超声波传感器的制作方法

超声波传感器
1.相关申请的交叉引用
2.本技术基于2019年3月11日申请的日本专利申请编号2019
‑
44011号的内容，在此将其记载内容通过参照而引入。
技术领域
3.本发明涉及超声波传感器。


背景技术：

4.公知有通过超声波的收发来检测物体的超声波传感器。具体而言，这种超声波传感器通过压电元件等振动元件激励隔膜部来发送超声波。另外，这种超声波传感器通过将伴随着发送出的超声波的来自物体的反射波的接收的、隔膜部的振动转换为电信号，来检测物体。
5.在这种超声波传感器中，若水、泥、雪等附着于隔膜部，则存在超声波的发送以及接收受阻，物体的检测性能降低之类的课题。因此，以往提出了各种能够检测附着物附着于超声波传感器的结构。例如，在专利文献1记载了由于超声波振子的阻抗因附着物而变化，所以通过检测该变化而能够进行附着物的检测的技术。
6.专利文献1：日本特开昭60
‑
15577号公报
7.超声波传感器广泛地用于车辆的运转辅助、例如停车辅助等。另外，期待超声波传感器用于车辆的自动驾驶等。并且，也期待超声波传感器应用于车辆以外的用途。具体而言，例如在设置于工厂等的输送机、农业设备(例如耕耘机等)、小型航空机等中的、无人化或者自动化时，能够应用超声波传感器。
8.如上所述，附着物对超声波传感器的附着导致超声波传感器的检测性能的降低。因此，提高针对超声波传感器的附着物的检测精度在超声波传感器的各种用途中是重要的。本发明正是鉴于上述例示的情况等而完成的。


技术实现要素：

9.根据本发明的一个观点，超声波传感器具备：
10.第一电极，其设置于具备振动元件的超声波麦克风，该振动元件具有机械振动与电信号之间的转换功能；
11.第二电极，其设置于上述超声波麦克风的外部，以便其与上述第一电极之间的电特性根据附着物对上述超声波麦克风的附着状态而变化；以及
12.第三电极，其设置为抑制由上述附着物对上述超声波麦克风的附着以外的原因引起的上述第一电极与上述第二电极之间的电特性的变化。
13.在上述结构中，上述第一电极与上述第二电极之间的电特性(例如静电电容)根据上述附着物对上述超声波麦克风的附着状态而变化。另一方面，上述电特性也能够由于上述附着物对上述超声波麦克风的附着以外的原因而变化。关于该点，在上述结构中，具备上
述第三电极。上述第三电极设置为抑制由上述附着物对上述超声波麦克风的附着以外的原因引起的、上述第一电极与上述第二电极之间的电特性的变化。因此，根据上述结构，能够基于上述第一电极与上述第二电极之间的电特性的变化，高精度地检测上述附着物的附着的有无。
14.此外，在申请文件中，有时对各要素赋予带括弧的参照符号。然而，即使在该情况下，上述参照符号也只不过是表示各要素与后述的实施方式所记载的具体机构的对应关系的一个例子。因此，本发明并不因上述参照符号的记载而被进行任何限定。
附图说明
15.图1是表示搭载了是实施方式的超声波传感器的车辆的外观的立体图。
16.图2是表示实施方式的超声波传感器的简要结构的侧剖视图。
17.图3是表示图2所示的超声波麦克风的外观的主视图。
18.图4是表示图2所示的超声波传感器的简要的电路结构的框图。
19.图5是表示用于验证由实施方式的超声波传感器的结构带来的效果的计算机模拟的条件的说明图。
20.图6a是表示计算机模拟的结果的图表。
21.图6b是表示计算机模拟的结果的图表。
22.图7是表示图2所示的超声波传感器的一变形例的简要结构的侧剖视图。
23.图8是表示图2所示的超声波传感器的其它一变形例的简要结构的侧剖视图。
24.图9是表示图2所示的超声波传感器的另一其它一变形例的简要结构的侧剖视图。
25.图10是表示图2所示的超声波传感器的另一其它一变形例的简要结构的侧剖视图。
具体实施方式
26.(实施方式)
27.以下，结合附图来说明本发明的实施方式。此外，关于能够应用在一个实施方式的各种变形例,若插入到与该实施方式相关的一系列说明的中途，则有可能妨碍该实施方式的理解。因此，关于变形例，不插入到与该实施方式相关的一系列说明的中途，而在其后集中地说明。
28.(车载结构)
29.参照图1，在本实施方式中，超声波传感器1构成为以车辆v为安装对象的车载传感器。车辆v是所谓的四轮汽车，具备箱状的车身v1。在车身v1安装有构成外板的车身部件亦即车身面板v2、前保险杠v3以及后保险杠v4。前保险杠v3设置于车身v1的前端部。后保险杠v4设置于车身v1的后端部。
30.超声波传感器1是所谓的间隙声纳，设置为检测车辆v的周围的物体。具体而言，在前保险杠v3安装有多个(例如四个)超声波传感器1。安装于前保险杠v3的多个超声波传感器1分别配置于车宽方向的不同的位置。同样，也在后保险杠v4安装有多个(例如四个)超声波传感器1。
31.以下，参照图2～图4对本实施方式的超声波传感器1的结构进行说明。参照图2，超
声波传感器1构成为能够收发超声波。即、超声波传感器1构成为沿着指向轴da发送作为超声波的探测波。“指向轴”是从超声波传感器1沿着超声波的收发方向延伸的假想半直线，是成为指向角的基准的轴。“指向轴”也可称为指向中心轴或者检测轴。另外，超声波传感器1构成为接收存在于周围的物体的探测波的反射波，产生以及输出基于接收结果的检测信号。
32.为了便于说明，在图2中，如图所示，以z轴与指向轴da平行的方式设定右手系xyz正交坐标系。此时，将与指向轴da平行的方向称为“指向轴向”。“指向轴向的前端侧”是探测波的发送方向侧，与图2的上侧即z轴正方向侧对应。与此相对，“指向轴向的基端侧”与图2的下侧即z轴负方向侧对应。另外，将以与指向轴向平行的视线从前端侧朝向基端侧观察某构成要素称为“主视”，将基于主视的图称为主视图。将某构成要素的指向轴向的基端侧的端部称为“基端部”，将指向轴向的前端侧的端部称为“前端部”。并且，将与指向轴向正交的任意方向称为“面内方向”。“面内方向”是图2中的与xy平面平行的方向。
