(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板、入力用すだれ状電極、第１出力用すだれ状電極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、貯蔵室および信号分析手段から成る超音波音圧センサであって、前記入力用すだれ状電極と、前記第１および第２出力用すだれ状電極は、前記圧電基板の一方の端面に設けられており、前記貯蔵室は、前記圧電基板のもう一方の端面および前記弾性膜の内面と接触する液体を貯蔵し、前記入力用すだれ状電極は、入力電気信号を印加されることにより前記圧電基板に弾性波を励振し、前記弾性波のうちの漏洩成分を前記液体中に縦波として照射し、前記弾性膜は前記縦波を反射し、前記第１出力用すだれ状電極は、前記弾性膜で反射された前記縦波を第１遅延電気信号に変換し、前記第２出力用すだれ状電極は、前記弾性波のうちの非漏洩成分を第２遅延電気信号として検出し、前記信号分析手段は、前記弾性膜の外面を介して外部から伝搬される音圧を前記第１遅延電気信号と前記第２遅延電気信号との差から感知する超音波音圧センサ。
【請求項２】
圧電基板、入力用すだれ状電極、第１出力用すだれ状電極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、貯蔵室および信号分析手段から成る超音波音圧センサであって、前記入力用すだれ状電極と、前記第１および第２出力用すだれ状電極は、前記圧電基板の一方の端面に設けられており、前記貯蔵室は液体室、気体室およびそれらを分ける仕切り膜で成り、前記液体室は前記圧電基板のもう一方の端面と接触する液体を貯蔵し、前記気体室には弾性膜が設けられており、前記入力用すだれ状電極は、入力電気信号を印加されることにより前記圧電基板に弾性波を励振し、前記弾性波のうちの漏洩成分を前記液体中に縦波として照射し、前記仕切り膜は前記縦波を反射し、前記第１出力用すだれ状電極は、前記仕切り膜で反射された前記縦波を第１遅延電気信号に変換し、前記第２出力用すだれ状電極は、前記弾性波のうちの非漏洩成分を第２遅延電気信号として検出し、前記信号分析手段は、前記弾性膜を介して外部から伝搬される音圧を前記第１遅延電気信号と前記第２遅延電気信号との差から感知する超音波音圧センサ。
【請求項３】
前記入力用すだれ状電極および前記第２出力用すだれ状電極の間に増幅器が設けられ、前記増幅器は前記第２遅延電気信号を増幅し、前記入力用すだれ状電極、前記第２出力用すだれ状電極および前記増幅器は遅延線発振器を構成する請求項１または２に記載の超音波音圧センサ。
【請求項４】
前記入力用すだれ状電極および前記第１出力用すだれ状電極の間に増幅器が設けられ、前記増幅器は前記第１遅延電気信号を増幅し、前記入力用すだれ状電極、前記第１出力用すだれ状電極および前記増幅器は遅延線発振器を構成する請求項１または２に記載の超音波音圧センサ。
【請求項５】
前記信号分析手段が位相比較器で成り、前記位相比較器は前記第１遅延電気信号の位相および前記第２遅延電気信号の位相を比較し、前記音圧を前記第１遅延電気信号と前記第２遅延電気信号との位相差から感知する請求項１，２，３または４に記載の超音波音圧センサ。
【請求項６】
前記入力用すだれ状電極と、前記第１および第２出力用すだれ状電極は、それぞれが円弧状を成すとともに互いに同心を有する位置関係を形成する請求項１，２，３，４または５に記載の超音波音圧センサ。
【請求項７】
前記圧電基板が圧電セラミック薄板で成り、前記圧電セラミック薄板の分極軸の方向がその厚さ方向と平行である請求項１，２，３，４，５または６に記載の超音波音圧センサ。
【請求項８】
前記圧電基板が圧電性高分子薄板で成る請求項１，２，３，４，５または６に記載の超音波音圧センサ。
【請求項９】
前記弾性膜が高分子フィルムで成る請求項１，２，３，４，５，６，７または８に記載の超音波音圧センサ。
【請求項１０】
前記弾性膜が金属製フィルムで成る請求項１，２，３，４，５，６，７または８に記載の超音波音圧センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、弾性膜に接触することにより伝搬される音圧を感知する超音波音圧センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
