[發明專利]超聲波傳感器及超聲波傳感器的安裝方法

有效

• 申請號: 201080053985.4
• 申請日: 2010-01-21
• 公開（公告）號: CN102652269A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 井上 悟;木村 友則;井幡 光詞;西本 幸生
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G01S7/521
• 分類號: G01S7/521;B60R19/48;G01S15/93;H04R1/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張鑫

技術領域

本發明涉及超聲波傳感器及將超聲波傳感器安裝到緩沖器背面的方法。

背景技術

作為現有的這種超聲波傳感器，例如有專利文獻1～專利文獻3所公開的超聲波傳感器。專利文獻1所公開的結構如下：在緩沖器背面設有凹坑（凹部），利用產生超聲波的陶瓷8、金屬基底9及按壓蓋板27或按壓板簧34，將陶瓷8的未與金屬基底9相接的一側表面（以下稱作陶瓷表面）按壓到緩沖器背側的凹面中。

專利文獻2所公開的結構如下：在緩沖器上形成凹部，直接緊密接合超聲波元件的振動面，從而利用粘接劑進行粘貼固定。此外，專利文獻3所公開的結構如下：在超聲波傳感器的底部（發送面）設有突起部，將該突起部與安裝構件相接觸。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平10-123236號公報

專利文獻2：日本專利特開昭62-240890號公報

專利文獻3：日本國專利特開2007-147319號公報

但是，專利文獻1所記載的結構中，由于緩沖器背面和陶瓷表面的接觸狀態不均勻，因此存在以下問題：產生空氣層且超聲波發送效率下降。此外，若緩沖器表面的凹坑面的面精度較差，則存在發送效率的偏差增大等問題。

此外，在專利文獻2所記載的結構中，由于完全固定了超聲波傳感器元件，因此，無法因故障等而交換超聲波傳感器元件。此外，由于緩沖器薄壁部分也作為超聲波的振動面，因此存在以下問題：為了產生對空氣超聲波傳播效率較佳的40kHz頻帶的頻率，需要增大超聲波傳感器元件的厚度及口徑，而導致超聲波傳感器變得不實用。

此外，在專利文獻3所記載的結構中，突起部中超聲波的傳輸范圍較窄、確保了希望的指向性，但粘接方法不明確。此外，在將超聲波傳感器固化固定于緩沖器背面的情況下，由于振動部分的質量增大，因此，諧振頻率（超聲波的發送頻率）容易發生變動，即存在的問題有：還會根據固定條件而發生變動。

本發明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種諧振頻率變動較小、且能力圖提高發送效率以及實現穩定化的超聲波傳感器及超聲波傳感器的安裝方法。

發明內容

本發明所涉及的超聲波傳感器在超聲波發送面上設有匹配構件，該匹配構件的聲阻抗比緩沖器和超聲波傳感器各自的聲阻抗要小。

在本發明所涉及的超聲波傳感器中，超聲波傳感器的超聲波發送面、匹配構件、緩沖器和空氣的聲阻抗滿足以下關系：

Z1>Z2<Z3

Z2>Zair

式中

Z1···超聲波傳感器的發送面（金屬殼體）的聲阻抗

Z2···匹配構件的聲阻抗

Z3···緩沖器的聲阻抗

Zair···空氣的聲阻抗。

在本發明所涉及的超聲波傳感器的安裝方法中，將超聲波傳感器配置于緩沖器背面的規定位置，利用固定構件來按壓所述超聲波傳感器的結構要素即金屬殼體的凸緣部，在該按壓的狀態下，將所述固定構件固定到所述緩沖器。

根據本發明所涉及的超聲波傳感器，在超聲波發送面設有匹配構件，該匹配構件的聲阻抗比緩沖器和超聲波傳感器各自的聲阻抗要小，因此，無需在緩沖器中設置貫穿孔，就能將超聲波傳感器直接安裝于緩沖器背面并檢測障礙物，由于超聲波傳感器不會露出緩沖器表面，因此能提高緩沖器的設計性。

此外，將匹配構件插入于超聲波傳感器和緩沖器的相對面之間，能提高兩者間的間接緊貼性、降低發送功率的偏差。

根據本發明所涉及的超聲波傳感器，超聲波傳感器的超聲波發送面、匹配構件、緩沖器和空氣的聲阻抗滿足以下關系，因此能提高超聲波的發送效率：

Z1>Z2<Z3

Z2>Zair

式中

Z1···超聲波傳感器的發送面（金屬殼體）的聲阻抗

Z2···匹配構件的聲阻抗

Z3···緩沖器的聲阻抗

Zair···空氣的聲阻抗。

根據本發明所涉及的超聲波傳感器的安裝方法，將超聲波傳感器配置于緩沖器背面的規定位置，利用固定構件來按壓所述超聲波傳感器的結構要素即金屬殼體的凸緣部，在該按壓的狀態下，將所述固定構件固定到所述緩沖器，因此，使得緩沖器背面和超聲波傳感器的超聲波發送面之間的距離即匹配構件的厚度成為一定距離。此外，能對加壓狀態進行管理，因此，超聲波的收發效率得以穩定且可靠性得以提高。

附圖說明

圖1是表示本發明所涉及的超聲波傳感器的安裝狀態的原理圖。