33.图2以车载状态示出了安装于前保险杠v3的多个超声波传感器1中的一个。“车载状态”也可称为将超声波传感器1安装于安装对象亦即构成车辆v的外板的前保险杠v3的“安装状态”。
34.参照图2，前保险杠v3具有作为外表面的保险杠外表面v31、和作为其背面的保险杠背面v32。另外，前保险杠v3具有用于安装超声波传感器1的贯通孔亦即安装孔v33。安装孔v33形成为沿指向轴向即车辆全长方向贯通前保险杠v3。
35.超声波传感器1具备超声波麦克风2、弹性支承部件3、外部电极4、电路部5、传感器壳体6以及缓冲部件7。另外，超声波传感器1经由辅助部件8安装于前保险杠v3。以下，依次对上述各部的结构进行说明。
36.(超声波麦克风)
37.以下，参照图2以及图3对超声波麦克风2的结构进行说明。构成超声波麦克风2的框体的麦克风壳体20在本实施方式中，具有近似圆柱状的外形形状。具体而言，麦克风壳体20具有隔膜部20a和隔膜支承部20b。
38.隔膜部20a形成为在指向轴向上具有厚度方向的薄板状。隔膜部20a设置为面内方向的中央部以沿着指向轴向往复移动那样的方式进行超声波振动的振动板。即、隔膜部20a在外边缘部20c被隔膜支承部20b支承，以便将面内方向的外边缘部20c作为固定端而弯曲变形。
39.隔膜部20a的外侧表面亦即检测面20d形成为与指向轴da正交的平滑的平面状。检测面20d的背侧的元件固定面20e与检测面20d平行且形成为平滑的平面状。
40.隔膜支承部20b形成为将沿着隔膜部20a的振动方向的指向轴da作为中心轴的筒状。具体而言，隔膜支承部20b形成为包围指向轴da的近似圆筒形状。隔膜支承部20b形成为基端部朝向指向轴向的基端侧开口。另一方面，隔膜支承部20b的前端部被隔膜部20a封闭。即、麦克风壳体20形成为指向轴向的一端部被隔膜部20a封闭的有底筒状。
41.在本实施方式中，隔膜部20a形成为在与指向轴da正交的面内，具有长边方向和短边方向的形状。具体而言，参照图3，隔膜部20a在与指向轴da正交的面内，具有圆角长方形。与上述面内形状对应，隔膜支承部20b具有厚壁部20f和薄壁部20g。
42.厚壁部20f是沿着隔膜部20a的长边方向即长边方向的部分，在与短边方向平行的
方向上具有最大厚度d1。薄壁部20g是沿着隔膜部20a的短边方向即短边方向的部分，在与长边方向平行的方向上具有最大厚度d2。d2＜d1。即在本实施方式中，厚壁部20f与隔膜部20a的圆角长方形的长边对应而设置。另外，薄壁部20g与隔膜部20a的圆角长方形的短边对应而设置。
43.隔膜支承部20b的外周面20h形成为与指向轴da平行的近似圆柱面状。在厚壁部20f的外周面20h形成有卡合槽20k。卡合槽20k是在经由弹性支承部件3将麦克风壳体20支承于传感器壳体6时使用的角槽。卡合槽20k沿着隔膜部20a的长边方向即长边方向延伸配置。
44.在本实施方式中，麦克风壳体20由绝缘性的合成树脂无接缝地一体形成。另外，在厚壁部20f的外周面20h设置有导线部20n。导线部20n是构成向外部电极4供电的供电线路的部件，由铜箔等良导体膜形成。
45.麦克风壳体20在车载状态下，使隔膜部20a插入安装孔v33，并且检测面20d朝向车辆v的外侧露出。另外，麦克风壳体20设置为在车载状态下，隔膜支承部20b从安装孔v33向保险杠背面v32侧延伸突出。
46.在麦克风壳体20的内侧形成有由隔膜部20a和隔膜支承部20b围起的、大致四棱柱状的空间。在上述空间内填充有由硅酮橡胶等构成的防振材料20p。
47.超声波麦克风2具备麦克风壳体20和振动元件21。即、麦克风壳体20构成为收纳并支承具有机械振动与电信号之间的转换功能的振动元件21。
48.振动元件21在元件固定面20e侧被固定地支承在隔膜部20a。振动元件21通过绝缘性粘合剂贴附于隔膜部20a的元件固定面20e。在本实施方式中，振动元件21具有作为所谓的压电元件的结构。具体而言，振动元件21具备压电体21a、驱动电极21b以及基准电极21c。
49.压电体21a是在指向轴向上具有厚度方向的板状或者薄膜状的部件，由压电陶瓷等压电材料形成。压电体21a在指向轴向上，配置于驱动电极21b与基准电极21c之间。具体而言，振动元件21通过将驱动电极21b、压电体21a以及基准电极21c按该顺序沿指向轴向层叠并且接合而形成。
50.驱动电极21b由导体金属膜形成。驱动电极21b设置于压电体21a的一个主面即图中下侧的主面。“主面”是指板状或者薄膜状的部分中的与厚度方向正交的表面。即在本实施方式中，驱动电极21b与基准电极21c相比，配置于指向轴向的基端侧。
51.基准电极21c由导体金属膜形成。基准电极21c设置于压电体21a的另一个主面即图中上侧的主面。具体而言，在本实施方式中，基准电极21c经由未图示的绝缘性粘合剂层与隔膜部20a接合。作为设置于超声波麦克风2的“第一电极”的、基准电极21c在超声波传感器1的使用时被接地。
52.振动元件21构成为压电体21a根据施加于驱动电极21b与基准电极21c之间的驱动电压而变形，从而使隔膜部20a弯曲变形。另外，振动元件21构成为根据伴随着隔膜部20a的弯曲变形的压电体21a的变形而在驱动电极21b与基准电极21c之间产生输出电压。
53.(弹性支承部件)
54.参照图2，弹性支承部件3设置为弹性地支承麦克风壳体20，并且抑制麦克风壳体20与传感器壳体6之间的振动传播。另外，弹性支承部件3设置为在车载状态下夹装在麦克风壳体20与前保险杠v3之间，从而抑制麦克风壳体20与前保险杠v3之间的振动传播。具体
而言，弹性支承部件3是具有橡胶弹性以及非导电性的近似圆筒状的部件，形成为具有沿着指向轴向的中心轴。
55.弹性支承部件3具有支承筒部31和基部32。支承筒部31是弹性支承部件3的指向轴向的前端侧的部分，构成为收纳并弹性地支承麦克风壳体20。基部32是弹性支承部件3的指向轴向的基端侧的部分，固定于传感器壳体6。在本实施方式中，弹性支承部件3由硅酮橡胶等无接缝地一体形成。
