DE1909816A1 - Ultrasonic delay line - Google Patents

Description

"Ultraschallverzögerungsleitung" Die Erfindung betrifft eine Ultrasohallverzägerungsleitung mit einem Laufzeitkdrper, an dem Je ein piezoelektrischer Wandler zur Einspeisung und Abnahme eines eiktrischen Signals angeordnet ist und der allseitig in eine schallharte Vergußmasse eingebettet ist. "Ultrasonic Delay Line" The invention relates to an ultrasonic delay line with a transit time body, on each of which a piezoelectric transducer for feeding and pick-up of an egg signal is arranged and that on all sides in a reverberant one Potting compound is embedded.

Ultraschallverzögerungsleitungen, deren Laufzeitkdrper aus Glas besteht und die zusammen mit zwei an ihm befestigten piezoelektrischen Wandlern in eine Vergußmasse allseitig eingebettet sind, sind bereits bekannt. Ebenso ist es bekannt, an einen Laufzeitkörper für Ultraschallverzögerungsleitungen Reflexionsflächen vorzusehen, so daß durch mehrfache Reflexion innerhalb des Laufzeitkörpers die Abmessungen desselben bei gleicher Laufzeit verkleinert werden können, Auch ist eine Ultraschallverzögerungsleitung mit Mehrfachreflexion bekannt, bei der eine Deckenfläche als Spiegelfläche ausgebildet ist und bei der die piezoelektrischen Wandler an diese Siegelfläohe mit einer Kante direkt anstoßen angeordnet sind. Eei dieser Verzögerungsleitung erhEilt man eine gute Bündelung der Ultraschallwellen längs des Laufzeitpfades, Jedoch ist zum einen die Herstellung der Spiegelfläche nicht einfach und zum anderen die Empfindlichkeit der Spiegelfläche gegen äußere Einwirkungen aller Art verhältnismäßig groß.Ultrasonic delay lines, the delay body of which is made of glass and together with two piezoelectric transducers attached to it into one Casting compound are embedded on all sides, are already known. It is also known to provide reflection surfaces on a transit time body for ultrasonic delay lines, so that by multiple reflections within the transit time body the dimensions of the same can be reduced for the same duration, Also is an ultrasonic delay line known with multiple reflection, in which a ceiling surface is designed as a mirror surface and in which the piezoelectric transducer is attached to this sealing surface with one edge are arranged to abut directly. With this delay line you get one good bundling of the ultrasonic waves along the travel time path, however, on the one hand the manufacture of the mirror surface is not easy and, on the other hand, the sensitivity the mirror surface is relatively large against external influences of all kinds.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Ultraschallverzögerungsleitung der ein gangs genannten Art anzugeben, die verhältnismäßig einfach herstellbar ist und eine geringe Störanfälligkeit bei guten elektrischen Eigenschaften besitzt.The present invention is therefore based on the object of a to specify a new type of ultrasonic delay line of the type mentioned above, which is relatively easy to manufacture and has a low susceptibility to failure has good electrical properties.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Laufzeitkörper aus einer mehreokigen Scheibe mit im wesentlichen parallelen Deckflächen besteht, daß zur Erzielung eines geknick@en Laufzeitpfades wenigstens ein Umfangsflächenbereich als Reflexionsfläche und zwei Umfangsflächenbereiche als die Wandler tragende Flächen (WandlerflEchen) ausgebildet sind, daß die Wandler aus rechteckigen Plättchen bestehen und derart mittensymmetrisch zur dickennalbierenden Ebene des Laufzeitkörpers an diesem angeordnet sind, daß ihre längeren Seitenkanten parallel zu dieser Ebene verlaufen und daß die Polarisationsrichtung der Wand ler parallel zu ihren kleineren Seitenkanten und parallel zu den Reflexionsflächen des Laufzeitkörpers ausgerichtet ist.According to the invention it is proposed that the runtime body from a multi-corner disk with substantially parallel top surfaces that at least one circumferential surface area to achieve a kinked runtime path as a reflection surface and two peripheral surface areas as the transducer-bearing surfaces (WandlerflEchen) are designed that the transducers consist of rectangular plates and so center-symmetrical to the thickness-leveling plane of the transit time body on this are arranged so that their longer side edges run parallel to this plane and that the direction of polarization of the wall ler parallel to their smaller side edges and is aligned parallel to the reflection surfaces of the transit time body.

