垂直方向上的覆蓋范圍。

例如，圖1A顯示了第9-284896號日本公開專利所揭示的超音波換能器的結構截面的平面圖。在圖1A中，超音波換能器1的內部開口10的截面狀類似大小交疊的兩個橢圓形，而其壓電組件14則位于杯形殼體12的底部。雖然使用具有這種結構的杯形殼體12可讓超音波的發射和接收范圍在水平方向上較寬，而垂直方向上則較窄，但其垂直方向的涵蓋場造形則仍不理想。請進一步參照圖1B，其顯示該超音波換能器的超音波場形涵蓋范圍，其超音波場形涵蓋范圍在-3dB處沿水平方向為54度，而沿垂直方向則為50。

發明內容

本發明因此提供一種超音波換能器，其具有增進的超音波場形覆蓋特性而可以符合特定用途的需求。該超音波換能器包含一杯形殼體，其包括一殼體側壁，該殼體側壁的內表面于垂直于該換能器中心軸線的平面上的截面是顯現大致啞鈴形的周緣曲線。

依據本發明的一種超音波換能器，其啞鈴形周緣曲線具有一對大致平行于該啞鈴長軸方向的對稱對置的直線延伸部份。

依據本發明的另一種超音波換能器，其啞鈴形周緣曲線于其啞鈴形長軸的兩端各具有互相對置的，形成啞鈴的脹大頭部的兩圓弧線段部份。

依據本發明的又一種超音波換能器，其啞鈴形周緣曲線更包括有連結圓弧線段部份與對應相鄰的直線部份的一弧形線段。

依據本發明的又一種超音波換能器，其杯形殼體更包括有一底部，其朝向該杯形殼體的內部開口空間的內表面是啞鈴形的一大致平坦平面。

依據本發明的又一種超音波換能器，其底部的啞鈴形內表面于其兩脹大頭部部份中的至少其中之一具有相對于該大致平坦平面的凹陷部份。

附圖說明

圖1A是習知超音波換能器的結構截面圖。

圖1B顯示圖1A超音波換能器的超音波場形涵蓋范圍。

圖2A是依據本發明的一實施例超音波換能器的外觀立體圖。

圖2B是圖2A的俯視圖。

圖2C是沿圖2B中2C-2C線的剖面圖。

圖2D顯示圖2A-2C的超音波換能器的超音波場形涵蓋范圍。