56.支承筒部31的前端部在车载状态下，插入安装孔v33并且夹持在前保险杠v3的安装孔v33的内周面与麦克风壳体20的外周面20h之间。在支承筒部31的内周面的基端侧设置有朝向径向的内侧突出的卡合突起33。“径向”是与指向轴向正交的方向，且是从指向轴da以放射状延伸的方向。卡合突起33形成为与设置于麦克风壳体20的卡合槽20k卡合。
57.在基部32的外周面的基端部设置有固定突起34。固定突起34形成为向径向的外侧突出。另外，在基部32的外周面的、指向轴向上与固定突起34邻接的位置形成有固定槽35。即、固定槽35与固定突起34相比设置于指向轴向的前端侧。固定突起34以及固定槽35沿周向延伸配置。“周向”是将与指向轴向正交的假想平面与指向轴da的交点作为中心的、该假想平面内的圆的、圆周方向。
58.(检测电极/保护电极)
59.外部电极4设置于超声波麦克风2的外部。在本实施方式中，作为外部电极4具备检测电极41和保护电极42。检测电极41以及保护电极42由导体、具体而言由良导体金属形成。检测电极41以及保护电极42在面内方向上，设置在与基准电极21c不同的位置。
60.作为“第二电极”的检测电极41设置为其与基准电极21c之间的电特性根据附着物s对超声波麦克风2的检测面20d的附着状态而变化。这里所说的“电特性”具体而言，例如是阻抗、电流、静电电容，在本实施方式中，通常是静电电容。更详细而言，检测电极41在车载状态下，以在指向轴向以及径向上与超声波麦克风2的检测面20d接近的方式，设置于麦克风壳体20的附近。
61.在本实施方式中，检测电极41形成为在指向轴向上具有厚度方向的平坦的薄板状或者薄膜状。检测电极41沿着前保险杠v3的保险杠背面v32而设置。即、检测电极41在车载状态下，以紧贴状态与保险杠背面v32对置并且与安装孔v33接近配置。另外，检测电极41设置于麦克风壳体20的、径向的外侧。具体而言，检测电极41在车载状态下的正面观察时，形成为包围安装孔v33的环状。
62.作为“第三电极”的保护电极42设置为抑制由针对检测面20d的附着物s的附着以外的原因引起的基准电极21c与检测电极41之间的电特性的变化。这里所说的“电特性”，具体而言，例如也是阻抗、电流、静电电容，在本实施方式中，通常是静电电容。
63.保护电极42设置于麦克风壳体20的、径向的外侧。另外，保护电极42沿着隔膜支承部20b，在指向轴向上延伸配置。具体而言，在本实施方式中，保护电极42是在径向具有厚度方向的薄板状或者薄膜状的部件，形成为沿着包围指向轴da的指向轴向延伸的圆筒状或者部分圆筒状。保护电极42经由弹性支承部件3与麦克风壳体20的外周面20h对置配置。
64.保护电极42设置为夹装在基准电极21c与检测电极41之间。具体而言，保护电极42与基准电极21c相比配置于径向的外侧。另外，保护电极42与检测电极41相比配置于径向的内侧。即在本实施方式中，保护电极42在径向上，设置于基准电极21c与检测电极41之间。另
外，在本实施方式中，保护电极42与检测电极41相比配置于指向轴向的基端侧。这样，保护电极42以起到基准电极21c与检测电极41之间的保护电极功能的方式，设置于比保险杠外表面v31靠指向轴向的基端侧的区域。并且，保护电极42以不与检测电极41直接接触或短路的方式，从检测电极41的径向的内缘隔离而配置。
65.(电路结构)
66.电路部5具备电路基板50、驱动布线51、检测布线52以及保护布线53。电路基板50以及驱动布线51收纳于传感器壳体6内。检测布线52以及保护布线53的、基端侧的部分收纳于传感器壳体6内。此外，为了避免图示的复杂化，驱动布线51、检测布线52以及保护布线53的图示被省略了一部分。
67.驱动布线51的一端通过第一连接器c1与电路基板50电连接。驱动布线51的另一端与振动元件21电连接。即、驱动布线51设置为向振动元件21施加驱动电压。
68.构成向检测电极41供电的供电线路的检测布线52的一端通过第二连接器c2与电路基板50电连接。检测布线52的另一端与检测电极41电连接。在本实施方式中，检测布线52设置为其一部分包含图3所示的导线部20n。
69.构成向保护电极42供电的供电线路的保护布线53的一端通过第三连接器c3与电路基板50电连接。保护布线53的另一端与保护电极42电连接。
70.在电路基板50安装有控制电路装置54。控制电路装置54是具备cpu、a/d转换器、d/a转换器等的、所谓的单芯片微机，设置为控制超声波传感器1的动作。cpu是central processing unit(中央处理器)的简称。
71.图4与在作为单芯片微机的控制电路装置54上实现的功能结构一起表示本实施方式的超声波传感器1的简要的电路结构。如图4所示，控制电路装置54具有控制部54a、信号收发部54b以及阻抗取得部54c。
72.控制部54a设置为在规定的物体检测条件成立的情况下，执行检测超声波传感器1的周围的物体的物体检测动作。物体检测条件例如包含搭载有超声波传感器1的车辆v的档位是可行驶位置、该车辆v的车速小于规定值等。
73.具体而言，控制部54a设置为能够在与信号收发部54b之间进行信号收发。即、控制部54a控制信号收发部54b的动作，从而控制超声波麦克风2的超声波的收发动作。
74.信号收发部54b以在其与振动元件21之间收发含有驱动信号以及输出电压信号的电信号的方式，与振动元件21电连接。即、信号收发部54b设置为将驱动信号向振动元件21输入，并且接收来自振动元件21的输出电压信号。
75.信号收发部54b具有发送电路54d和接收波处理电路54e。发送电路54d与振动元件21电连接。发送电路54d构成为向振动元件21输入驱动信号，从而使振动元件21执行超声波频带的探测波的发送动作。
