[发明专利]超声波接收机

说明书

技术领域

本发明涉及一种进行超声波的接收的超声波接收机，尤其涉及可高灵敏度地检测出准确的超声波的超声波接收机。 

背景技术

因为超声波能够在气体、液体及固体等各种介质中传播，所以被利用到计测、物理性质测量、工程学、医学、生物学等各个领域。 

超声波在不同介质的界面中的传播难易度以声阻抗比来进行表示，一般情况下，在气体和固体等声阻抗存在巨大差异的介质的界面上，在介质中传播的超声波几乎全部被反射，从而不能使超声波向不同介质高效率地传播。 

在超声波的检测中广泛应用了超声波振动器，超声波振动器由陶瓷等压电体构成。因此，在利用超声波振动器来检测传播到气体的超声波时，传来的超声波的大部分在超声波振动器的表面发射，在超声波振动器中仅能检测一部分超声波。其结果是一般情况下难以高灵敏度地检测超声波。在从超声波振动器向气体中发送超声波时也同样由于反射而产生效率的降低。因此特别在距离或流量的计测、物体的探测等中使用超声波时，高灵敏度地检测超声波为重要的课题之一。 

为了解决此课题，例如专利文献1公开了在气体中利用超声波的折射可高效率地在宽频带中收发超声波的超声波收发机主体。以下对该超声波收发机主体进行说明。 

如图8所示，该现有的超声波收发机主体101具有超声波振动器2和在超声波振动器的波接受面上设置的传播介质部3。超声波收发机101的四周存在充满周围空间的流体4例如空气。将超声波振动器2和传播介质部3的界面作为第一表面区域31，将传播介质部3和流体4的界面作为第二表面区域32。另外，将第一表面区域31和第二表面区域32所构成的角 度设为θ1，将第二表面区域32的法线和超声波的方向所构成的角度设为θ2。如图8所示地设定XYZ方向。 

在发送超声波的情况下，由未图示的驱动电路对超声波振动器2授予电信号，并通过超声波振动器2振动来发生超声波。利用超声波振动器2发生的超声波从第一表面区域31向第二表面区域32传播介质部3以Y轴正方向传播去。然后，到达了第二表面区域32的超声波按照折射定律来改变传播方向，朝着超声波传播路径5的方向向流体4传播。 

在接收超声波的情况下，与发送的情况相反，传播到周围空间的流体4的超声波到达第二表面区域32，折射后穿透传播介质部3。此外，还朝着Y轴的负方向在传播介质部3的内部传播，并到达超声波振动器2。到达了超声波振动器2的超声波使超声波振动器2的压电体变形，由此在电极间产生电位差，通过未图示的波接受电路来进行检测。 

这样，超声波在传播介质部3和流体4的界面上发生折射。因此，将这样的形态的超声波收发机主体特别称为“斜传播型超声波收发机主体”。超声波收发机主体101即使在流体4为空气等声阻抗(材质的声速×材质的密度)极小的介质时，超声波也能从流体4向传播介质部3高效率地射入、或者从传播介质部3向流体4高效率地射出。 

当将在超声波的传播介质部3以及流体4中的声速分别设为C1、C2，将传播介质部3以及流体4的密度分别设为ρ1、ρ2时，在第二表面区域32和流体4的界面上的超声波的反射率R利用以下公式(1)进行表示。 

[公式1]