Ein wesentlicher Vorteil der errindungsgemäßen Verzögerungsleitung besteht darin, daß sie verhältnismaßig kleine Abmessungen besitzt und daß sie einfach herstellbar ist. Der Laufzeitkörper, der bevorzugt aus Glas besteht, kann verhältnismäßig dUnn ausgebildet sein, da er infolge seiner längen- und Breitenabmessungen, Zieren Verhältnis bevorzugt 1 : 0,8 bis 1 : 1,2 beträgt, eine geringe Bruchempfindlichkeit besitzt, Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß man bei guter Unterdrückung von Störsignalen eine hinreichende Übertragungsbandbreite des zu übertra#genden Signals erhält Die guten elektrischen Eigenschaften dieser Verzögerungsleitung werden vorwiegend durch die Kombination der angegebenen Maße im Zusammenwirken mit der gewählten Polarisation der piezoelektrischen Wandler und im Zusammenwirken mit dem Eingießen in eine schallharte Vergußmasse erreicht.A major advantage of the delay line according to the invention is that it is relatively small in size and that it is simple can be produced. The transit time body, which is preferably made of glass, can be relatively Be thin, as it is decorative due to its length and width dimensions The ratio is preferably 1: 0.8 to 1: 1.2, a low susceptibility to breakage owns, Another major advantage of the invention is that you with good suppression of interfering signals, a sufficient transmission bandwidth of the signal to be transmitted receives the good electrical properties of these Delay lines are mainly created by combining the specified dimensions in cooperation with the selected polarization of the piezoelectric transducers and achieved in cooperation with the pouring into a reverberant potting compound.

Anhand des in den Fig. 1 und 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erklärt. Die Fig. 1 zeigt eine Aufsicht adf die erfindung gemäße Ultraschallverzögerungslaitung und die Fig. 2 eine Seitenansicht auf die die piezoelektrischen Wandler tragende Seite der Verzögerungsleitung.On the basis of the preferred exemplary embodiment shown in FIGS. 1 and 2 the invention is explained in more detail below. Fig. 1 shows a plan view adf the ultrasonic delay line according to the invention and FIG. 2 is a side view on the side of the delay line carrying the piezoelectric transducers.

Der vorzugsweise aus Glas bestehende taufzeitkbrper 1 ist so ausgebildet, daß sich ein etwa W-förmiger Verlauf des Laufzeitpfades 16 ergibt. Die Ultraschallwelle wird von einem Eingangswandler 2 erzeugt, gelangt auf die Reflexionsfläche 11, von dieser auf die Reflexionsfläche 9 und von dieser-zu dem Ausgangswandler 3.The taufzeitkbrper 1, which is preferably made of glass, is designed in such a way that that an approximately W-shaped course of the transit time path 16 results. The ultrasonic wave is generated by an input transducer 2, arrives at the reflection surface 11, of this onto the reflection surface 9 and from this to the output transducer 3.

