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JP2006003124A - Ultrasonic sensor device - Google Patents

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JP2006003124A
JP2006003124A JP2004177355A JP2004177355A JP2006003124A JP 2006003124 A JP2006003124 A JP 2006003124A JP 2004177355 A JP2004177355 A JP 2004177355A JP 2004177355 A JP2004177355 A JP 2004177355A JP 2006003124 A JP2006003124 A JP 2006003124A
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JP
Japan
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ultrasonic sensor
reception level
ultrasonic
sensor device
wave
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004177355A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshige Oda
清成 小田
Hisanaga Matsuoka
久永 松岡
Yoshihisa Sato
善久 佐藤
Hiroyuki Kani
博之 可児
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
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Publication date
Application filed by Denso Corp, Nippon Soken Inc filed Critical Denso Corp
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic sensor device having detection accuracy not deteriorating even if a reception level changes by a temperature change or the like. <P>SOLUTION: This ultrasonic sensor device has an ultrasonic sensor 90 usable for both transmission and reception having a structure wherein a piezoelectric oscillator 1 is stuck on one face of a casing 21, and has a frequency variable means changing a drive frequency of the piezoelectric oscillator 1 and a reception level decision means deciding the reception level of an ultrasonic wave. The drive frequencies F<SB>S</SB>, F<SB>L</SB>, F<SB>H</SB>of the piezoelectric oscillator are scanned in step 120 by the frequency variable means, and the drive frequency of the piezoelectric oscillator 1 is set as the drive frequency present within a range of a prescribed reception level or a maximum reception level obtained by the reception level decision means. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、自動車分野において障害物検出装置等に用いられている、超音波センサ装置に関する。   The present invention relates to an ultrasonic sensor device used for an obstacle detection device or the like in the automobile field.

自動車などの車両に搭載され、駐車時や旋回時において、車両と障害物の距離を検出するための超音波センサ装置が、例えば、特開2001-16694号公報(特許文献1)、特開平03-24490号公報(特許文献2)、特開昭61-186880号公報(特許文献3)に開示されている。   An ultrasonic sensor device that is mounted on a vehicle such as an automobile and detects the distance between the vehicle and an obstacle at the time of parking or turning is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-16694 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 03. No. 24490 (Patent Document 2) and JP-A 61-186880 (Patent Document 3).

図5(a),(b)は、特許文献1に開示された超音波センサとその実装構造を示す模式図で、図5(a)は正面図であり、図5(b)は超音波センサの軸方向における断面図である。   5A and 5B are schematic views showing the ultrasonic sensor and its mounting structure disclosed in Patent Document 1, FIG. 5A is a front view, and FIG. 5B is an ultrasonic wave. It is sectional drawing in the axial direction of a sensor.

図5(a),(b)に示す超音波センサ90は、底面部21aに圧電振動子1が貼り付けられた内側筐体21を、ゴム等の振動吸収体3で覆い、鍔部22aを設けた外側筐体22に挿入した構造を有している。内側筐体21は、有底円筒形状のアルミニウム等からなる金属缶である。図5(b)に示すように、超音波センサ90は、車両のバンパ10に穴を開け、底面部21aを車両の外側に向けて、穴に勘合して装着される。バンパ10に装着された超音波センサ90は、圧電振動子1により振動板をなす底面部21aを振動させて超音波を送信し、障害物にて反射した超音波を同じ圧電振動子1により受信して、その障害物を検出する。   5 (a) and 5 (b), the ultrasonic sensor 90 covers the inner casing 21 having the piezoelectric vibrator 1 attached to the bottom surface portion 21a with a vibration absorber 3 such as rubber, and the flange portion 22a. It has a structure inserted into the provided outer casing 22. The inner housing 21 is a metal can made of bottomed cylindrical aluminum or the like. As shown in FIG. 5B, the ultrasonic sensor 90 is mounted by making a hole in the vehicle bumper 10 and fitting the bottom surface portion 21a toward the outside of the vehicle so as to fit into the hole. The ultrasonic sensor 90 attached to the bumper 10 transmits the ultrasonic wave by vibrating the bottom surface portion 21 a forming the diaphragm by the piezoelectric vibrator 1, and receives the ultrasonic wave reflected by the obstacle by the same piezoelectric vibrator 1. Then, the obstacle is detected.

特許文献2に開示された超音波センサ装置においては、超音波の残響による不感帯を少なくして近距離の検出も可能とするために、超音波の送信時の駆動エネルギを2通りに変えて測定し、それぞれの測定結果から被検出物体の有無やその距離を判定するようにしている。また、特許文献3に開示された超音波センサ装置においては、検出エリアの境界近辺における被検出物体の検知を安定化するために、被検出物体までの距離が短いほど受信回路におけるの増幅率を小さくする増幅率可変手段を設けている。
特開2001-16694号公報 特開平03-24490号公報 特開昭61-186880号公報
In the ultrasonic sensor device disclosed in Patent Document 2, measurement is performed by changing the driving energy during transmission of ultrasonic waves in two ways in order to reduce the dead zone due to the reverberation of ultrasonic waves and enable detection of short distances. Then, the presence / absence of the object to be detected and its distance are determined from each measurement result. Further, in the ultrasonic sensor device disclosed in Patent Document 3, in order to stabilize the detection of the detected object in the vicinity of the boundary of the detection area, the gain in the receiving circuit is increased as the distance to the detected object is shorter. An amplification factor varying means for reducing the size is provided.
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-16694 Japanese Patent Laid-Open No. 03-24490 JP 61-186880 A

筐体(例えば図5(b)に示す内側筐体21)の一面に圧電振動子が貼り付けられた構造の超音波センサを備える超音波センサ装置においては、温度変化によって筐体の弾性係数が変化する。従って、温度変化に伴って筐体の共振周波数も所定の値から変化し、被検出物体までの検出距離が一定であっても、超音波の受信レベルが低下する。特に、コストダウンや軽量化のため筐体材料として金属に替えて樹脂を用いる場合には、弾性係数の温度による変化が大きく、受信レベルが大きく変動して、被検出物体の有無やその距離の検出精度が低下してしまう。   In an ultrasonic sensor device including an ultrasonic sensor having a structure in which a piezoelectric vibrator is attached to one surface of a housing (for example, the inner housing 21 shown in FIG. 5B), the elastic coefficient of the housing is changed due to a temperature change. Change. Accordingly, the resonance frequency of the housing also changes from a predetermined value as the temperature changes, and the reception level of the ultrasonic wave decreases even if the detection distance to the detected object is constant. In particular, when using resin instead of metal as the housing material for cost reduction and weight reduction, the elastic coefficient changes greatly with temperature, the reception level fluctuates greatly, and the presence or absence of the detected object and its distance Detection accuracy is reduced.

そこで本発明は、筐体の一面に圧電振動子が貼り付けられた構造の超音波センサを備える超音波センサ装置であって、温度変化等による受信レベルの変動があっても、検出精度が低下することのない超音波センサ装置を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention is an ultrasonic sensor device including an ultrasonic sensor having a structure in which a piezoelectric vibrator is attached to one surface of a housing, and the detection accuracy is reduced even if the reception level varies due to a temperature change or the like. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic sensor device that does not.

