JPS5811156B2 - 超音波ホ−ン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、のど部２から開口部に向うにつれ扁平または
円形である口径が漸次拡大せるホーン１ののど部２に、
筒状体３の先端部を一体に連設し、筒状体３の先端部内
周胴を縮小口径部４とすると共に筒状体３の基端部内周
胴を拡大口径部５に形成し、先端から基端に向うにつれ
て漸次大きな内周胴を有し且つ基端部分に超音波振動子
１２な装着せる筒体８を筒状体３の拡大口径部５に挿入
して成ることを特徴とする超音波ホーンに係り、その目
的とするところは、指向性パターンが周囲温度の変化に
対して安定する超音波ホーンな提供するにある。

第１図は本発明の従来例を示すもので、扁平又は円形で
ある口径が漸次拡大したホーン１ののど部２に筒状体３
な一体的に連設し、この筒状体３に縮小口径部４と拡大
口径部５とが設けてあり、筒状体３の基端部に装着した
超音波振動子１２によってホーン１の開口部から所定の
指向性パターンを有する超音波が生じるようになってい
た。

ところで、超音波ホーンの指向性の鋭さな表わすのに、
一般に第２図に示すように指向性レベルＬの最大値から
６（ｄＢ）下がったレベルの角度を半値角αとして利用
している。

そこで、従来例である第１図の超音波ホーンの温度−指
向特性測定データ例を第３図イ２０に示してあり、イは
扁平形のホーン１を使用した場合における長円方向の特
性を示し、口は短円方向の特性な示している。

そして上記データを基に第１図の超音波ホーンの半値角
一温度特性図な第４図に示してあり、同図におけるα１
は超音波ホーンの長円方向、α２は短円方向の特性な示
すものである。

このように半値角αが変化すると、この超音波ホーンな
使用した超音波スイッチ等の検知エリアも温度変化と共
に第５図に示すように変化する。

つまり、温度が一２０℃〜＋４０℃まで変化すると検知
エリアが長円方向で４５％も変化するという欠点が生じ
るものであった。

この変化の原因は、波長の変化に従って超音波ホーンの
指向性パターンが変化するためである。

つまり、温度が変化すると音速ＶはＶ＝３３１．０ ＋
０．６ ｔ （ｍ／ ｓｅｅ ）で示される式に従って
変化し、音速Ｖが変化すると波長λがλ−−（ｍｔ冗こ
こでｆは周波数〕で示される式に従って変化することに
なるからである。

ここで超音波振動子１２の周波数が３９．５ ＫＨｚ
とした場合の温度変化に対する波長λの変化な次表に示
した。

上記の表からも明らかなように周囲温度が一２０℃〜＋
６０℃まで変化すると波長は１５％弱の変化となること
が判る。

本発明は上記の欠点を解決するために為されたものであ
って、その一実施例を第６図に示しである。

図中１は扁平の口径が漸次拡大したホーン、２はホーン
１ののど部、３はホーン１ののど部２に先端な一体に連
設せる筒状体で、その先端部の内周胴は縮小口径部４と
なっており、基端部の内周胴は拡大口径部５となってい
る。

また筒状体３の縮小口径部４の中間には細長孔６を有す
る仕切板７が設けられて、細長孔６の長軸方向はホーン
１の口径の長軸方向に対して直角になるようになってい
る。

更に、筒状体３の拡大口径部５の基端には筒体８が挿入
してあり、筒体８には、縮小口径部４よりも内周胴の小
さな小口径部９と、その小口径部９０基端に設けられた
内周胴の大きな大口径部１０，１０’と、小口径部９の
先端一部に設けられ且つ拡大口径部５の内周胴よりも小
さくしである縮小外周側１１とが設けである。

１２は超音波振動子で、圧電気結晶片の両側に一対の電
極を装着することにより構成してあり、この一対の電極
間に高周波電圧を印加すると、圧電気結晶片が振動して
超音波を発生させ、ホーン１から所定の指向性を有する
超音波が放射される。

ここで実際の各部の寸法は次のようになっている。

温度１．６λφ、ｇは２λφ、ｈは１．２λφ、ｉは１
．６λφ、ｊは１．７λφ、となっている。

しかして、周囲温度が一２０℃〜＋４０℃の間で変化し
た場合における波長λの変化は上記の表に示すように周
波数が３９．５ ＫＨｚ であると８．０７ｍｍ 〜８
．９９ｍｍまで変化する。

第７図イ５０はそれぞれ上記実施例における超音波ホー
ンの温度−指向特性の測定データ例を示すもので、イは
ホーン１の長円方向、口は短円方向の夫々特性を示し、
αは半値角を示している。

第８図は上記実施例における超音波ホーンの指向性パタ
ーンの半値角αと波長λとの関係を示すもので、α１は
ホーン１の長円方向、α２は短円方向の半値角αの変化
を示しており、本実施例の超音波ホーンによると、波長
λが８．０７ｍｍ〜８．９９ｍｍ間での半値角αの変化
は長円方向で１１％、短円方向で１０％となり、第４図
に示す従来例の場合に比して半値角αの変化が小さくな
っていることが判る。

第９図は別の実施例であり、第１０図イ２０、ハはそれ
ぞれ本発明の筒体８の別の実施例を示すもので、このよ
うな形状にあっても、測定波長λの両端８．０８ ｍｍ
〜９．２９朋附近を除いては第８図に示す半値角αと波
長λとの特性図とほぼ同様の特性となるものである。

本廃明は上述のように構成したものであるから、周囲温
度が一２０℃〜＋４０℃の通常使用温度範囲内で変化し
た場合にあっても、ホーンから放射される超音波の指向
性パターンにおける半値角があまり変化せず、温度変化
に対してほぼ一定の指向性パターンが得られ、超音波ス
イッチ等に使用した場合、温度変化に拘りなく安定した
動作を得ることができる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の従来例の断面図、第２図は半値角の説
明図、第３図イ２０は従来例における温度−指向性特性
図、第４図は同じ〈従来例における半値角一温度特性図
、第５図は同じ〈従来例における検知エリア一温度特性
図、第６図は本発明の一実施例の断面図、第７図イ２０
は同上の温度−指向特性図、第８図は同上の半値角−波
長特性図、第９図は同上の別の実施例の縮小断面図、第
１０図イ〜ハはそれぞれ同上の筒体の別の実施例を示す
断面図である。 １はホーン、２はのど部、３は筒状体、４は縮小口径部
、５は拡大口径部、６は細長孔、８は筒体、１２は超音
波振動子である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ のど部から開口部に向うにつれ扁平または円形であ
   る口径が漸次拡大せるホーンののど部に、筒状体の先端
   部を一体に連設し、筒状体の先端部内周胴な縮小口径部
   にすると共に筒状体の基端部内周胴を拡大口径部に形成
   し、先端から基端に向うにつれて漸次大きな内周胴を有
   し且つ基端部分に超音波振動子を装着せる筒体な筒状体
   の拡大口径部に挿入して成ることな特徴とする超音波ホ
   ーン。