Die Ausgangswandler 2 und 3 bestehen aus piezoelektrischen Plättchen mit einem bevorzugten Seitenverhältnis von etwa 1 : 2 und sind parallel zur kleineren Seitenkante polarisiert, wie dies durch Pfeile in Fig. 2 angedeutet ist. Die Gesamtabmaße der Wandlerplättohen 2 und 3 sind bevorzugt kleiner als die Wandlerflächen 14 und 15, auf denen sie befestigt sind. Die Befestigung der Wandlerplättchen auf den Wandlerflächen geschieht bevorzugt dadurch Löten. Die Anordnung der Wandlerplättchen-erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß sie mittensymmetrisch zur dickenhalbierenden Ebene 17 angeordnet sind und ihre längeren Seitenkanten parallel zu der Ebene 17 verlaufen. Bevorzugt soll keine Kante der Wandler plättchen US an die Begrenzung der Wandlerflächen 14 und L5 heranre eichen Die Dicke des Laufzeitkörpers beträgt 3 bis 15 mm, vorzugsweise 4 bis 11 mm, insbesondere 5 bis 9 mm. Die beiden Deckenflächen 18 und 19 bedürfen keiner besonderen Bearbeitung. Sie sollen im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Einer Bearbeitung in Form von Schleifen und/oder läppen bedürfen lediglich die Reflexionsflächen 4, 9 und 11 sowie die Wandlerflächen 14 und 15. Der gesamte taufzeitkörper zusammen mit den Wandlern ist in eine schailharte Vergußmasse 13 eingegossen, wobei es sich als zweckmäßig erwiesen hat, die Reflexionsflächen 4, 9 und 11 wenigstens teilweise durch Zwischenfügen von schallweichem Material 5, 10 und 12 gegen eine direkte Berührung durch die Vergußmasse 13 abzudecken. Durch teilweise Abdeckung kann man das Verhältnis von Störechos und Dämpfung der Verzögerungsleitung beeinflussen. Ggf. kann es zweckmäßig sein, auch die freien Rückflächen der Wandler gegen eine direkte Beruhrung durch die Vergußmasse Fzudecken. Auoh ist es zweckmäßig, auf der Rückfläche der Wandler einen sog. Absorbersumpf anzubringen. Ein direktes Aneinanderstoßen von Wandlerflächen bzw. von Reflexlonsflächen wird zweckmäßig vermioden, indem senkrecht zu den Deckenflächen 18 und 19 verlaufende Ausnehmungen, Einkerbungen oder dgl., wie mit 6, 7 und 8 bezeichnet, angebracht werden.The output transducers 2 and 3 consist of piezoelectric plates with a preferred aspect ratio of about 1: 2 and are parallel to the smaller one Side edge polarized, as indicated by arrows in FIG. 2. The overall dimensions the converter plates 2 and 3 are preferably smaller than the converter surfaces 14 and 15 on which they are attached. The fastening of the converter plates on the converter surfaces this is preferably done by soldering. The arrangement of the converter plates is expedient in such a way that they are arranged symmetrically to the plane 17 bisecting the thickness are and their longer side edges run parallel to plane 17. Preferred should no edge of the transducer plate US to the boundary of the transducer surfaces 14 and Approach L5 The thickness of the transit time body is 3 to 15 mm, preferably 4 to 11 mm, in particular 5 to 9 mm. The two ceiling areas 18 and 19 are required no special processing. They should run essentially parallel to one another. Only the reflective surfaces require processing in the form of grinding and / or lapping 4, 9 and 11 as well as the transducer surfaces 14 and 15. The entire body of the baptism together with the transducers is poured into a schail-hard potting compound 13, it being has proven to be useful, the reflective surfaces 4, 9 and 11 at least partially by inserting acoustically soft material 5, 10 and 12 against direct contact to be covered by the potting compound 13. By partial coverage you can see the ratio influence of false echoes and attenuation of the delay line. If necessary, it can be expedient be, even the free rear surfaces of the transducers against direct contact to cover the potting compound F. It is also useful on the back of the transducer to attach a so-called absorber sump. A direct abutment of transducer surfaces respectively. of reflective surfaces is expediently mitigated by placing perpendicular to the ceiling surfaces 18 and 19 running recesses, notches or the like, as denoted by 6, 7 and 8, be attached.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bestand der Laufzeitkörper aus Glas. Die Dicke betrug 7 bis 7,5 mm, die länge und Breite etwa 42 mm. Die Wandlerplättchen besaßen eine Größe von etwa 5 x 10,5 mm.In a preferred embodiment, the travel time body consisted of glass. The thickness was 7 to 7.5 mm, the length and width about 42 mm. The converter platelets measured approximately 5 x 10.5 mm.

Claims (9)