請求項1に記載の発明は、筐体の一面に圧電振動子が貼り付けられた構造の超音波センサを備え、前記構造の超音波センサから超音波を送信し、被検出物体で反射された超音波を前記構造の超音波センサで受信する超音波センサ装置であって、前記超音波を送信する超音波センサと前記超音波を受信する超音波センサが、同じ超音波センサからなり、前記圧電振動子の駆動周波数を変更する周波数可変手段と、前記超音波の受信レベルを判定する受信レベル判定手段とを有し、前記周波数可変手段により、前記圧電振動子の駆動周波数が走査され、前記受信レベル判定手段で得られた最大受信レベルもしくは所定の受信レベルの範囲内にある駆動周波数に、前記圧電振動子の駆動周波数が設定されることを特徴としている。   The invention according to claim 1 includes an ultrasonic sensor having a structure in which a piezoelectric vibrator is attached to one surface of a housing, transmits ultrasonic waves from the ultrasonic sensor having the structure, and is reflected by an object to be detected. An ultrasonic sensor device that receives an ultrasonic wave with an ultrasonic sensor having the above-described structure, wherein the ultrasonic sensor that transmits the ultrasonic wave and the ultrasonic sensor that receives the ultrasonic wave include the same ultrasonic sensor, and the piezoelectric sensor A frequency variable means for changing a drive frequency of the vibrator; and a reception level determination means for judging a reception level of the ultrasonic wave. The frequency variable means scans the drive frequency of the piezoelectric vibrator and receives the reception signal. The drive frequency of the piezoelectric vibrator is set to a drive frequency within a range of a maximum reception level or a predetermined reception level obtained by the level determination means.

これによれば、当該超音波センサ装置においては、温度変化によって筐体の弾性係数が変化し、それに伴って筐体の共振周波数が所定の値から変動しても、周波数可変手段と受信レベル判定手段を用いて、圧電振動子の駆動周波数が最大受信レベルもしくは所定の受信レベルの範囲内にある駆動周波数に設定される。従って、温度変化等による受信レベルの変動があっても、検出精度が低下することのない超音波センサ装置とすることができる。   According to this, in the ultrasonic sensor device, even if the elastic coefficient of the casing changes due to temperature change, and the resonance frequency of the casing fluctuates from a predetermined value accordingly, the frequency variable means and the reception level determination Using the means, the drive frequency of the piezoelectric vibrator is set to a drive frequency within the range of the maximum reception level or a predetermined reception level. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic sensor device in which the detection accuracy does not decrease even if the reception level varies due to temperature change or the like.

請求項2に記載のように、前記超音波センサ装置においては、前記圧電振動子の駆動周波数として、一つの基準駆動周波数Fが決められており、前記受信レベルとして、一つの基準受信レベルRが決められており、前記受信レベルが前記基準受信レベルR未満にある時は、前記駆動周波数が前記基準駆動周波数Fに設定され、前記受信レベルが前記基準受信レベルR以上にある時は、前記駆動周波数の走査が、前記基準駆動周波数Fを含んで行われるようにすることができる。 As described in claim 2, wherein the ultrasonic sensor device, as the driving frequency of the piezoelectric vibrator, are determined in one of the reference drive frequency F S is, as the reception level, one of the reference reception level R 0 has been decided, when the reception level is lower than the reference reception level R 0 is the drive frequency is set to the reference drive frequency F S, the reception level is above the reference reception level R 0 when the scanning of the driving frequency can be made to be performed includes the reference drive frequency F S.

例えば、基準駆動周波数Fを常温での筐体の共振周波数とし、基準受信レベルRを最大検出距離にある被検出物体で反射された超音波の受信レベルとする。これにより、最大検出距離近傍における被検出物体の有無を基準駆動周波数Fで検知し、被検出物体が検出距離範囲内にある時は、前記のように圧電振動子の駆動周波数を走査して、最大受信レベルもしくは所定の受信レベルの範囲内にある駆動周波数に設定することができる。従って、遠方から近距離まで、被検出物体を精度良く検出することができる。 For example, the reference drive frequency F S to the resonant frequency of the casing at room temperature, and the reference reception level R 0 and is reflected by the target object in the maximum detection distance ultrasonic reception level. Thus, the presence or absence of the detected object at the maximum detection distance proximity detected by the reference drive frequency F S, when the target object is within the distance range scans the driving frequency of the piezoelectric vibrator as the The driving frequency within the range of the maximum reception level or a predetermined reception level can be set. Therefore, it is possible to accurately detect the detected object from a long distance to a short distance.

請求項3に記載のように、前記走査により選択される駆動周波数は、前記筐体の共振周波数からなり、前記基準駆動周波数Fを含んで、2つ以上とすることができる。 As described in claim 3, wherein the drive frequency is selected by the scan is made from the resonant frequency of the housing, including the reference drive frequency F S, may be two or more.

筐体は、その形状により、複数の共振周波数を持たせることができる。この複数の共振周波数を上記のように走査により選択される駆動周波数とすることで、筐体の共振を利用した高感度の検出が可能である。   The housing can have a plurality of resonance frequencies depending on its shape. By using the plurality of resonance frequencies as drive frequencies selected by scanning as described above, high-sensitivity detection using the resonance of the housing is possible.

前記選択される共振周波数は、例えば請求項4に記載のように、3つであり、前記基準駆動周波数Fが、前記3つの共振周波数における中間の共振周波数とすることができる。これにより、常温にある筐体の弾性係数が温度変化によって大小変化しても、最適な駆動周波数を選択することができる。 Resonance frequency said selecting, for example, as described in claim 4, three, said reference drive frequency F S is, it may be an intermediate resonance frequency of the three resonance frequencies. As a result, even when the elastic coefficient of the casing at room temperature changes depending on the temperature change, the optimum drive frequency can be selected.

請求項5に記載の発明は、筐体の一面に圧電振動子が貼り付けられた構造の超音波センサを備え、前記構造の超音波センサから超音波を送信し、被検出物体で反射された超音波を前記構造の超音波センサで受信する超音波センサ装置であって、前記超音波を送信する超音波センサと前記超音波を受信する超音波センサが、異なる超音波センサからなり、前記受信用の超音波センサにおける受信信号の増幅倍率を変更する増幅倍率可変手段と、前記送信用の超音波センサから前記受信用の超音波センサに直接届いた超音波(以下、「直接波」という)の受信レベルを判定する直接波受信レベル判定手段とを有し、前記直接波の受信レベルとして、一つの基準受信レベルRtが決められており、前記直接波の受信レベルが前記基準受信レベルRt未満にある時は、前記直接波の受信レベルが前記基準受信レベルRt以上となるように、前記増幅倍率可変手段により、前記受信信号の増幅倍率が設定されることを特徴としている。 The invention described in claim 5 includes an ultrasonic sensor having a structure in which a piezoelectric vibrator is attached to one surface of a housing, transmits ultrasonic waves from the ultrasonic sensor having the structure, and is reflected by an object to be detected. An ultrasonic sensor device that receives an ultrasonic wave with the ultrasonic sensor having the structure, wherein the ultrasonic sensor that transmits the ultrasonic wave and the ultrasonic sensor that receives the ultrasonic wave are different ultrasonic sensors, Amplification factor variable means for changing the amplification factor of the received signal in the ultrasonic sensor for use, and the ultrasonic wave (hereinafter referred to as “direct wave”) that directly reaches the ultrasonic sensor for reception from the ultrasonic sensor for transmission And a direct wave reception level determination means for determining the reception level of the direct wave. One reference reception level Rt 0 is determined as the reception level of the direct wave, and the reception level of the direct wave is the reference reception level R. When in less than t 0, as the reception level of the direct wave is the reference reception level Rt 0 or more, by the amplification factor changing means, amplification factor of the received signal is characterized in that it is set.