76.接收波处理电路54e与振动元件21电连接。接收波处理电路54e构成为对通过使隔膜部20a激励而由振动元件21产生的输出电压信号执行放大等信号处理。发送电路54d以及接收波处理电路54e的具体电路结构是公知的。因此，在本说明书中，省略关于发送电路54d以及接收波处理电路54e的进一步的说明。
77.控制部54a设置为在不进行物体检测动作的时刻，使用阻抗取得部54c来检测附着物s的有无。具体而言，控制部54a设置为能够在其与阻抗取得部54c之间进行信号收发。阻
抗取得部54c具有驱动电路54f、保护电压施加部54g以及接收电路54h。
78.驱动电路54f的非接地的输出端子经由检测布线52与检测电极41电连接。即、驱动电路54f设置为输出用于基准电极21c与检测电极41之间的阻抗取得的电源电压。
79.另外，驱动电路54f的非接地的输出端子经由保护布线53以及保护电压施加部54g与保护电极42电连接。保护布线53以将保护电极42与保护电压施加部54g电连接的方式，设置在保护电极42与保护电压施加部54g之间。
80.保护电压施加部54g设置为进行保护电极42与驱动电路54f的电路分离，并且向保护电极42供电。具体而言，在本实施方式中，保护电压施加部54g由电压跟随器构成。这样，阻抗取得部54c构成为在向检测电极41与保护电极42供电时，检测电极41与保护电极42成为同电位。
81.另外，驱动电路54f的非接地的输出端子与接收电路54h电连接。接收电路54h构成为具有公知的积分电路等，产生与基准电极21c与检测电极41之间的阻抗对应的输出。阻抗的取得即测定的原理以及驱动电路54f以及接收电路54h的具体的电路结构是公知的。因此，在本说明书中，省略对它们的进一步的说明。
82.如上述那样，阻抗取得部54c设置为取得基准电极21c与检测电极41之间的阻抗。另外，控制部54a设置为获得已取得的阻抗的变化，并基于此检测检测面20d的附着物s的附着。即、本实施方式的超声波传感器1构成为能够基于基准电极21c与检测电极41之间的电特性即静电电容，检测附着物s对检测面20d的附着。
83.(框体)
84.再次参照图2，构成超声波传感器1的框体的传感器壳体6由聚对苯二甲酸丁二醇酯等硬质的绝缘性合成树脂一体地形成。具体而言，成为传感器壳体6的主要部分的壳体主体部61具有基板收纳部62和突出部63。基板收纳部62和突出部63无接缝地一体形成。
85.基板收纳部62形成为浴缸状、即朝向指向轴向的基端侧开口的箱状。突出部63是具有与指向轴向平行的中心轴的近似圆筒状的部分，从基板收纳部62朝向指向轴向的前端侧突出地设置。壳体主体部61形成为使基板收纳部62的内侧的空间与突出部63的内侧的空间相互连通。
86.在基板收纳部62收纳有电路基板50。在基板收纳部62以及突出部63的内侧的空间填充有密封树脂64。密封树脂64由绝缘性高、低介电常数、化学稳定、具有耐久性的硅酮橡胶等合成树脂形成。
87.突出部63构成为在指向轴向的前端部保持弹性支承部件3。具体而言，在突出部63的内周面的前端部设置有支承槽65和支承突起66。支承槽65形成为与弹性支承部件3的固定突起34卡合。支承突起66形成为与弹性支承部件3的固定槽35卡合。
88.缓冲部件7是圆盘状的部件，具有与弹性支承部件3的内径对应的外径。即、缓冲部件7在指向轴向上的比弹性支承超声波传感器1的部分靠基端侧，嵌入弹性支承部件3的内侧的圆筒状的空间内。缓冲部件7由具有绝缘性且弹性的发泡硅酮等发泡弹性体形成，以便抑制从超声波传感器1向传感器壳体6的振动传递。
89.(安装用部件)
90.辅助部件8由聚对苯二甲酸丁二醇酯等硬质的绝缘性合成树脂形成。辅助部件8是用于将超声波传感器1安装于车辆v的部件，作为独立于传感器壳体6的部件而形成。即、辅
助部件8构成为在车载状态下固定于前保险杠v3以及传感器壳体6，从而将超声波传感器1保持在前保险杠v3。具体而言，辅助部件8具有保持部81和凸缘部82。
91.保持部81形成为包围传感器壳体6的突出部63与弹性支承部件3的近似圆筒形状。即保持部81设置为保持传感器壳体6的突出部63和弹性支承部件3。凸缘部82从保持部81的前端部朝向径向的外侧延伸配置。凸缘部82形成为在径向的外侧的部分，通过两面胶等未图示的粘着层而固定于保险杠背面v32。
92.在本实施方式中，在辅助部件8设置有检测电极41。具体而言，检测电极41以与凸缘部82的、车载状态下与保险杠背面v32对置的表面亦即保险杠对置面83共面的方式，固定于保险杠对置面83侧。即检测电极41收纳或者埋设在形成于保险杠对置面83的浅槽亦即环状凹部84。另外，检测电极41配置于凸缘部82的径向的靠近内侧的位置。
93.另外，在本实施方式中，在辅助部件8设置有保护电极42。具体而言，保护电极42以与保持部81的圆筒面状的内周面85共面的方式，固定于内周面85侧。即保护电极42收纳或者埋设在形成于内周面85的浅槽亦即筒状凹部86。另外，保护电极42配置于保持部81的指向轴向的靠近前端部的位置。
94.(动作概要)
95.以下，附图各参照对本实施方式的结构的动作的概要与该结构的效果一起进行说明。此外，以下的动作例是用于简洁地说明本实施方式的单纯的示例性的动作例。
96.在时刻t0，车辆v的点火开关被接通后，在时刻t1物体检测条件成立之前的期间，既不进行来自超声波传感器1的探测波的发送，也不进行超声波传感器1的反射波的接收。若在时刻t1物体检测条件成立，则由超声波传感器1进行探测波的发送以及反射波的接收，从而执行物体检测动作。然后，车速上升从而若在时刻t2物体检测条件不成立，则停止物体检测动作。进一步然后，若由于为了停车而车速降低，在时刻t3物体检测条件再次成立，则再次开始探测波的发送以及反射波的接收。
97.在本实施方式中，在物体检测条件成立并进行了物体检测动作的时刻亦即时刻t1～t2期间不进行附着物检测动作。附着物检测动作是检测附着物s对超声波传感器1附着的有无的动作。同样，在时刻t3以后到物体检测条件再次不成立之前，不进行附着物检测动作。