振動変位を検出する従来のセンサには、接触型と非接触型がある。微小変位測定用の電気マイクロメータやデジタルゲージ、回転軸測定用のロータリエンコーダ、長変位測定用のリニアスケールなどは接触型センサに属する。ロータリエンコーダは回転する被測定物の回転数や回転速度を制御するために用いられ、電気マイクロメータ、デジタルゲージおよびロータリエンコーダは被測定物の長さの基準用などとして用いられている。これらの接触型センサは測定精度、応答時間などに問題を有する。レーザ型センサや電気音響型センサなどは非接触型センサに属する。レーザ型センサは、レーザ光自身のゆらぎによる光路長の増大による測定精度の悪化、装置の規模の小型化が困難であること、測定方法の複雑さなどの問題点を有している。電気音響型センサは変位の測定範囲の狭さや測定精度にも問題点を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、小型軽量でしかも簡便なデバイス構成を実現でき、検出感度が高く、高速応答に優れ、低消費電力駆動が可能な超音波音圧センサを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の超音波音圧センサは、圧電基板、入力用すだれ状電極、第１出力用すだれ状電極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、貯蔵室および信号分析手段から成る超音波音圧センサであって、前記入力用すだれ状電極と、前記第１および第２出力用すだれ状電極は、前記圧電基板の一方の端面に設けられており、前記貯蔵室は、前記圧電基板のもう一方の端面および前記弾性膜の内面と接触する液体を貯蔵し、前記入力用すだれ状電極は、入力電気信号を印加されることにより前記圧電基板に弾性波を励振し、前記弾性波のうちの漏洩成分を前記液体中に縦波として照射し、前記弾性膜は前記縦波を反射し、前記第１出力用すだれ状電極は、前記弾性膜で反射された前記縦波を第１遅延電気信号に変換し、前記第２出力用すだれ状電極は、前記弾性波のうちの非漏洩成分を第２遅延電気信号として検出し、前記信号分析手段は、前記弾性膜の外面を介して外部から伝搬される音圧を前記第１遅延電気信号と前記第２遅延電気信号との差から感知する。
【０００５】
請求項２に記載の超音波音圧センサは、圧電基板、入力用すだれ状電極、第１出力用すだれ状電極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、貯蔵室および信号分析手段から成る超音波音圧センサであって、前記入力用すだれ状電極と、前記第１および第２出力用すだれ状電極は、前記圧電基板の一方の端面に設けられており、前記貯蔵室は液体室、気体室およびそれらを分ける仕切り膜で成り、前記液体室は前記圧電基板のもう一方の端面と接触する液体を貯蔵し、前記気体室には弾性膜が設けられており、前記入力用すだれ状電極は、入力電気信号を印加されることにより前記圧電基板に弾性波を励振し、前記弾性波のうちの漏洩成分を前記液体中に縦波として照射し、前記仕切り膜は前記縦波を反射し、前記第１出力用すだれ状電極は、前記仕切り膜で反射された前記縦波を第１遅延電気信号に変換し、前記第２出力用すだれ状電極は、前記弾性波のうちの非漏洩成分を第２遅延電気信号として検出し、前記信号分析手段は、前記弾性膜を介して外部から伝搬される音圧を前記第１遅延電気信号と前記第２遅延電気信号との差から感知する。
【０００６】
請求項３に記載の超音波音圧センサは、前記入力用すだれ状電極および前記第２出力用すだれ状電極の間に増幅器が設けられ、前記増幅器は前記第２遅延電気信号を増幅し、前記入力用すだれ状電極、前記第２出力用すだれ状電極および前記増幅器は遅延線発振器を構成する。
【０００７】
請求項４に記載の超音波音圧センサは、前記入力用すだれ状電極および前記第１出力用すだれ状電極の間に増幅器が設けられ、前記増幅器は前記第１遅延電気信号を増幅し、前記入力用すだれ状電極、前記第１出力用すだれ状電極および前記増幅器は遅延線発振器を構成する。
【０００８】
請求項５に記載の超音波音圧センサは、前記信号分析手段が位相比較器で成り、前記位相比較器は前記第１遅延電気信号の位相および前記第２遅延電気信号の位相を比較し、前記音圧を前記第１遅延電気信号と前記第２遅延電気信号との位相差から感知する。
【０００９】
請求項６に記載の超音波音圧センサは、前記入力用すだれ状電極と、前記第１および第２出力用すだれ状電極は、それぞれが円弧状を成すとともに互いに同心を有する位置関係を形成する。
【００１０】
請求項７に記載の超音波音圧センサは、前記圧電基板が圧電セラミック薄板で成り、前記圧電セラミック薄板の分極軸の方向がその厚さ方向と平行である。
【００１１】
請求項８に記載の超音波音圧センサは、前記圧電基板が圧電性高分子薄板で成る。