これによれば、当該超音波センサ装置においては、送信用の超音波センサから受信用の超音波センサに直接届いた直接波が、基準として用いられる。直接波の受信レベルは、送信用および受信用の超音波センサにおける筐体の弾性係数が温度変化によって変化し、共振周波数が所定の値から変動しても、増幅倍率可変手段と直接波受信レベル判定手段を用いて、基準受信レベルRt以上となるよう、受信信号の増幅倍率が設定される。言い換えれば、直接波の基準受信レベルを校正の基準として、受信信号の増幅倍率が、温度変化に伴って校正される。この増幅倍率の設定により、所定の距離にある被検出物体から反射された超音波の受信レベルは、温度変化によらず、所定の値が確保される。従って、温度変化等による受信レベルの変動があっても、受信感度が変化せず、検出精度が低下することのない超音波センサ装置とすることができる。 According to this, in the ultrasonic sensor device, a direct wave that directly reaches the receiving ultrasonic sensor from the transmitting ultrasonic sensor is used as a reference. The reception level of the direct wave is determined by the amplification factor varying means and the direct wave reception level even if the elastic coefficient of the casing in the transmitting and receiving ultrasonic sensors changes due to temperature change and the resonance frequency fluctuates from a predetermined value. Using the determination means, the amplification factor of the received signal is set so that the reference reception level Rt 0 or higher. In other words, the amplification factor of the received signal is calibrated with a temperature change using the direct wave reference reception level as a calibration reference. By setting the amplification magnification, the reception level of the ultrasonic wave reflected from the detection object at a predetermined distance is ensured to be a predetermined value regardless of the temperature change. Therefore, even if there is a change in the reception level due to a temperature change or the like, it is possible to provide an ultrasonic sensor device in which the reception sensitivity does not change and the detection accuracy does not deteriorate.

請求項6に記載のように、前記送信用の超音波センサの指向性は、前記受信用の超音波センサの指向性より広いことが好ましい。そのためには、例えば請求項7に記載のように、前記送信用の超音波センサにおける圧電振動子が貼り付けられた筐体の一面が、前記受信用の超音波センサにおける圧電振動子が貼り付けられた筐体の一面より小さいものであればよい。   Preferably, the directivity of the ultrasonic sensor for transmission is wider than the directivity of the ultrasonic sensor for reception. For this purpose, for example, as described in claim 7, the one surface of the housing to which the piezoelectric vibrator in the transmission ultrasonic sensor is attached is attached to the one surface of the casing in the reception ultrasonic sensor. What is necessary is just to be smaller than one surface of the provided housing.

請求項8に記載の発明は、筐体の一面に圧電振動子が貼り付けられた構造の超音波センサを備え、前記構造の超音波センサから超音波を送信し、被検出物体で反射された超音波を前記構造の超音波センサで受信する超音波センサ装置であって、前記超音波を送信する超音波センサと前記超音波を受信する超音波センサが、同じ超音波センサからなり、前記超音波センサにおける受信信号の増幅倍率を変更する増幅倍率可変手段と、前記超音波センサの送信時の超音波(以下、「直接波」という)の受信レベルを判定する直接波受信レベル判定手段とを有し、前記直接波の受信レベルとして、一つの基準受信レベルRtが決められており、前記直接波の受信レベルが前記基準受信レベルRt未満にある時は、前記直接波の受信レベルが前記基準受信レベルRt以上となるように、前記増幅倍率可変手段により、前記受信信号の増幅倍率が設定されることを特徴としている。 The invention described in claim 8 includes an ultrasonic sensor having a structure in which a piezoelectric vibrator is attached to one surface of a housing, transmits ultrasonic waves from the ultrasonic sensor having the structure, and is reflected by an object to be detected. An ultrasonic sensor device that receives an ultrasonic wave with an ultrasonic sensor having the above-described structure, wherein the ultrasonic sensor that transmits the ultrasonic wave and the ultrasonic sensor that receives the ultrasonic wave include the same ultrasonic sensor, and Amplification factor variable means for changing the amplification factor of the received signal in the acoustic wave sensor, and direct wave reception level judgment means for judging the reception level of the ultrasonic wave (hereinafter referred to as “direct wave”) at the time of transmission of the ultrasonic sensor. One reference reception level Rt 0 is determined as the direct wave reception level. When the direct wave reception level is less than the reference reception level Rt 0 , the direct wave reception level is in front As a reference reception level Rt 0 or more, by the amplification factor changing means, amplification factor of the received signal is characterized in that it is set.

送受信兼用の超音波センサにおいては、被検出物体で反射された超音波だけでなく、当該超音波センサの送信時の超音波も受信信号としてモニタされる。従って、この直接波を基準として用いることで、請求項5に記載の超音波センサ装置と同様に、温度変化等による受信レベルの変動があっても、受信感度が変化せず、検出精度が低下することのない超音波センサ装置とすることができる。   In the ultrasonic sensor for both transmission and reception, not only the ultrasonic wave reflected by the object to be detected but also the ultrasonic wave at the time of transmission of the ultrasonic sensor is monitored as a received signal. Therefore, by using this direct wave as a reference, the reception sensitivity does not change even if there is a change in the reception level due to a temperature change or the like, as in the ultrasonic sensor device according to claim 5, and the detection accuracy decreases. It can be set as the ultrasonic sensor apparatus which does not do.

請求項9に記載のように、上記超音波センサ装置は、前記筐体が、樹脂からなる場合に好適である。   As described in claim 9, the ultrasonic sensor device is suitable when the casing is made of resin.

樹脂からなる筐体は、従来のアルミニウム等の金属からなる筐体に較べて、軽量で成形が容易である。一方、樹脂からなる筐体は、金属からなる筐体に較べて、弾性係数の温度変化が大きい。このような弾性係数の温度変化が大きい樹脂を、超音波センサの筐体材料として用いる場合には、上記したように、温度変化による受信レベルの変動が大きくなる。従って、温度変化等による受信レベルの変動があっても検出精度が低下することのない上記超音波センサ装置は、樹脂からなる筐体を用いた超音波センサを備える超音波センサ装置に好適で、これにより、超音波センサ装置の軽量化とコストダウンを図ることができる。   A housing made of resin is lighter and easier to mold than a conventional housing made of metal such as aluminum. On the other hand, the temperature change of the elastic modulus of the case made of resin is larger than that of the case made of metal. When a resin having such a large elastic coefficient of temperature change is used as the housing material of the ultrasonic sensor, the reception level fluctuates due to the temperature change as described above. Therefore, the ultrasonic sensor device in which the detection accuracy does not decrease even if the reception level varies due to a temperature change or the like is suitable for an ultrasonic sensor device including an ultrasonic sensor using a housing made of resin, Thereby, the weight reduction and cost reduction of an ultrasonic sensor apparatus can be achieved.