98.另一方面，在不进行物体检测动作的时刻亦即时刻t0～t1期间和/或t2～t3期间，进行附着物检测动作。即在本实施方式中，在不进行探测波的发送，且也不进行反射波的接收的时刻，执行附着物检测动作。由此，能够维持良好的物体检测精度并且能够进行附着物检测。
99.参照图1以及图2，通常超声波传感器1以指向轴向与车高方向大致正交的方式安装于前保险杠v3。因此，在作用于附着在麦克风壳体20的检测面20d的附着物s的重力中，几乎不产生与隔膜部20a的振动方向平行的成分。
100.因此，超声波麦克风2的、机械振动的等效电路的阻抗几乎不根据附着物s的有无而变化。特别是在附着物s是雪、水等轻量物的情况下，机械振动的等效电路的阻抗可以是完全不会因附着物s的有无而变化。因此，根据机械振动的等效电路的阻抗来进行雪、水等轻量物的附着检测是困难的。另外，在利用混响时间的以往公知的附着物s对超声波传感器1的附着物检测方式中，很难进行雪、水等轻量物的附着检测。
101.该点在本实施方式的结构中，基准电极21c与检测电极41之间的电特性、具体而言静电电容根据附着物s对检测面20d的附着状态而变化。因此，控制部54a取得基准电极21c与检测电极41之间的阻抗。由此，取得基准电极21c与检测电极41之间的静电电容的变化。因此，根据上述结构，能够基于基准电极21c与检测电极41之间的电特性即静电电容的变化，来检测附着物s的有无。
102.根据本实施方式的结构，即使几乎不产生作用于附着在检测面20d的附着物s的重力的、与隔膜部20a的振动方向平行的成分，也能够高精度地检测附着物s附着的有无。另外，根据上述结构，即使附着物s是雪、水等轻量物的情况下，也能够高精度地检测附着物s附着的有无。
103.然而，作为附着物s对超声波传感器1的附着物检测方式，考虑利用电极间的电阻值的技术。然而，上述方式由于电极的氧化、周围的人的触电防止、设计上的问题等而难以采用。实际上如本实施方式那样，为了防止腐蚀等，通常在麦克风壳体20的表面形成绝缘性膜。
104.关于该点，根据本实施方式的结构，基于基准电极21c与检测电极41之间的静电电容的变化，能够检测附着物s的有无。因此，根据上述结构，即使在麦克风壳体20的表面形成有绝缘性膜的情况下，也能够高精度地检测附着物s附着的有无。
105.如上所述，根据本实施方式那样的、基于基准电极21c与检测电极41之间的电特性即静电电容的变化的附着物检测方式，与其它方式相比，能够高精度地检测附着物s附着的有无。然而，基准电极21c与检测电极41之间的电特性也可能因附着物s对检测面20d的附着以外的原因而变化。因此，考虑以下的问题。
106.例如在附着物s是水的情况下，因重力或者蒸发等，可能在比较短的时间内检测面20d的附着状态被消除。与此相对，在附着物s是雪的情况下，附着状态的持续时间比较长。因此，与水的附着相比，检测雪的附着变得重要。
107.关于该点，水的相对介电常数约是80。另一方面，雪的相对介电常数约是3。因此，在没有保护电极42的结构中，例如与雪附着于检测面20d的情况相比，在保险杠背面v32侧产生了结露的情况下，基准电极21c与检测电极41之间的静电电容的变化大。同样，水可能渗入到辅助部件8的保持部81与麦克风壳体20之间的间隙存在两个地方。具体而言，水可能渗入麦克风壳体20的外周面20h与弹性支承部件3之间。另外，水可能渗入弹性支承部件3与保持部81之间。在水渗入这些间隙的情况下，与雪附着于检测面20d的情况相比，基准电极21c与检测电极41之间的静电电容的变化大。
108.另外，有时在包含前保险杠v3的、构成车身v1的外板的部件的内侧存在线束。上述线束在车辆v的行驶中可能不规则地移动或振动。伴随着上述移动或者振动，基准电极21c与检测电极41之间的寄生电容可能变化。
109.与此相对，在本实施方式的结构中，与检测电极41一起具备保护电极42。保护电极42设置为抑制由附着物s对检测面20d的附着以外的原因引起的、基准电极21c与检测电极41之间的电特性(即静电电容)的变化。即、保护电极42设置为夹装在基准电极21c与检测电极41之间。此外，这里所说的“夹装”是指以抑制由构成车身v1的外板的部件的内侧的水或者线束等原因引起的、基准电极21c与检测电极41之间的电特性的变化的方式，静电地夹装。因此，只要保护电极42以在基准电极21c与检测电极41之间实现保护电极功能的方式进
行夹装，则不需要在侧剖面视图中配置于连结基准电极21c与检测电极41的假想直线上。
110.图5表示用于通过计算机模拟来证实本实施方式的结构的效果的模拟条件。在本模拟中，为了简化计算条件，对上述结构实施了如下那样的改观。首先，如后述的变形例那样，将铝等良导体金属制的麦克风壳体20的整体作为基准电极21c。另外，使检测电极41向车辆v的外表面露出。并且，由保护电极42覆盖基准电极21c的侧方的整体。
111.在图5所示的计算模型中，将麦克风壳体20即构成基准电极21c的近似圆柱状的区域的整体设定为0v。另外，将检测电极41以及保护电极42设定为1v。而且，针对以下的三个状态，计算出基准电极21c与检测电极41之间的静电电容。
112.·
状态1：没有附着物
113.·
状态2：雪s1附着在检测面20d
114.·
状态3：水s2附着在辅助部件8的背侧
115.图6a表示没有保护电极42的情况下的模拟结果。图6b表示有保护电极42的情况下的模拟结果。在图6a以及图6b中，“sit1”表示状态1，“sit2”表示状态2，“sit3”表示状态3。另外，纵轴ca表示静电电容。
116.如图6a所示，在没有保护电极42的情况下，以雪s1对检测面20d的附着相比，辅助部件8的背侧的水s2的附着时静电电容的变化大。与此相对，如图6b所示，在有保护电极42的情况下，与辅助部件8的背侧的水s2的附着相比，雪s1对检测面20d的附着时静电电容的变化大。