【００１２】
請求項９に記載の超音波音圧センサは、前記弾性膜が高分子フィルムで成る。
【００１３】
請求項１０に記載の超音波音圧センサは、前記弾性膜が金属製フィルムで成る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の超音波音圧センサは、圧電基板、入力用すだれ状電極、第１出力用すだれ状電極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、貯蔵室および信号分析手段から成る簡単な構造を有する。入力用すだれ状電極と、第１および第２出力用すだれ状電極は、圧電基板の一方の端面に設けられている。貯蔵室は、圧電基板のもう一方の端面および弾性膜の内面と接触する液体を貯蔵している。もしも、入力用すだれ状電極に入力電気信号が印加されると、圧電基板に弾性波が励振される。この弾性波のうちの漏洩成分は液体中に縦波として照射され、この縦波は弾性膜によって反射され、第１出力用すだれ状電極によって第１遅延電気信号として検出される。弾性波のうちの非漏洩成分は、第２出力用すだれ状電極によって第２遅延電気信号として検出される。信号分析手段は、弾性膜の外面を介して外部から伝搬される音圧を第１遅延電気信号と第２遅延電気信号との差から感知する。
【００１５】
本発明のもう一つの超音波音圧センサは、圧電基板、入力用すだれ状電極、第１出力用すだれ状電極、第２出力用すだれ状電極、弾性膜、貯蔵室および信号分析手段から成り、貯蔵室が液体室と、弾性膜が備えられた気体室と、液体室および気体室を分ける仕切り膜で成る簡単な構造を有する。入力用すだれ状電極と、第１および第２出力用すだれ状電極は、圧電基板の一方の端面に設けられている。液体室は圧電基板のもう一方の端面と接触する液体を貯蔵している。もしも、入力用すだれ状電極に入力電気信号が印加されると、圧電基板に弾性波が励振される。この弾性波のうちの漏洩成分は液体中に縦波として照射され、この縦波は仕切り膜によって反射され、第１出力用すだれ状電極によって第１遅延電気信号として検出される。弾性波のうちの非漏洩成分は、第２出力用すだれ状電極によって第２遅延電気信号として検出される。信号分析手段は、弾性膜の外面を介して外部から伝搬される音圧を第１遅延電気信号と第２遅延電気信号との差から感知する。
【００１６】
本発明の超音波音圧センサでは、入力用すだれ状電極および第２出力用すだれ状電極の間に増幅器を備えた構造が可能である。このとき、第２遅延電気信号は増幅器によって増幅された後、入力用すだれ状電極に再び印加される。このようにして、入力用すだれ状電極、第２出力用すだれ状電極および増幅器は遅延線発振器を構成する。従って、デバイスの小型軽量化が促進され、低消費電力駆動が可能となる。
【００１７】
本発明の超音波音圧センサでは、入力用すだれ状電極および第１出力用すだれ状電極の間に増幅器を備えた構造が可能である。このとき、第１遅延電気信号は増幅器によって増幅された後、入力用すだれ状電極に再び印加される。このようにして、入力用すだれ状電極、第１出力用すだれ状電極および増幅器は遅延線発振器を構成する。従って、デバイスの小型軽量化が促進され、低消費電力駆動が可能となる。
【００１８】
本発明の超音波音圧センサでは、信号分析手段が位相比較器で成る構造が可能である。位相比較器は第１遅延電気信号の位相および第２遅延電気信号の位相を比較し、弾性膜の外面を介して伝搬される音圧を第１遅延電気信号と第２遅延電気信号との位相差から感知する。このようにして、高感度なデバイスを提供することができる。
【００１９】
本発明の超音波音圧センサでは、入力用すだれ状電極と、前記第１および第２出力用すだれ状電極が、それぞれ円弧状を成すとともに互いに同心を有する構造が可能である。このような構造を採用することにより、圧電基板に励振された弾性波のうちの漏洩成分が効率よく液体中に縦波としてモード変換されるばかりでなく、液体中において弾性膜または仕切り膜によって反射された縦波が第１出力用すだれ状電極によって効率よく第１遅延電気信号に変換される。従って、音圧の検出感度を向上させることが可能となる。
【００２０】
本発明の超音波音圧センサでは、圧電基板が圧電セラミック薄板で成り、その分極軸の方向が厚さ方向と平行である構造、または圧電基板が圧電性高分子薄板で成る構造が可能である。このような構造を採用することにより、音圧の検出感度を向上させることが可能となるばかりでなく、装置の小型軽量化を促進することができる。
【００２１】