前記樹脂は、例えば請求項10に記載のように、熱膨張率が比較的小さなポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂が好ましい。また、請求項11に記載のように、ガラス繊維をフィラーとして含有する樹脂であってもよい。   The resin is preferably a polyphenylene sulfide (PPS) resin having a relatively small coefficient of thermal expansion as described in claim 10, for example. Moreover, resin containing glass fiber as a filler as described in claim 11 may be used.

以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
本実施形態における超音波センサ装置は、図5(a),(b)に示した超音波センサ装置と同様に、筐体の一面に圧電振動子が貼り付けられた構造の超音波センサを1個備え、超音波センサから超音波を送信して、被検出物体で反射された超音波を、同じ超音波センサで受信する超音波センサ装置である。それに加えて、本実施形態における超音波センサ装置は、圧電振動子の駆動周波数を変更する周波数可変手段と、超音波の受信レベルを判定する受信レベル判定手段とを有している。
(First embodiment)
The ultrasonic sensor device according to the present embodiment is an ultrasonic sensor having a structure in which a piezoelectric vibrator is attached to one surface of a housing, similarly to the ultrasonic sensor device shown in FIGS. The ultrasonic sensor device includes an ultrasonic sensor that transmits ultrasonic waves from an ultrasonic sensor and receives ultrasonic waves reflected by a detection object using the same ultrasonic sensor. In addition, the ultrasonic sensor device according to the present embodiment includes a frequency variable unit that changes the drive frequency of the piezoelectric vibrator and a reception level determination unit that determines the reception level of the ultrasonic wave.

図1と図2(a)〜(c)を用いて、本実施形態の超音波センサ装置の動作を説明する。図1は、超音波センサ装置の駆動周波数設定処理を示すフローチャートである。図2(a)〜(c)は、前記圧電振動子の駆動周波数を走査した時の被検出物体受信レベルを示す図である。   The operation of the ultrasonic sensor device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2A to 2C. FIG. 1 is a flowchart showing a drive frequency setting process of the ultrasonic sensor device. FIGS. 2A to 2C are diagrams showing the detected object reception level when the drive frequency of the piezoelectric vibrator is scanned.

本実施形態の超音波センサ装置においては、圧電振動子の駆動周波数として、例えば、常温における筐体の3つの共振周波数が用いられる。筐体は、その形状により、このように複数の異なる共振周波数を持たせることができる。筐体の共振周波数を駆動周波数とすることで、筐体の共振を利用して圧電振動子の振動エネルギーを最大限に発揮させることができ、高感度の検出が可能となる。   In the ultrasonic sensor device of the present embodiment, for example, three resonance frequencies of the casing at room temperature are used as the driving frequency of the piezoelectric vibrator. The housing can have a plurality of different resonance frequencies in this way depending on its shape. By using the resonance frequency of the housing as the driving frequency, the vibration energy of the piezoelectric vibrator can be maximized by utilizing the resonance of the housing, and highly sensitive detection is possible.

圧電振動子の駆動に用いられる3つの共振周波数のうち、例えば、中間の共振周波数を基準駆動周波数Fと決める。また、基準駆動周波数Fより低周波側にある共振周波数をF、基準駆動周波数Fより高周波側にある共振周波数をFとする。また、被検出物体で反射された超音波の受信レベルとして、一つの基準受信レベルRを決める。基準受信レベルRは、最大検出距離にある被検出物体で反射された超音波の受信レベルとする。 Of the three resonant frequencies used to drive the piezoelectric vibrator, for example, it determines the intermediate resonance frequency and the reference drive frequency F S. Further, the resonance frequency on the lower frequency side than the reference drive frequency F S is F L , and the resonance frequency on the higher frequency side than the reference drive frequency F S is F H. Also, one reference reception level R0 is determined as the reception level of the ultrasonic wave reflected by the detected object. The reference reception level R0 is the reception level of the ultrasonic wave reflected by the detected object at the maximum detection distance.

図1に示すように、最初に、ステップ100にて、圧電振動子の駆動周波数を基準駆動周波数Fに設定する。 As shown in FIG. 1, first, at step 100, it sets the driving frequency of the piezoelectric vibrator to the reference drive frequency F S.

次に、ステップ110にて、受信レベル判定手段により、被検出物体で反射された超音波の受信レベルRが基準受信レベルR未満にあるか、基準受信レベルR以上にあるかを判定する。ここで、被検出物体で反射された超音波の受信レベルRが基準受信レベルR未満にあると判定されると、ステップ110に戻り、圧電振動子は基準駆動周波数Fで、そのまま駆動される。言い換えれば、被検出物体が遠く離れている場合には、受信レベルRが小さく基準受信レベルR未満にあるため、圧電振動子は基準駆動周波数Fで超音波を送信し続ける。被検出物体が近付くと、送信から受信までの時間が短くなり、超音波の受信レベルRが次第に大きくなる。検出物体が最大検出距離範囲内に入り、受信レベル判定手段により超音波の受信レベルRが基準受信レベルR以上にあると判定されると、次のステップ120に進む。 Then, the determination in step 110, the reception level determining unit, whether the reception level R S of the ultrasonic wave reflected by the object to be detected or in less than the reference reception level R 0, in the reference reception level R 0 or more To do. Here, if it is determined that the reception level R S of the ultrasonic wave reflected by the detection object is lower than the reference reception level R 0 , the process returns to step 110, and the piezoelectric vibrator is driven as it is at the reference drive frequency F S. Is done. In other words, when the detected object is far away, since the reception level R S is small and less than the reference reception level R 0 , the piezoelectric vibrator continues to transmit ultrasonic waves at the reference drive frequency F S. When the object to be detected approaches, the time from transmission to reception is shortened, and the ultrasonic reception level R S gradually increases. If the detected object falls within the maximum detection distance range and the reception level determination means determines that the ultrasonic reception level R S is equal to or higher than the reference reception level R 0 , the process proceeds to the next step 120.

図2(a)は、圧電振動子の駆動周波数が基準駆動周波数Fに設定され、被検出物体で反射された超音波の受信レベルRが基準受信レベルR以上にある場合の一例である。図中に点線で示した被検出物体で反射された超音波の受信レベルRは、図の右側に点線で示した基準受信レベルR以上となっている。 FIG. 2A shows an example in which the drive frequency of the piezoelectric vibrator is set to the reference drive frequency F S and the reception level R S of the ultrasonic wave reflected by the detected object is equal to or higher than the reference reception level R 0. is there. The reception level RS of the ultrasonic wave reflected by the detected object indicated by the dotted line in the figure is equal to or higher than the reference reception level R0 indicated by the dotted line on the right side of the figure.

図1のステップ120では、周波数可変手段により、圧電振動子の駆動周波数の走査が、上記の3つの共振周波数F,F,Fについて行われる。 In step 120 of FIG. 1, the frequency variable means scans the driving frequency of the piezoelectric vibrator with respect to the three resonance frequencies F S , F L , and F H described above.

次に、ステップ130にて、受信レベル判定手段により、被検出物体で反射された超音波の受信レベルR,R,Rが判定され、最大受信レベルにある駆動周波数が選択される。 Next, at step 130, the reception level determination means determines the reception levels R S , R L , and R H of the ultrasonic waves reflected by the detected object, and selects the drive frequency at the maximum reception level.