117.如上所述，根据本实施方式的结构，能够很好地抑制保险杠背面v32的结露的产生等情况下的、由水导致的基准电极21c与检测电极41之间的电特性的变化。另外，根据上述结构，能够很好地抑制由线束引起的寄生电容的影响。因此，根据上述结构，能够以更良好的精度执行使用了基准电极21c与检测电极41之间的电特性即静电电容的变化的附着物检测。
118.在本实施方式的结构中，保护电极42设置为与检测电极41同电位。因此，向检测电极41以及保护电极42的供电能够变得容易。另外，基准电极21c设为与车身v1的地线同电位，从而能够稳定地进行电特性即静电电容的取得。
119.在本实施方式的结构中，检测电极41以及保护电极42设置于用于将超声波传感器1安装于车辆v的部件亦即辅助部件8。因此，不需要用于设置检测电极41以及保护电极42的特别的作业工序。因此，根据上述结构，通过与现有的超声波传感器1相同的安装工序，实现用于附着物s的检测的结构。另外，能够使基准电极21c、检测电极41以及保护电极42的位置关系稳定化。因此，能够以更良好的精度执行使用了基准电极21c与检测电极41之间的电特性的变化的附着物检测。
120.在本实施方式的结构中，检测电极41沿着保险杠背面v32而设置。另外，保护电极42沿着隔膜支承部20b而设置。在上述构成中，即使产生沿着保险杠背面v32的结露，也能够通过保护电极42很好地抑制伴随着上述结露的静电电容的变化的影响。另外，即使产生沿着隔膜支承部20b的结露，也能够通过保护电极42很好地抑制伴随着上述结露的静电电容的变化的影响。并且，能够通过保护电极42很好地抑制伴随着水向辅助部件8的保持部81与麦克风壳体20之间的渗入的静电电容的变化的影响。
121.在本实施方式的结构中，隔膜部20a形成为在与指向轴da正交的面内具有长边方
向与短边方向的形状。另外，在隔膜支承部20b的、沿着长边方向的部分亦即厚壁部20f设置有构成向检测电极41供电的供电线路的导线部20n。
122.厚壁部20f与薄壁部20g相比，通过设置槽或者附加物而减少对隔膜部20a的振动特性造成的影响。因此，卡合槽20k设置于厚壁部20f而不是薄壁部20g。与此相同，构成向检测电极41供电的供电线路的导线部20n也设置于厚壁部20f而不是薄壁部20g。因此，根据上述结构，能够尽可能地抑制对隔膜部20a的振动特性施加的影响，并且能够很好地减少设置对检测电极41供电的供电线路时的制造成本。
123.(变形例)
124.本发明并不限于上述实施方式。因此，能够对上述实施方式适当地进行改变。以下，对代表性的变形例进行说明。在以下的变形例的说明中，主要说明与上述实施方式的不同点。另外，在上述实施方式和变形例中，对相互相同或者等同的部分标注相同的附图标记。因此，在以下的变形例的说明中，关于具有与上述实施方式相同的附图标记的结构要素，只要技术上不矛盾或者特别的追加说明，就能够适当地引用上述实施方式中的说明。
125.安装超声波传感器1的车身v1的部件并不限于前保险杠v3以及后保险杠v4。即、例如超声波传感器1也可以安装于车身面板v2。在该情况下，检测电极41能够沿着车身面板v2而设置。
126.超声波传感器1的安装对象并不限于车辆v。即、例如超声波传感器1也可以安装于设置在工厂等的输送机、农业设备(例如耕耘机等)、航空机等。
127.超声波传感器1并不限于所谓的收发兼用的结构。即、也可以将探测波的发送专用的超声波传感器1、和反射波的接收专用的超声波传感器1分别搭载于车辆v。本发明也能够很好地适用于这样的情况。
128.在上述实施方式中，麦克风壳体20由绝缘性的合成树脂无接缝地一体形成。然而，本发明并不限于上述实施方式。即、例如麦克风壳体20也可以通过将分别独立地形成的隔膜部20a与隔膜支承部20b接合而构成。在该情况下，隔膜部20a与隔膜支承部20b可以由相同的材料形成，也可以由不同的材料形成。
129.麦克风壳体20的整体或者一部分也可以由导电性或者半导电性的材料形成。具体而言，例如麦克风壳体20中的至少隔膜部20a可以由铝等良导体金属形成。在该情况下，作为“第一电极”的上述实施方式中的基准电极21c可以与麦克风壳体20一体化。这里的“一体化”并不限于使两个结构要素相互接合的情况。即、将两个结构要素融合，换言之，将一个部件兼作两个结构要素也包含于“一体化”。
130.具体而言，例如基准电极21c经由导电性粘合剂与隔膜部20a接合，从而可以与麦克风壳体20一体化。即、基准电极21c经由导电性粘合剂与隔膜部20a电连接，从而能接地。在上述结构中，基准电极21c与隔膜部20a的接合体可以作为“第一电极”发挥功能。
131.或者，能够将隔膜部20a兼作振动元件21的接地侧电极和附着物检测用的“第一电极”。即、被视为与基准电极21c相同的隔膜部20a可以作为“第一电极”发挥功能。在该情况下，压电体21a可以通过粘合剂贴附在隔膜部20a的元件固定面20e。
132.对麦克风壳体20的整体由铝等良导体金属形成的情况的一个例子进行说明。在该例子中，如图7所示，麦克风壳体20作为构成基准电极21c的部件，与基准电极21c一体化。
133.即参照图7，在本变形例中，麦克风壳体20由铝等良导体金属，无接缝地一体形成。
在该情况下，压电体21a可以通过导电性粘合剂贴附在隔膜部20a的元件固定面20e。
134.根据上述结构，能够将麦克风壳体20用作“第一电极”。因此，可以稳定地进行作为“第一电极”的麦克风壳体20与检测电极41之间的电特性即静电电容的取得。另外，能够将麦克风壳体20作为兼作“第一电极”与振动元件21的接地侧电极的部件来使用。因此，实现基于部件个数的减少的制造成本的减少。
135.振动元件21并不限于压电元件。即、例如超声波麦克风2也可以具有静电电容式麦克风的结构。