本発明の超音波音圧センサでは、弾性膜が高分子フィルムまたは金属製フィルムで成る構造が可能である。このような構造を採用することにより、音圧の検出感度を向上させることが可能となる。
【００２２】
【実施例】
図１は本発明の超音波音圧センサの第１の実施例を示す構成図である。本実施例は圧電基板１、入力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３、第２出力用すだれ状電極４、弾性膜５、貯蔵室６、信号分析手段７、位相偏移器８および信号発生器９から成る。圧電基板１は圧電セラミック薄板または圧電性高分子薄板で成る。入力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３および第２出力用すだれ状電極４は、それぞれが円弧状を成し、アルミニウム薄膜で成り、圧電基板１の一方の端面上に設けられている。弾性膜５は燐青銅または高分子フィルムで成る。貯蔵室６に貯蔵されている液体は圧電基板１のもう一方の端面および弾性膜５の内面と接触している。信号分析手段７は位相比較器で成る。図１の超音波音圧センサを用いて、たとえば人の脈拍を測定する場合、すなわち血管の振動による音圧を測定する場合には、人の手首の内側などに弾性膜５の外面を接触させることにより測定を行う。このようにして、図１の超音波音圧センサは小型軽量で構造も簡単である。
【００２３】
図２は圧電基板１、入力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３および第２出力用すだれ状電極４で成るデバイスを上方から見たときの平面図である。入力用すだれ状電極２と第１出力用すだれ状電極３の離間距離は６ｍｍで、開口角は４５°である。入力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３および第２出力用すだれ状電極４はともに５対の電極指を有し、電極周期長は３４０μｍで、それらは互いに同心を有するように配置されている。
【００２４】
図１の超音波音圧センサにおいて、入力用すだれ状電極２の電極周期長に対応する中心周波数にほぼ等しい周波数の入力電気信号が信号発生器９から入力用すだれ状電極２に印加されると、圧電基板１に弾性波が励振される。この弾性波は入力用すだれ状電極２の電極周期長にほぼ対応する波長を有しており、この弾性波のうちの漏洩成分が貯蔵室６の液体中に縦波として伝搬される。つまり、液体中において漏洩弾性波から縦波へのモード変換が起こる。この縦波は弾性膜５によって反射され、反射された縦波は、第１出力用すだれ状電極３によって第１出力用すだれ状電極３の電極周期長にほぼ対応する周波数を有する第１遅延電気信号として検出される。一方、弾性波の非漏洩成分は第２出力用すだれ状電極４において第２遅延電気信号として検出される。第１遅延電気信号の位相と第２遅延電気信号の位相は信号分析手段７において比較される。この場合、第１遅延電気信号の位相は、音圧が検出されないときには、第２遅延電気信号の位相と一致するように位相偏移器８によって予め調整されている。
【００２５】
図３は液体中を伝搬する縦波の伝搬路を矢印で示した図である。もしも弾性膜５が外部からの音圧を感知すると、弾性膜５は機械的に振動する。従って、縦波の伝搬路長も変化する。伝搬路長の変化は第１遅延電気信号と第２遅延電気信号との位相差をもたらすことから、この位相差によって音圧が高感度で検出される。また、このような位相比較による音圧検出システムは温度変化による影響の軽減にも対応しうる。
【００２６】
図４は圧電基板１に励振される２つのモードの弾性波の位相速度と、弾性波の周波数ｆおよび圧電基板１の厚さｄの積ｆｄとの関係を示す特性図である。圧電基板１中を伝搬する横波の速度は２，４５０ｍ/ｓであり、縦波の速度は４，３９０ｍ/ｓである。
【００２７】
図５は液体中への縦波放射の実効変換効率ηと、ｆｄ値との関係を示す特性図である。Ｓ0モードにおいては１．５ＭＨｚ・ｍｍ近傍で最も高いピークがみられることが分かる。
【００２８】
図６は図２のデバイスの代わりに用いられる別のデバイスを上方から見たときの平面図である。図６のデバイスは圧電基板１、入力用すだれ状電極１０、第１出力用すだれ状電極１１および第２出力用すだれ状電極１２で成り、図２のデバイスと同様な機能を果たす。
【００２９】
図７は本発明の超音波音圧センサの第２の実施例を示す構成図である。本実施例は圧電基板１、入力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３、第２出力用すだれ状電極４、弾性膜５、貯蔵室６、信号分析手段７、位相偏移器８および増幅器１３から成る。増幅器１３は入力用すだれ状電極２および第２出力用すだれ状電極４の間に接続されている。