図2(a)〜(c)は、それぞれ、圧電振動子の駆動周波数が3つの共振周波数F,F,Fについて走査された時、被検出物体で反射された超音波の受信レベルR,R,Rの例である。図2(a)〜(c)では、圧電振動子の駆動周波数が共振周波数Fの時に、最大の受信レベルRが得られている(R<R<R)。 FIGS. 2A to 2C show the reception levels of ultrasonic waves reflected by the detected object when the driving frequency of the piezoelectric vibrator is scanned with respect to the three resonance frequencies F S , F L , and F H , respectively. This is an example of R S , R L , and R H. In FIG. 2 (a) ~ (c) , when the driving frequency is the resonant frequency F H of the piezoelectric vibrator, the largest receiving level R H is obtained (R S <R L <R H).

最後に、図1のステップ140にて、周波数可変手段により、圧電振動子の駆動周波数が最大受信レベルにある駆動周波数に設定され、最大の感度が得られる駆動周波数で被検出物体までの距離が検出される。図2(a)〜(c)の場合には、最大の受信レベルRが得られた共振周波数Fに、圧電振動子の駆動周波数が設定される。 Finally, in step 140 of FIG. 1, the frequency variable means sets the driving frequency of the piezoelectric vibrator to the driving frequency at the maximum reception level, and the distance to the object to be detected is the driving frequency at which the maximum sensitivity is obtained. Detected. 2A to 2C, the driving frequency of the piezoelectric vibrator is set to the resonance frequency F H at which the maximum reception level RH is obtained.

以上の図1および図2(a)〜(c)に示す超音波センサ装置では、最大検出距離近傍における被検出物体の有無を基準駆動周波数Fで検知し、被検出物体が検出距離範囲内にある時は、前記のように圧電振動子の駆動周波数を走査して、最大受信レベルにある駆動周波数に設定される。従って、遠方から近距離まで、被検出物体を精度良く検出することができる。 In the ultrasonic sensor apparatus shown in above FIGS 2 (a) ~ (c) , the presence or absence of the detected object at the maximum detection distance proximity detected by the reference drive frequency F S, the object to be detected within the distance range In this case, the driving frequency of the piezoelectric vibrator is scanned as described above, and the driving frequency at the maximum reception level is set. Therefore, it is possible to accurately detect the detected object from a long distance to a short distance.

図1の超音波センサ装置においては、駆動周波数をF,F,Fの3段階としたが、2段階以上であればよい。また、ステップ130で最大受信レベルにある駆動周波数を選択し、ステップ140でその値に駆動周波数を設定したが、これに限らず、所定の受信レベルの範囲内にある駆動周波数を選択し、その値に駆動周波数を設定するようにしてもよい。さらに、被検出物体が最大検出距離より離れた場合には、基準駆動周波数Fに戻して、被検出物体の接近に対して待機するようにしてもよい。 In the ultrasonic sensor device of FIG. 1, the driving frequency has three stages of F S , F L , and F H , but it may be two or more stages. Further, the drive frequency at the maximum reception level is selected at step 130, and the drive frequency is set to the value at step 140. However, the present invention is not limited to this, and the drive frequency within the range of the predetermined reception level is selected. You may make it set a drive frequency to a value. Further, when the detected object is separated from the maximum detection distance, the reference driving frequency F S may be returned to stand by for the approach of the detected object.

上記の設定処理により駆動される超音波センサ装置では、温度変化によって筐体(例えば図5(b)に示す内側筐体21)の弾性係数が変化し、それに伴って筐体の共振周波数が所定の値から変動しても、周波数可変手段と受信レベル判定手段を用いて、圧電振動子の駆動周波数が最大受信レベルにある駆動周波数に設定される。従って、温度変化等による受信レベルの変動があっても、検出精度が低下することのない超音波センサ装置とすることができる。尚、図1および図2(a)〜(c)に示す超音波センサ装置では、基準駆動周波数Fが、3つの共振周波数F,F,Fにおける中間の共振周波数となっている。これにより、常温にある筐体の弾性係数が温度変化によって大小変化しても、最適な駆動周波数を選択することができる。 In the ultrasonic sensor device driven by the setting process described above, the elastic coefficient of the casing (for example, the inner casing 21 shown in FIG. 5B) changes due to a temperature change, and accordingly, the resonance frequency of the casing is predetermined. Even if the value fluctuates from this value, the drive frequency of the piezoelectric vibrator is set to the drive frequency at the maximum reception level using the frequency variable means and the reception level determination means. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic sensor device in which the detection accuracy does not decrease even if the reception level varies due to temperature change or the like. In the ultrasonic sensor device shown in FIG. 1 and FIGS. 2A to 2C, the reference drive frequency F S is an intermediate resonance frequency among the three resonance frequencies F S , F L , and F H. . As a result, even when the elastic coefficient of the casing at room temperature changes depending on the temperature change, the optimum drive frequency can be selected.

上記の設定処理により駆動される超音波センサ装置は、筐体が樹脂からなる場合に好適である。   The ultrasonic sensor device driven by the above setting process is suitable when the casing is made of resin.

樹脂からなる筐体は、従来のアルミニウム等の金属からなる筐体に較べて、軽量で成形が容易である。一方、樹脂からなる筐体は、金属からなる筐体に較べて、弾性係数の温度変化が大きい。このような弾性係数の温度変化が大きい樹脂を、超音波センサの筐体材料として用いる場合には、前記の発明が解決しようとする課題おいて説明したように、温度変化による受信レベルの変動が大きくなる。従って、温度変化等による受信レベルの変動があっても検出精度が低下することのない上記超音波センサ装置は、樹脂からなる筐体を用いた超音波センサを備える超音波センサ装置に好適で、これにより、超音波センサ装置の軽量化とコストダウンを図ることができる。但し、超音波センサの筐体に用いる樹脂は、熱膨張率が比較的小さなポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂等が好ましい。また、ガラス繊維をフィラーとして含有する樹脂であってもよい。   A housing made of resin is lighter and easier to mold than a conventional housing made of metal such as aluminum. On the other hand, the temperature change of the elastic modulus of the case made of resin is larger than that of the case made of metal. When such a resin having a large temperature change in elastic modulus is used as the casing material of the ultrasonic sensor, the reception level fluctuates due to the temperature change as described in the problem to be solved by the invention. growing. Therefore, the ultrasonic sensor device in which the detection accuracy does not decrease even if the reception level varies due to a temperature change or the like is suitable for an ultrasonic sensor device including an ultrasonic sensor using a housing made of resin, Thereby, the weight reduction and cost reduction of an ultrasonic sensor apparatus can be achieved. However, the resin used for the casing of the ultrasonic sensor is preferably a polyphenylene sulfide (PPS) resin having a relatively low coefficient of thermal expansion. Moreover, the resin which contains glass fiber as a filler may be sufficient.

(第2の実施形態)
本実施形態における超音波センサ装置は、第1実施形態の超音波センサ装置と異なり、筐体の一面に圧電振動子が貼り付けられた構造の超音波センサを2個備えた超音波センサ装置である。本実施形態における超音波センサ装置では、一方の超音波センサから超音波を送信し、被検出物体で反射された超音波をもう一方の超音波センサで受信する。
(Second Embodiment)
Unlike the ultrasonic sensor device according to the first embodiment, the ultrasonic sensor device according to this embodiment is an ultrasonic sensor device including two ultrasonic sensors each having a structure in which a piezoelectric vibrator is attached to one surface of a housing. is there. In the ultrasonic sensor device according to the present embodiment, ultrasonic waves are transmitted from one ultrasonic sensor, and ultrasonic waves reflected by the object to be detected are received by the other ultrasonic sensor.