136.检测电极41的结构也不限于上述具体例。即、例如检测电极41的形状并不限于板状或者薄膜状，也可以是丝网状、棒状或者螺旋状等。另外，检测电极41也可以配置于凸缘部82的厚度方向的大致中央部，从而埋设在凸缘部82的内部。换言之，检测电极41也可以配置为在指向轴向上与凸缘部82的保险杠对置面83分离。
137.多个检测电极41也可以沿规定方向(例如面内方向)排列。具体而言，例如沿径向和/或周向排列的多个检测电极41也可以设置为相互不导通过。在该情况下，控制部54a能够基于多个检测电极41的各个与基准电极21c之间的电特性(即静电电容)的变化，检测附着物s的有无以及附着位置。
138.在上述实施方式中，检测电极41以及保护电极42双方设置于辅助部件8。然而，本发明并不限于上述实施方式。即、例如也可以仅将检测电极41以及保护电极42中的一方设置于辅助部件8。
139.检测电极41也可以不设置于辅助部件8。即、例如检测电极41也可以设为固定于保险杠背面v32。具体而言，例如检测电极41也可以埋设在前保险杠v3的安装孔v33的周围。或者检测电极41也可以是通过在面向前保险杠v3的安装孔v33的部分中添加导电性填料而形成的、前保险杠v3的一部分。
140.检测电极41也可以设置于弹性支承部件3。即、例如环状的检测电极41也可以埋设在弹性支承部件3的指向轴向的前端部。或者例如，将弹性支承部件3的整体或者至少指向轴向的前端部设为导电性，从而能够将其作为检测电极41来使用。此外，如上所述，检测电极41的形状并不限于特定的形状，能够使用环状以外的任意形状。
141.在上述具体例中，保护电极42设置为与检测电极41同电位的情况并不是指两者的电位作为结果是完全一致的情况。即、例如只要两者经由布线与共用的电源电连接从而进行供电，则在两者之间也可以产生微量电位差。另外，保护电极42也可以设置为作为“第一电极”的基准电极21c或者麦克风壳体20同电位。在该情况下，保护电极42能够接地。在该情况下的“同电位”也并不是指两者的电位作为结果完全一致的情况。因此，“同电位”也可以称为“实际上同电位”。
142.保护电极42的结构也并不限于上述具体例。即、例如保护电极42的形状并不限于板状或者薄膜状，也可以是丝网状、棒状或者螺旋状等。另外，多个保护电极42也可沿规定方向、例如指向轴向和/或周向排列。
143.保护电极42也可以不设置于辅助部件8。即、例如保护电极42也可以固定于由绝缘性材料形成的隔膜支承部20b的外周面20h上。或者例如，保护电极42也可以经由绝缘层接合在由导电性材料形成的隔膜支承部20b的外周面20h上。
144.保护电极42也可以设置于弹性支承部件3。在上述结构中，也不需要用于设置保护
电极42的特别的作业工序。具体而言，例如具有沿着指向轴向的中心轴的环状或者圆筒状的保护电极42也可以埋设在绝缘性合成树脂制的弹性支承部件3。或者例如由导电性橡胶形成弹性支承部件3的整体或者一部分，从而能够将其作为保护电极42而使用。
145.保护电极42也可以沿着检测电极41而设置。即例如，如图8以及图9所示，保护电极42也可以经由绝缘层87而与检测电极41层叠。此外，在图8以及图9的例子中，与图7的例子相同，麦克风壳体20的整体由铝等良导体金属形成。
146.在图8的例子中，检测电极41形成为在指向轴向上具有厚度方向的平坦的薄板状或者薄膜状。即、检测电极41沿着前保险杠v3的保险杠背面v32而设置。具体而言，检测电极41设为在车载状态下，以紧贴状态与保险杠背面v32对置并且与安装孔v33接近配置。
147.保护电极42形成为薄板状或者薄膜状。保护电极42在基于包含指向轴da的平面的剖面视图中，具有从指向轴向的基端侧包围检测电极41的近似u字形的形状。具体而言，保护电极42具有环电极部421、内侧突出部422以及外侧突出部423。
148.环电极部421是在指向轴向上具有厚度方向的薄板状或者薄膜状的部分，与检测电极41平行地配置。内侧突出部422从环电极部421的径向的内缘向指向轴向的前端侧突出地设置。内侧突出部422的指向轴向的前端，在比检测电极41靠径向的内侧，延伸配置到与保险杠对置面83成为共面的位置。外侧突出部423从环电极部421的径向的外缘向指向轴向的前端侧突出地设置。外侧突出部423的指向轴向的前端，在比检测电极41靠径向的外侧，延伸配置到与保险杠对置面83成为共面的位置。
149.绝缘层87设置于检测电极41与保护电极42之间。即、绝缘层87在基于包含指向轴da的平面的剖面视图中，具有从指向轴向的基端侧覆盖检测电极41的近似u字形的形状。绝缘层87由构成辅助部件8的绝缘性合成树脂形成。
150.在上述结构中，保护电极42经由绝缘层87与检测电极41固定地层叠，从而能够使检测电极41与保护电极42的位置关系固定化。另外，检测电极41、绝缘层87以及保护电极42的接合体固定地支承于辅助部件8的凸缘部82。因此，根据上述结构，能够很好地抑制由组装误差等引起的检测误差。
151.图9表示将图8所示的检测电极41、绝缘层87及保护电极42的接合体固定地支承于辅助部件8的保持部81的例子。即、图9的例子是图8的结构的局部改观，并且也是图7的结构的局部改观。
152.在图9的例子中，检测电极41是在径向上具有厚度方向的薄板状或者薄膜状的部件，形成为包围指向轴da沿指向轴向延伸的圆筒状或者部分圆筒状。检测电极41配置于比保护电极42靠径向的外侧。即、检测电极41以配置于在径向上具有厚度方向的保持部81的、厚度方向的中间位置的方式，埋设在保持部81的内部。
153.保护电极42是在径向上具有厚度方向的薄板状或者薄膜状的部件，形成为包围指向轴da沿指向轴向延伸的圆筒状或者部分圆筒状。保护电极42配置于麦克风壳体20与检测电极41之间。具体而言，保护电极42以与保持部81的圆筒面状的内周面85成为共面的方式，固定于内周面85侧。
154.绝缘层87是在径向上具有厚度方向的薄板状或者薄膜状的部分，形成为包围指向轴da沿指向轴向延伸的圆筒状或者部分圆筒状。保护电极42、绝缘层87以及检测电极41以按该顺序朝向径向的外侧排列的方式，排列为同心状。绝缘层87由构成辅助部件8的绝缘性