【００３０】
図７の超音波音圧センサにおいて、入力用すだれ状電極２に入力電気信号が印加されると、圧電基板１に弾性波が励振される。この弾性波のうちの漏洩成分が貯蔵室６の液体中に縦波として伝搬され、この縦波は弾性膜５によって反射され、反射された縦波は、第１出力用すだれ状電極３によって第１遅延電気信号として検出される。一方、弾性波の非漏洩成分は第２出力用すだれ状電極４において第２遅延電気信号として検出される。第２遅延電気信号の一部は増幅器１３によって増幅された後、入力電気信号として再び入力用すだれ状電極２に印加される。このようにして、入力用すだれ状電極２、第２出力用すだれ状電極４および増幅器１３は帰還型の遅延線発振器を構成する。第２遅延電気信号の残部は信号分析手段７に伝えられる。信号分析手段７では第１遅延電気信号の位相と第２遅延電気信号の位相が比較される。このとき、第１遅延電気信号の位相は、音圧が検出されないときには、第２遅延電気信号の位相と一致するように位相偏移器８によって予め調整されている。もしも、弾性膜５が音圧を感知すると、信号分析手段７において第１遅延電気信号と第２遅延電気信号の位相差が検出される。このようにして、小型軽量で、低消費電力駆動が可能で、感度が良好な超音波音圧センサが可能となる。
【００３１】
図８は本発明の超音波音圧センサの第３の実施例を示す構成図である。本実施例は増幅器１３の接続位置を除いて図７の超音波音圧センサと同様な構造を有する。図８において、増幅器１３は入力用すだれ状電極２および第１出力用すだれ状電極３の間に接続されている。図８の超音波音圧センサにおいては、第１出力用すだれ状電極３で検出された第１遅延電気信号の一部は、増幅器１３によって増幅された後、入力電気信号として再び入力用すだれ状電極２に印加される。このようにして、入力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３および増幅器１３は帰還型の遅延線発振器を構成する。もしも弾性膜５が音圧を感知すると、信号分析手段７において第１遅延電気信号と第２遅延電気信号の位相差が検出される。
【００３２】
図９は本発明の超音波音圧センサの第４の実施例を示す構成図である。本実施例は圧電基板１、入力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３、第２出力用すだれ状電極４、信号分析手段７、位相偏移器８、信号発生器９および貯蔵室から成る。この貯蔵室は液体室１４、弾性膜１６を備えた気体室１５、および液体室１４と気体室１５を分ける仕切り膜１７で成る。弾性膜１６は高分子フィルムで成り、仕切り膜１７はゴム製フィルムで成る。入力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３および第２出力用すだれ状電極４は、圧電基板１の一方の端面上に設けられている。液体室１４に貯蔵されている液体は圧電基板１のもう一方の端面と接触している。気体室１５には気体が貯蔵されている。図９の超音波音圧センサを用いて、たとえば人の鼓動を測定する場合、弾性膜１６の外面を胸部に接触させることにより測定を行う。このようにして、図９の超音波音圧センサは小型軽量で構造も簡単である。
【００３３】
図９の超音波音圧センサにおいて、入力電気信号が信号発生器９から入力用すだれ状電極２に印加されると、圧電基板１に弾性波が励振される。この弾性波のの漏洩成分が液体室１４の液体中に縦波として伝搬され、この縦波は仕切り膜１７によって反射され、反射された縦波は、第１出力用すだれ状電極３によって第１遅延電気信号として検出される。一方、弾性波の非漏洩成分は第２出力用すだれ状電極４において第２遅延電気信号として検出される。もしも弾性膜１６が音圧を感知すると弾性膜１６は機械的に振動し、それにつれて仕切り膜１７も振動する。従って、縦波の伝搬路長が変化する。伝搬路長の変化は第１遅延電気信号と第２遅延電気信号との位相差をもたらすことから、この位相差によって音圧が高感度で検出される。また、このような位相比較による音圧検出システムは温度変化による影響の軽減にも対応しうる。
【００３４】