図3(a)は、2個の超音波センサの配置と、超音波の送受信の様子を示す図である。   FIG. 3A is a diagram showing the arrangement of two ultrasonic sensors and the state of transmission / reception of ultrasonic waves.

送信用と受信用の2個の超音波センサを用いた超音波センサ装置では、図3(a)に示すように、実線矢印で示した被検出物体で反射された超音波(以下、「反射波」という)に加えて、一点鎖線矢印で示した送信用の超音波センサから直接届く超音波(以下、「直接波」という)が、受信用の超音波センサに入射する。   In the ultrasonic sensor device using two ultrasonic sensors for transmission and reception, as shown in FIG. 3A, the ultrasonic wave reflected by the detected object indicated by the solid arrow (hereinafter referred to as “reflection”). In addition to the “wave”, an ultrasonic wave (hereinafter referred to as “direct wave”) that directly reaches from the transmitting ultrasonic sensor indicated by a one-dot chain line arrow enters the receiving ultrasonic sensor.

図3(a)における送信用超音波センサの指向性は、受信用超音波センサの指向性より広いことが好ましい。そのためには、例えば、送信用超音波センサにおける圧電振動子が貼り付けられた筐体の一面が、受信用超音波センサにおける圧電振動子が貼り付けられた筐体の一面より小さいものであればよい。   The directivity of the transmitting ultrasonic sensor in FIG. 3A is preferably wider than the directivity of the receiving ultrasonic sensor. For this purpose, for example, if the one surface of the casing to which the piezoelectric vibrator of the transmitting ultrasonic sensor is attached is smaller than the one surface of the casing to which the piezoelectric vibrator of the receiving ultrasonic sensor is attached. Good.

受信用の超音波センサに入射した超音波は、圧電振動子で電気信号に変換された後、通常、一定の倍率で電気的に増幅されて、受信信号となる。一方、本実施形態における超音波センサ装置では、受信用の超音波センサにおける受信信号の増幅倍率を変更する増幅倍率可変手段と、直接波の受信レベルを判定する直接波受信レベル判定手段とを有している。   The ultrasonic wave incident on the ultrasonic sensor for reception is converted into an electric signal by a piezoelectric vibrator, and is then electrically amplified at a constant magnification to become a reception signal. On the other hand, the ultrasonic sensor device according to the present embodiment includes an amplification factor variable unit that changes the amplification factor of the reception signal in the reception ultrasonic sensor, and a direct wave reception level determination unit that determines the reception level of the direct wave. is doing.

図3(b)は、受信用の超音波センサにおける受信信号の増幅倍率設定処理を示すフローチャートである。   FIG. 3B is a flowchart showing the amplification factor setting process of the reception signal in the reception ultrasonic sensor.

本実施形態の超音波センサ装置においては、直接波の受信レベルとして、一つの基準受信レベルRtが決められている。 In the ultrasonic sensor device of the present embodiment, one reference reception level Rt 0 is determined as the direct wave reception level.

図3(b)のステップ200において、直接波受信レベル判定手段により、直接波の受信レベルRtが基準受信レベルRt未満にあるか、基準受信レベルRt以上にあるかを判定する。 In Figure 3 step 200 (b), determines whether the direct wave reception level determining unit, whether the reception level Rt of the direct wave is below the reference reception level Rt 0, in the reference reception level Rt 0 or more.

図4(a)は、直接波の受信レベルRtが基準受信レベルRt未満にある場合の一例である。図3(a)に示す受信用超音波センサにおいては、速く届く直接波の受信レベルRtと遅く届く反射波の受信レベルRを検出する。図中に点線で示した直接波の受信レベルRtは、図の右側に点線で示した基準受信レベルRt未満となっている。 FIG. 4A shows an example of the case where the direct wave reception level Rt is less than the reference reception level Rt 0 . In the reception ultrasonic sensor shown in FIG. 3A, the reception level Rt of the direct wave that reaches fast and the reception level R of the reflected wave that arrives late are detected. The direct wave reception level Rt indicated by the dotted line in the figure is less than the reference reception level Rt 0 indicated by the dotted line on the right side of the figure.

図3(b)のステップ200において、直接波の受信レベルRtが基準受信レベルRt以上にあると判定されると、受信信号の増幅倍率はそのまま維持される。一方、図4(a)のように、直接波の受信レベルRtが、直接波受信レベル判定手段により基準受信レベルRt未満にあると判定されると、次のステップ210に進む。 If it is determined in step 200 of FIG. 3B that the reception level Rt of the direct wave is equal to or higher than the reference reception level Rt 0 , the amplification factor of the reception signal is maintained as it is. On the other hand, as shown in FIG. 4A, when the direct wave reception level Rt is determined to be less than the reference reception level Rt 0 by the direct wave reception level determination means, the process proceeds to the next step 210.

ステップ210では、直接波の受信レベルRtが基準受信レベルRt以上となるように、増幅倍率可変手段により、受信信号の増幅倍率が設定される。 In step 210, as the reception level Rt of the direct wave becomes a reference reception level Rt 0 or more, the amplification factor changing means, amplification factor of the received signal is set.

図4(b)は、増幅倍率可変手段により受信信号の増幅倍率を変更して、図4(a)の直接波の受信レベルRtを、基準受信レベルRt以上となるようにした時の例である。図4(a)と図4(b)を比較してわかるように、増幅倍率可変手段により受信信号の増幅倍率を変更すると、直接波の受信レベルRtと同様に、反射波の受信レベルRも同じ増幅倍率に変更される。尚、ステップ210において、直接波の受信レベルRtが基準受信レベルRt以上となるように、受信信号の増幅倍率を設定した。しかしながらこれに限らず、直接波の受信レベルRtを常に基準受信レベルRtとなるように、受信信号の増幅倍率を設定してもよい。 FIG. 4B shows an example in which the amplification factor of the received signal is changed by the amplification factor variable means so that the reception level Rt of the direct wave in FIG. 4A is equal to or higher than the reference reception level Rt 0. It is. As can be seen by comparing FIG. 4A and FIG. 4B, when the amplification factor of the received signal is changed by the amplification factor variable means, the reception level R of the reflected wave is also similar to the reception level Rt of the direct wave. It is changed to the same amplification factor. In step 210, as the reception level Rt of the direct wave becomes a reference reception level Rt 0 or more, was set amplification factor of the received signal. However, the present invention is not limited to this, and the amplification factor of the reception signal may be set so that the reception level Rt of the direct wave always becomes the reference reception level Rt 0 .