合成树脂形成。
155.在上述结构中，保护电极42经由绝缘层87与检测电极41固定地层叠，从而能够使检测电极41与保护电极42的位置关系固定化。另外，检测电极41、绝缘层87及保护电极42的接合体固定地支承于辅助部件8的保持部81。因此，根据上述结构，能够很好地抑制由组装误差等引起的检测误差。
156.在图9所示的结构中，保护电极42也可以固定于由绝缘性材料形成的隔膜支承部20b的外周面20h上。或者例如，保护电极42也可以经由绝缘层而接合在由导电性材料形成的隔膜支承部20b的外周面20h上。或者例如，保护电极42也可以设置于弹性支承部件3。
157.在图8以及图9中，与图7的例子相同，麦克风壳体20的整体由铝等良导体金属形成。然而，本发明并不限于上述实施方式。即、在图8以及图9所示的结构中，麦克风壳体20的整体或者一部分也可以具有绝缘性。
158.在上述实施方式中，图3所示的导线部20n设置为构成检测布线52的一部分。然而，本发明并不限于上述实施方式。即、例如导线部20n也可以设置为构成保护布线53的一部分。或者例如，导线部20n也可以设置为构成检测布线52的一部分和保护布线53的一部分。
159.控制电路装置54能够由asic等硬件性地构成。asic是application specific integrated circuit(专用集成电路)的简称。
160.保护电极42能够用于水的渗入或者结露的检测用。即、例如可能在辅助部件8的保持部81与麦克风壳体20之间产生水的渗入。或者可能沿着保险杠背面v32产生结露。基准电极21c与保护电极42之间的电特性即静电电容因它们的产生而变化。因此，通过检测上述电特性的变化，能够很好地检测它们的产生。
161.如上所述，前保险杠v3的内侧的区域中的、线束的活动、水的渗入、结露的产生等，在对检测面20d的附着物s的检测时，成为误差原因或者噪声成分。上述误差原因或者噪声成分能够使用保护电极42来测定。
162.因此，控制部54a也可以考虑基准电极21c与保护电极42之间的电特性即静电电容的变化，来进行附着物检测。即、超声波传感器1构成为能够基于基准电极21c与检测电极41之间的电特性，以及检测电极41与保护电极42之间的电特性，来检测附着物s对检测面20d的附着。
163.根据上述结构，控制部54a取得基准电极21c与检测电极41之间的电特性即静电电容的变化。另外，控制部54a取得检测电极41与保护电极42之间的电特性即静电电容的变化。而且，控制部54a基于它们的取得结果，检测附着物s对检测面20d的附着。由此，能够以更良好的精度执行使用了基准电极21c与检测电极41之间的电特性的变化的附着物检测。
164.如图10所示，作为“第三电极”的保护电极42也可以隔着绝缘层97与作为“第一电极”的麦克风壳体20层叠。具体而言，例如参照图10，保护电极42沿着隔膜支承部20b而设置。另外，保护电极42设置为覆盖隔膜支承部20b的、指向轴向的基端侧的大致一半。绝缘层97设置于保护电极42与隔膜支承部20b之间。绝缘层97例如由绝缘性的粘合剂等形成。
165.在上述结构中，能够使作为“第三电极”的保护电极42与构成“第一电极”的麦克风壳体20的位置关系很好地固定化。因此，能够稳定地实现保护电极42的保护效果。另外，保护电极42覆盖构成“第一电极”的麦克风壳体20的、指向轴向的基端侧的大致一半，从而由附着物s对超声波麦克风2的附着以外的原因引起的电特性的变化被很好地抑制。因此，能
够以更良好的精度执行附着物检测。
166.此外，隔着绝缘层97层叠“第一电极”与“第三电极”的结构并不限于图10所示的具体例。即、例如在图2所示的结构中，也可以以包围压电体21a与驱动电极21b的层叠体的周围的方式，设置绝缘层97与保护电极42的层叠体。
167.在上述具体例中，附着物检测动作由控制电路装置54即控制部54a执行。因此，控制电路装置54即控制部54a能够评价为“基于第一电极与第二电极之间的电特性来检测附着物s的附着状态的检测部”。然而，本发明并不限于上述实施方式。即、例如附着物检测动作能够由于超声波传感器1电连接的车载的ecu来执行。ecu是electronic control unit(电子控制单元)的简称。
168.保护电压施加部54g并不限于电压跟随器。即、例如作为保护电压施加部54g，能够使用所谓的隔离放大器。
169.关于辅助部件8的结构也没有特别的限定。即、上述具体例的辅助部件8的形状以及构造为了避免说明的复杂化而简化。因此，本发明并不限定于上述具体例的辅助部件8的形状以及构造。因此，例如辅助部件8也可以是被称为“保持器的部件，也可以是被称为“边框”的部件。另外，辅助部件8的整体或者一部分也可以与传感器壳体6一体化。
170.在上述说明中，相互无接缝地一体形成的多个结构要素也可以通过将相互独立的部件贴合而形成。同样，通过将相互独立的部件贴合而形成的多个结构要素也可以相互无接缝地一体形成。
171.在上述说明中，由相互相同的材料形成的多个结构要素也可以由相互不同的材料形成。同样，由相互不同的材料形成的多个结构要素也可以由相互相同的材料形成。
172.当然构成上述实施方式的要素除了特别明示为必须的情况以及原理上明显认为是必须的情况等之外，未必是必须的。另外，在提及结构要素的个数、数值、量、范围等数值的情况下，除了特别明示为必须的情况以及在原理上明显限定为特定的数量的情况等之外，本发明并不限定于该特定的数量。同样，在提及结构要素等形状、方向、位置关系等的情况下，除了特别明示为必须的情况以及在原理上限定为特定的形状、方向、位置关系等的分情况等之外，本发明并不限定于该形状、方向、位置关系等。
173.变形例也不限于上述示例。另外，多个变形例能够相互组合。而且，上述实施方式的全部或者一部分能够与任意的变形例的全部或者一部分相互组合。