図９の超音波音圧センサでは、図７または図８のような構造、すなわち信号発生器９が増幅器１３に置き換わった構造が可能である。このようにして、帰還型の遅延線発振器が構成される。従って、小型軽量で、低消費電力駆動が可能で、感度が良好な超音波音圧センサが構成される。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の超音波音圧センサにおいて、もしも入力用すだれ状電極に入力電気信号が印加されると、圧電基板に弾性波が励振される。この弾性波のうちの漏洩成分は貯蔵室に貯蔵されている液体中に縦波として照射され、この縦波は弾性膜によって反射され、第１出力用すだれ状電極によって第１遅延電気信号として検出される。弾性波のうちの非漏洩成分は、第２出力用すだれ状電極によって第２遅延電気信号として検出される。もしも弾性膜を接触することにより音圧が生ずると、この音圧は信号分析手段において第１遅延電気信号と第２遅延電気信号の差として感知される。信号分析手段が位相比較器で成る場合には、第１遅延電気信号と第２遅延電気信号の位相差として感知されることから、高感度なデバイスを提供することが可能となる。
【００３６】
本発明の超音波音圧センサでは、貯蔵室が液体室と、弾性膜が備えられた気体室と、液体室および気体室を分ける仕切り膜で成る構造が可能である。この場合、弾性波のうちの漏洩成分は液体中に縦波として照射され、この縦波は仕切り膜によって反射され、第１出力用すだれ状電極によって第１遅延電気信号として検出される。弾性波のうちの非漏洩成分は、第２出力用すだれ状電極によって第２遅延電気信号として検出される。もしも弾性膜を接触することにより音圧が生ずると、この音圧は、仕切り膜に伝搬されることから、信号分析手段において第１遅延電気信号と第２遅延電気信号の差として感知される。
【００３７】
本発明の超音波音圧センサでは、入力用すだれ状電極および第２出力用すだれ状電極の間、または入力用すだれ状電極および第１出力用すだれ状電極の間に増幅器を備えた構造が可能である。このような構造は遅延線発振器の構成を可能にする。従って、デバイスの小型軽量化が促進され、低消費電力駆動が可能となる。
【００３８】
本発明の超音波音圧センサでは、入力用すだれ状電極と、前記第１および第２出力用すだれ状電極が、それぞれ円弧状を成すとともに互いに同心を有する構造が可能である。このような構造を採用することにより、圧電基板に励振された弾性波のうちの漏洩成分が効率よく液体中に縦波としてモード変換されるばかりでなく、液体中において弾性膜または仕切り膜によって反射された縦波が第１出力用すだれ状電極によって効率よく第１遅延電気信号に変換される。従って、音圧の検出感度を向上させることが可能となる。
【００３９】
本発明の超音波音圧センサでは、圧電基板が圧電セラミック薄板で成り、その分極軸の方向が厚さ方向と平行である構造、または圧電基板が圧電性高分子薄板で成る構造が可能である。このような構造を採用することにより、音圧の検出感度を向上させることが可能となるばかりでなく、装置の小型軽量化を促進することができる。
【００４０】
本発明の超音波音圧センサでは、弾性膜が高分子フィルムまたは金属製フィルムで成る構造が可能である。このような構造を採用することにより、音圧の検出感度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波音圧センサの第１の実施例を示す構成図。
【図２】圧電基板１、入力用すだれ状電極２、第１出力用すだれ状電極３および第２出力用すだれ状電極４で成るデバイスを上方から見たときの平面図。
【図３】液体中を伝搬する縦波の伝搬路を矢印で示した図。
【図４】圧電基板１に励振される２つのモードの弾性波の位相速度と、弾性波の周波数ｆおよび圧電基板１の厚さｄの積ｆｄとの関係を示す特性図。
【図５】液体中への縦波放射の実効変換効率ηと、ｆｄ値との関係を示す特性図。
【図６】図２のデバイスの代わりに用いられる別のデバイスを上方から見たときの平面図。
【図７】本発明の超音波音圧センサの第２の実施例を示す構成図。
【図８】本発明の超音波音圧センサの第３の実施例を示す構成図。
【図９】本発明の超音波音圧センサの第４の実施例を示す構成図。
【符号の説明】
１    圧電基板
２    入力用すだれ状電極
３    第１出力用すだれ状電極
４    第２出力用すだれ状電極
５    弾性膜
６    貯蔵室
７    信号分析手段
８    位相偏移器
９    信号発生器
１０  入力用すだれ状電極
１１  第１出力用すだれ状電極
１２  第２出力用すだれ状電極
１３  増幅器
１４  液体室
１５  気体室
１６  弾性膜
１７  仕切り膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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