上記の超音波センサ装置においては、一定距離にある送信用と受信用の2つの超音波センサ間を伝わる直接波が、受信信号の増幅倍率を決定するための基準として用いられている。直接波の受信レベルRtは、送信用および受信用の超音波センサにおける筐体の弾性係数が温度変化に伴って変化する。しかしながら、共振周波数が所定の値から変動しても、増幅倍率可変手段と直接波受信レベル判定手段を用いて、上記のように、直接波の受信レベルRtが基準受信レベルRt以上となるよう、受信信号の増幅倍率が設定される。言い換えれば、直接波の基準受信レベルRtを校正の基準として、受信信号の増幅倍率が、温度変化に伴って校正される。この増幅倍率の設定により、所定の距離にある被検出物体からの反射波の受信レベルRは、温度変化によらず、所定の値が確保される。従って、本実施形態の超音波センサ装置についても、温度変化等による受信レベルの変動があっても、受信感度が変化せず、検出精度が低下することのない超音波センサ装置とすることができる。 In the above-described ultrasonic sensor device, a direct wave transmitted between two ultrasonic sensors for transmission and reception at a certain distance is used as a reference for determining the amplification factor of the received signal. In the direct wave reception level Rt, the elastic coefficient of the casing in the ultrasonic sensors for transmission and reception changes as the temperature changes. However, even if the resonance frequency fluctuates from a predetermined value, the direct wave reception level Rt is equal to or higher than the reference reception level Rt 0 as described above by using the amplification factor varying unit and the direct wave reception level determination unit. The amplification factor of the received signal is set. In other words, the amplification factor of the received signal is calibrated with a temperature change using the direct wave reference reception level Rt 0 as a calibration reference. By setting the amplification factor, the reception level R of the reflected wave from the detected object at a predetermined distance is ensured to be a predetermined value regardless of the temperature change. Therefore, the ultrasonic sensor device of the present embodiment can also be an ultrasonic sensor device in which the reception sensitivity does not change and the detection accuracy does not deteriorate even if the reception level varies due to a temperature change or the like. .

(第3の実施形態)
第2の実施形態における超音波センサ装置は、送信用と受信用の超音波センサを2個備えた超音波センサ装置で、送信用の超音波センサから受信用の超音波センサに直接届く超音波を基準にして、受信信号の増幅倍率を校正する超音波センサ装置であった。本実施形態における超音波センサ装置は、同様の効果を、送受信兼用の超音波センサを1個備えた超音波センサ装置において実現するものである。
(Third embodiment)
The ultrasonic sensor device according to the second embodiment is an ultrasonic sensor device that includes two ultrasonic sensors for transmission and reception, and an ultrasonic wave that directly reaches the ultrasonic sensor for reception from the ultrasonic sensor for transmission. The ultrasonic sensor device calibrates the amplification factor of the received signal with reference to the above. The ultrasonic sensor device according to the present embodiment achieves the same effect in an ultrasonic sensor device that includes one ultrasonic sensor for both transmission and reception.

送受信兼用の超音波センサにおいては、被検出物体で反射された超音波だけでなく、当該超音波センサの送信時の超音波(以下、「直接波」という)も受信信号としてモニタされる。従って、この直接波を基準として用いることで、第2実施形態に記載した超音波センサ装置と同様に、温度変化等による受信レベルの変動があっても、受信感度が変化せず、検出精度が低下することのない超音波センサ装置とすることができる。尚、受信信号の増幅倍率設定処理や得られる効果については第2実施形態で説明した内容と同様であり、その詳細説明は省略する。   In the transmission / reception ultrasonic sensor, not only the ultrasonic wave reflected by the object to be detected but also the ultrasonic wave at the time of transmission of the ultrasonic sensor (hereinafter referred to as “direct wave”) is monitored as a reception signal. Therefore, by using this direct wave as a reference, the reception sensitivity does not change and the detection accuracy is improved even if there is a change in the reception level due to a temperature change or the like, as in the ultrasonic sensor device described in the second embodiment. It can be set as the ultrasonic sensor apparatus which does not fall. The received signal amplification factor setting process and the obtained effects are the same as those described in the second embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

第1実施形態の超音波センサ装置の駆動周波数設定処理を示す、フローチャートである。It is a flowchart which shows the drive frequency setting process of the ultrasonic sensor apparatus of 1st Embodiment. (a)〜(c)は、第1実施形態の超音波センサ装置において、圧電振動子の駆動周波数を走査した時の被検出物体受信レベルを示す図である。(A)-(c) is a figure which shows the to-be-detected object reception level when the drive frequency of a piezoelectric vibrator is scanned in the ultrasonic sensor apparatus of 1st Embodiment. (a)は、第2実施形態の超音波センサ装置において、2個の超音波センサの配置と、超音波の送受信の様子を示す図である。(b)は、受信用の超音波センサにおける受信信号の増幅倍率設定処理を示すフローチャートである。(A) is a figure which shows the mode of arrangement | positioning of two ultrasonic sensors, and the state of transmission / reception of an ultrasonic wave in the ultrasonic sensor apparatus of 2nd Embodiment. (B) is a flow chart showing amplification factor setting processing of a received signal in a receiving ultrasonic sensor. (a)は、第2実施形態の超音波センサ装置において、直接波の受信レベルRtが基準受信レベルRt未満にある場合の一例である。(b)は、増幅倍率可変手段により受信信号の増幅倍率を変更して、(a)の直接波の受信レベルRtを、基準受信レベルRt以上となるようにした時の例である。(A) is an example in the case where the direct wave reception level Rt is less than the reference reception level Rt 0 in the ultrasonic sensor device of the second embodiment. (B) is an example when the amplification factor of the received signal is changed by the amplification factor varying means so that the reception level Rt of the direct wave in (a) is equal to or higher than the reference reception level Rt 0 . (a),(b)は、超音波センサとその実装構造を示す模式図で、(a)は正面図であり、(b)は超音波センサの軸方向における断面図である。(A), (b) is a schematic diagram which shows an ultrasonic sensor and its mounting structure, (a) is a front view, (b) is sectional drawing in the axial direction of an ultrasonic sensor.

符号の説明Explanation of symbols

90 超音波センサ
1 圧電振動子
21 内側筐体
21a 底面部
10 バンパ
90 Ultrasonic sensor 1 Piezoelectric vibrator 21 Inner housing 21a Bottom surface part 10 Bumper

Claims (11)