P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s p r ü c h e 1) Ultraschallverzögerungsleitung mit einem Laufzeitkörper, an dem Je ein piezoelektrischer Wandler zur Einspeisung und Abnahme eines elektrischen Signals angeordnet ist und der allseitig in eine schallharte Vergußmasse eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufzeitkörper aus einer mehreckigen Scheibe mit im wesentlichen parallelen Deckfläehen besteht, daß zur Erzielung eines geknickten laufzeitpfades wenigstens ein Umfangsflächenbereich als Reflexionsfläche und zwei Umfangsflächenbereiche als die Wandler tragende Flächen (Wandlerflächen) ausgebildet sind, daß die Wandler aus rechteckigen Plättchen bestehen und derart mittensymmetrisch zur dickenhalbierenden Ebene des Laufzeitkörpers an diesem angeordnet sind, daß ihre längeren Seitenkanten parallel zu dieser Ebene verlaufen und daß die Polarisgionsrichtung der Wandler parallel zu ihren kleineren Seitenkanten und parallel zu den Reflexionsflächen des Lautzeitkdrpers ausgerichtet ist.1) Ultrasonic delay line with a transit time body on which One piezoelectric transducer each for supplying and receiving an electrical one Signal is arranged and embedded on all sides in a reverberant potting compound is, characterized in that the runtime body consists of a polygonal disk with essentially parallel top surfaces that to achieve a kinked transit time path at least one circumferential surface area as a reflection surface and two Circumferential surface areas formed as the transducer-bearing surfaces (transducer surfaces) are that the transducers consist of rectangular plates and so centrally symmetrical are arranged for the thickness bisecting plane of the transit time body on this that their longer side edges run parallel to this plane and that the direction of polarization the transducer parallel to their smaller side edges and parallel to the reflective surfaces of the loudspeaker is aligned. 2) Ultraschallverzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines W-fUrmigen Laufzeit pfades drei Umfangsflächenbereiche als Reflexionsflächen ausgebildet sind 2) ultrasonic delay line according to claim 1, characterized in, that to achieve a W-shaped runtime path three peripheral surface areas as Reflective surfaces are formed 3) Ultraschallverzögerungsleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des taufzeitkd.rpers 3 bis 11 mm, insbesondere 5 bis 9 mm, beträgt.3) Ultrasonic delay line according to claim 1 or 2, characterized in that the thickness of the taufzeitkd.rpers 3 to 11 mm, in particular 5 to 9 mm. 4) Ultraschallverzögerungsleitung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Seitenkantenverhältnis der Wandlerplättchen etwa 1 : 1*il bis 1 : 3, vorzugsweise etwa 1 : 2, insbesondere etwa 5 : 10,5 ist.4) ultrasonic delay line according to claim 1, 2 or 3, characterized characterized in that the side edge ratio of the transducer platelets is about 1: 1 * il up to 1: 3, preferably about 1: 2, in particular about 5: 10.5. 5) Ultraschallverzdgerungsleitung nach einem der AnsprU-che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Reflexionsflächen des Laufzeitkörpers wenigstens teilweise durch eine schallweiche Zwischenlage gegen direkte Berührung durch die Vergußmasse abgedeckt ist.5) Ultrasonic delay line according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the reflection surfaces of the transit time body at least partially with an acoustically soft intermediate layer against direct contact is covered by the potting compound. 6) Ultrasohallverzögerungsleitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nebeneinanderliegende Wandler und/oder Reflexionsflächen durch senkrecht zu den Deckflächen des Laufzeitkörpers verlaufende Einkerbungen oder dgl. getrennt sind.6) Ultrasound delay line according to one or more of the claims 1 to 5, characterized in that transducers and / or reflective surfaces lying next to one another by notches running perpendicular to the top surfaces of the transit time body or the like. Are separated. 7) Ultraschallverzögerungsleitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerplättchen kleiner sind als die Wandlerflächen und mit Abstand von den Begrenzungskanten der Wandlerflächen auf die sen angeordnet sind.7) Ultrasonic delay line according to one or more of the claims 1 to 6, characterized in that the transducer plates are smaller than the transducer surfaces and at a distance from the boundary edges of the transducer surfaces on the sen are arranged. 8) Ultraschallverzögerungsleitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leufzeitkörper aus Glas besteht.8) Ultrasonic delay line according to one or more of the claims 1 to 7, characterized in that the Leufzeitkörper consists of glass. 9) Ultraschallverzögerungsleitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von länge zu Breite des Laufzeitkörpers 1 : 0,8 bis 1 : 1,2, insbesondere etwa 1 : 1 beträgt.9) Ultrasonic delay line according to one or more of the claims 1 to 8, characterized in that the ratio of length to width of the transit time body 1: 0.8 to 1: 1.2, in particular about 1: 1. L e e r s e i t eL e r s e i t e