声波感测器

摘要

于利用声波以检测到物体之距离或物体所在之方位等之声波感测器中，使用几乎无机械性振动且藉由对空气赋予热冲击以产生声波之声波产生元件作为发波元件；并使用将声波之声压变化转换为电信号变化之静电容量型麦克风作为收波元件。藉此，与使用压电元件作为发波元件及收波元件之知声波感测器相比较，不仅能缩短因发波元件所发出声波中残响成分所造成之不感带及因从收波元件输出之收波信号中的残响成分所造成之不感带，更能提高角度解析能力。

主权项

1.一种声波感测器,可检测到发波装置或到物体之 间的距离以及发波装置或物体所存在之方位中的 至少一者,包括: 发波装置,具有可发送声波之发波元件及驱动该发 波元件之驱动电路; 收波装置,具有收波元件,能直接接收从发波元件 发送之声波,或接收从发波元件所发出并被物体反 射之声波,并且将收到之声波转换成为电信号之收 波信号; 其特征为: 该发波元件系藉由对空气施以热冲击以产生声波 之声波产生元件所构成。 2.一种声波感测器,可检测到发波装置或到物体之 间的距离以及物体所存在之方位中至少一者,包括 : 发波装置,具有可发送声波之发波元件及驱动该发 波元件之驱动电路;及 收波装置,具有收波元件,能直接接收从发波元件 发送之声波,或接收从发波元件所发出并被物体反 射之声波,并且将收到之声波转换成为电信号之收 波信号; 其特征为: 收波元件系藉由可将声波之声压转换为电信号变 化之静电容量型麦克风所构成。 3.一种声波感测器,可检测到发波装置或到物体之 间的距离以及物体所存在之方位中至少一者,包括 : 发波装置,具有可发送声波之发波元件及驱动该发 波元件之驱动电路;及 收波装置,具有收波元件,能直接接收从发波元件 发送之声波,或接收从发波元件所发出并被物体反 射之声波,并且将收到之声波转换成为电信号之收 波信号; 其特征为: 该收波元件之共振特性的Q値为10以下。 4.一种声波感测器,可检测到发波装置或到物体之 间的距离以及物体所存在之方位中至少一者,包括 : 发波装置,具有可发送声波之发波元件及驱动该发 波元件之驱动电路;及 收波装置,具有收波元件,能直接接收从发波元件 发送之声波,或接收从发波元件所发出并被物体反 射之声波,并且将收到之声波转换成为电信号之收 波信号; 其特征为: 该各收波元件之共振特性的Q値为10以下。 5.如申请专利范围第1项之声波感测器,其中,该声 波产生元件包括薄板状的发热体,藉由对发热体通 电所伴随产生之发热体温度改变,以对空气赋予热 冲击,令其产生声波。 6.如申请专利范围第5项之声波感测器,其中,该声 波产生元件包括: 底部基板; 发热体层,由形成于该底部基板的至少一表面侧之 该发热体所构成;以及, 热绝缘层,介于该底部基板与该发热体层之间。 7.如申请专利范围第1项之声波感测器,其中,该声 波产生元件具有于空气中相对的一对电极,藉由于 两电极间施加既定电压使其产生火花放电,而对空 气赋予热冲击,以产生声波。 8.如申请专利范围第1至4项中任一项之声波感测器 ,其中,该收波装置包含排列于同一平面上之复数 之收波元件,并具有方位检测功能,能依据该各收 波元件接收声波之收波信号的相位差与前述各收 波元件之配置,以求出相对于前述收波装置之声波 到来方向。 图式简单说明: 图1为显示本发明实施形态1之声波感测器之构成 的方块图; 图2显示于上述声波感测器中,得以检测物体存在 方向之原理; 图3A为显示于声波感测器可检测范围内存在2个物 体时,从各物体朝收波元件之声波的到达状况; 图3B为显示对应于物体所存在方位之各收波元件 的延迟时间组合的概念图; 图3C为显示收波元件延迟图3B所示之延迟时间的收 波信号组的波形图; 图3D为显示将图3C之收波信号组相加得到之输出的 波形图; 图3E为显示对应于物体所在方位之各收波元件之 其他延迟时间之组合的图形; 图3F为显示收波元件延迟图3E所示之延迟时间的收 波信号组的波形图; 图3G为显示将图3F之收波信号组予以相加得到之输 出波形的波形图; 图4为显示上述声波感测器中发波元件之构成的剖 面图; 图5A为显示图4所示发波元件中所输入的驱动输入 波形之一例的波形图; 图5B为显示输入图5A所示之驱动输入波形时,从发 波元件所输出声波之波形图; 图6为显示用以驱动实施形态1中之发波元件之驱 动电路的一构成例之电路图; 图7A为显示实施形态1中之收波装置的构成之部分 断开立体图; 图7B为显示图7A之收波装置之剖面图; 图8为显示共振特性Q値与声波感测器之角度解析 能力的关系图; 图9为显示本发明实施形态2之声波感测器中之发 波装置及其驱动电路的构成之电路图; 图10A为显示本发明实施形态4之声波感测器中之位 置检测系统之构成的图形; 图10B为显示上述位置检测系统所使用之收波装置 之构成的立体图; 图11为显示上述位置检测系统中之发波单元及收 波单元之构成的方块图; 图12为显示于上述位置检测系统中所使用之声波 感测器(收波装置)中,得以检测物体存在方向之原 理的图形; 图13A~13C为显示对发波元件施加驱动电压时,图12之 各收波元件各别之收波信号的波形图; 图14为显示在实施形态4之位置检测系统中,声波从 2个方位到达各收波元件之情形的图形; 图15A~15C为显示从图14之各收波元件所输出收波信 号的波形图; 图16A~16C为显示触发收信信号ST与接收触发收信信 号ST之后第一个从各收波元件输出之收波信号SP之 间关系的波形图; 图17为显示在实施形态4之位置检测系统中,建物之 地面存在高低差之情形的图形; 图18A~18D为显示使用各自相异之脉冲列构成之识别 资讯信号作为各移动体之识别资讯信号时之波形 图; 图19A~19C为显示利用光或电波作为识别资讯信号并 且于可藉由收波装置检测声波之区域内存在1个移 动体时,从识别资讯信号收信号所输出之识别资讯 与分别从各收波元件所输出之收波信号间之关系 的波形图; 图20为显示间歇性驱动压电元件时,从压电元件所 产生声波之振动波形的波形图。