筐体の一面に圧電振動子が貼り付けられた構造の超音波センサを備え、
前記構造の超音波センサから超音波を送信し、被検出物体で反射された超音波を前記構造の超音波センサで受信する超音波センサ装置であって、
前記超音波を送信する超音波センサと前記超音波を受信する超音波センサが、同じ超音波センサからなり、
前記圧電振動子の駆動周波数を変更する周波数可変手段と、
前記超音波の受信レベルを判定する受信レベル判定手段とを有し、
前記周波数可変手段により、前記圧電振動子の駆動周波数が走査され、
前記受信レベル判定手段で得られた最大受信レベルもしくは所定の受信レベルの範囲内にある駆動周波数に、前記圧電振動子の駆動周波数が設定されることを特徴とする超音波センサ装置。
An ultrasonic sensor with a structure in which a piezoelectric vibrator is attached to one surface of the housing,
An ultrasonic sensor device that transmits ultrasonic waves from the ultrasonic sensor having the structure and receives ultrasonic waves reflected by a detection object by the ultrasonic sensor having the structure,
The ultrasonic sensor that transmits the ultrasonic wave and the ultrasonic sensor that receives the ultrasonic wave are the same ultrasonic sensor,
Frequency variable means for changing the drive frequency of the piezoelectric vibrator;
Reception level determination means for determining the reception level of the ultrasonic wave,
The frequency variable means scans the driving frequency of the piezoelectric vibrator,
The ultrasonic sensor device, wherein the drive frequency of the piezoelectric vibrator is set to a drive frequency within a range of a maximum reception level or a predetermined reception level obtained by the reception level determination means.
前記圧電振動子の駆動周波数として、一つの基準駆動周波数Fが決められており、
前記受信レベルとして、一つの基準受信レベルRが決められており、
前記受信レベルが前記基準受信レベルR未満にある時は、前記駆動周波数が前記基準駆動周波数Fに設定され、
前記受信レベルが前記基準受信レベルR以上にある時は、前記駆動周波数の走査が、前記基準駆動周波数Fを含んで行われることを特徴とする請求項1に記載の超音波センサ装置。
Wherein as the driving frequency of the piezoelectric vibrator, a reference drive frequency F S has been determined,
As the reception level, one reference reception level R 0 is determined,
When the reception level is less than the reference reception level R 0 , the drive frequency is set to the reference drive frequency F S ;
Wherein when the reception level is above the reference reception level R 0 is the scan of the drive frequency, ultrasonic sensor device according to claim 1, characterized in that it is made comprising said reference drive frequency F S.
前記走査により選択される駆動周波数が、前記筐体の共振周波数からなり、
前記選択される共振周波数が、前記基準駆動周波数Fを含んで、2つ以上であることを特徴とする請求項2に記載の超音波センサ装置。
The drive frequency selected by the scanning is composed of the resonance frequency of the housing,
The selected the resonance frequency, including the reference drive frequency F S, the ultrasonic sensor device according to claim 2, characterized in that two or more.
前記選択される共振周波数が、3つであり、
前記基準駆動周波数Fが、前記3つの共振周波数の内、中間の共振周波数であることを特徴とする請求項3に記載の超音波センサ装置。
The selected resonant frequencies are three;
The reference drive frequency F S is, among the three resonance frequencies, the ultrasonic sensor device according to claim 3, characterized in that an intermediate resonance frequency.
筐体の一面に圧電振動子が貼り付けられた構造の超音波センサを備え、
前記構造の超音波センサから超音波を送信し、被検出物体で反射された超音波を前記構造の超音波センサで受信する超音波センサ装置であって、
前記超音波を送信する超音波センサと前記超音波を受信する超音波センサが、異なる超音波センサからなり、
前記受信用の超音波センサにおける受信信号の増幅倍率を変更する増幅倍率可変手段と、
前記送信用の超音波センサから前記受信用の超音波センサに直接届いた超音波(以下、「直接波」という)の受信レベルを判定する直接波受信レベル判定手段とを有し、
前記直接波の受信レベルとして、一つの基準受信レベルRtが決められており、
前記直接波の受信レベルが前記基準受信レベルRt未満にある時は、前記直接波の受信レベルが前記基準受信レベルRt以上となるように、前記増幅倍率可変手段により、前記受信信号の増幅倍率が設定されることを特徴とする超音波センサ装置。
An ultrasonic sensor with a structure in which a piezoelectric vibrator is attached to one surface of the housing,
An ultrasonic sensor device that transmits ultrasonic waves from the ultrasonic sensor having the structure and receives ultrasonic waves reflected by a detection object by the ultrasonic sensor having the structure,
The ultrasonic sensor that transmits the ultrasonic wave and the ultrasonic sensor that receives the ultrasonic wave are composed of different ultrasonic sensors,
Amplification magnification variable means for changing the amplification magnification of the received signal in the reception ultrasonic sensor;
Direct wave reception level determination means for determining a reception level of an ultrasonic wave (hereinafter referred to as “direct wave”) that directly reaches the reception ultrasonic sensor from the transmission ultrasonic sensor;
A reference reception level Rt 0 is determined as the reception level of the direct wave,
Wherein when the reception level of the direct wave is less than the reference reception level Rt 0, as the reception level of the direct wave is the reference reception level Rt 0 or more, by the amplification factor changing means, amplification of the received signal An ultrasonic sensor device in which a magnification is set.
前記送信用の超音波センサの指向性が、前記受信用の超音波センサの指向性より広いことを特徴とする請求項5に記載の超音波センサ装置。   The ultrasonic sensor device according to claim 5, wherein the directivity of the ultrasonic sensor for transmission is wider than the directivity of the ultrasonic sensor for reception. 前記送信用の超音波センサにおける圧電振動子が貼り付けられた筐体の一面が、前記受信用の超音波センサにおける圧電振動子が貼り付けられた筐体の一面より小さいことを特徴とする請求項6に記載の超音波センサ装置。   The one surface of the casing to which the piezoelectric vibrator of the ultrasonic sensor for transmission is attached is smaller than the one surface of the casing to which the piezoelectric vibrator of the ultrasonic sensor for reception is attached. Item 7. The ultrasonic sensor device according to Item 6. 筐体の一面に圧電振動子が貼り付けられた構造の超音波センサを備え、
前記構造の超音波センサから超音波を送信し、被検出物体で反射された超音波を前記構造の超音波センサで受信する超音波センサ装置であって、
前記超音波を送信する超音波センサと前記超音波を受信する超音波センサが、同じ超音波センサからなり、
前記超音波センサにおける受信信号の増幅倍率を変更する増幅倍率可変手段と、
前記超音波センサの送信時の超音波(以下、「直接波」という)の受信レベルを判定する直接波受信レベル判定手段とを有し、
前記直接波の受信レベルとして、一つの基準受信レベルRtが決められており、
前記直接波の受信レベルが前記基準受信レベルRt未満にある時は、前記直接波の受信レベルが前記基準受信レベルRt以上となるように、前記増幅倍率可変手段により、前記受信信号の増幅倍率が設定されることを特徴とする超音波センサ装置。
An ultrasonic sensor with a structure in which a piezoelectric vibrator is attached to one surface of the housing,
An ultrasonic sensor device that transmits ultrasonic waves from the ultrasonic sensor having the structure and receives ultrasonic waves reflected by a detection object by the ultrasonic sensor having the structure,
The ultrasonic sensor that transmits the ultrasonic wave and the ultrasonic sensor that receives the ultrasonic wave are the same ultrasonic sensor,
Amplification magnification variable means for changing the amplification magnification of the received signal in the ultrasonic sensor;
Direct wave reception level determination means for determining a reception level of ultrasonic waves (hereinafter referred to as “direct wave”) at the time of transmission of the ultrasonic sensor;
A reference reception level Rt 0 is determined as the reception level of the direct wave,
Wherein when the reception level of the direct wave is less than the reference reception level Rt 0, as the reception level of the direct wave is the reference reception level Rt 0 or more, by the amplification factor changing means, amplification of the received signal An ultrasonic sensor device in which a magnification is set.
前記筐体が、樹脂からなることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の超音波センサ装置。   The ultrasonic sensor device according to claim 1, wherein the housing is made of resin. 前記樹脂が、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂であることを特徴とする請求項9に記載の超音波センサ装置。   The ultrasonic sensor device according to claim 9, wherein the resin is polyphenylene sulfide (PPS) resin. 前記樹脂が、ガラス繊維をフィラーとして含有することを特徴とする請求項9または10に記載の超音波センサ装置。   The ultrasonic sensor device according to claim 9 or 10, wherein the resin contains glass fiber as a filler.
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