JP2006003124A - 超音波センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】筐体２１の一面に圧電振動子１が貼り付けられた構造の送受信兼用の超音波センサ９０を備え、圧電振動子１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、周波数可変手段により、ステップ１２０において圧電振動子の駆動周波数Ｆ_Ｓ，Ｆ_Ｌ，Ｆ_Ｈが走査され、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、圧電振動子１の駆動周波数が設定される超音波センサ装置とする。
【選択図】 図１

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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_Ｓ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_０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_０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_Ｓに設定され、前記受信レベルが前記基準受信レベルＲ_０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_Ｓを含んで行われるようにすることができる。

例えば、基準駆動周波数Ｆ_Ｓを常温での筐体の共振周波数とし、基準受信レベルＲ_０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_Ｓ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。

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_Ｓを含んで、２つ以上とすることができる。

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。

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_Ｓ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。

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_０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_０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_０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。

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_０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。

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。

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_０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_０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_０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。

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。

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。

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。

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。

以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。

（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。

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。

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。

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_Ｓと決める。また、基準駆動周波数Ｆ_Ｓより低周波側にある共振周波数をＦ_Ｌ、基準駆動周波数Ｆ_Ｓより高周波側にある共振周波数をＦ_Ｈ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_０を決める。基準受信レベルＲ_０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。

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_Ｓに設定する。

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_Ｓが基準受信レベルＲ_０未満にあるか、基準受信レベルＲ_０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_Ｓが基準受信レベルＲ_０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_Ｓ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_Ｓが小さく基準受信レベルＲ_０未満にあるため、圧電振動子は基準駆動周波数Ｆ_Ｓ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_Ｓ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_Ｓが基準受信レベルＲ_０以上にあると判定されると、次のステップ１２０に進む。

図２（ａ）は、圧電振動子の駆動周波数が基準駆動周波数Ｆ_Ｓ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_Ｓが基準受信レベルＲ_０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_Ｓは、図の右側に点線で示した基準受信レベルＲ_０以上となっている。

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_Ｓ，Ｆ_Ｌ，Ｆ_Ｈについて行われる。

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_Ｓ，Ｒ_Ｌ，Ｒ_Ｈ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。

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_Ｓ，Ｆ_Ｌ，Ｆ_Ｈ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_Ｓ，Ｒ_Ｌ，Ｒ_Ｈ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_Ｈの時に、最大の受信レベルＲ_Ｈが得られている（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_Ｈが得られた共振周波数Ｆ_Ｈに、圧電振動子の駆動周波数が設定される。

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_Ｓ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。

図１の超音波センサ装置においては、駆動周波数をＦ_Ｓ，Ｆ_Ｌ，Ｆ_Ｈ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_Ｓ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。

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_Ｓが、３つの共振周波数Ｆ_Ｓ，Ｆ_Ｌ，Ｆ_Ｈ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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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_０が決められている。

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_０未満にあるか、基準受信レベルＲｔ_０以上にあるかを判定する。

図４（ａ）は、直接波の受信レベルＲｔが基準受信レベルＲｔ_０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_０未満となっている。

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_０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_０未満にあると判定されると、次のステップ２１０に進む。

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_０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。

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_０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_０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_０となるように、受信信号の増幅倍率を設定してもよい。

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_０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_０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。

（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。

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。

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。 （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）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）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_０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_０以上となるようにした時の例である。 （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。

符号の説明

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

Claims (11)

1. 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。
2. 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_Ｓ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_０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_０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_Ｓに設定され、
   前記受信レベルが前記基準受信レベルＲ_０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_Ｓ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。
3. 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_Ｓ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。
4. 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_Ｓ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。
5. 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_０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_０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_０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。
6. 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。
7. 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。
8. 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_０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_０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_０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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。

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