DE3012038A1

DE3012038A1 - Elektroakustischer wasserschallwandler

Info

Publication number: DE3012038A1
Application number: DE19803012038
Authority: DE
Inventors: Horst 2300 Kronshagen Hilmers
Original assignee: Honeywell Elac Nautik GmbH
Current assignee: Elac Sonar GmbH
Priority date: 1980-03-28
Filing date: 1980-03-28
Publication date: 1981-10-01
Also published as: DE3012038C2

Description

Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wasserschall-
wandler gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Wird ein solcher Wandler ohne die Stirnseite des Schwingers bedeckende Zusatzmasse betrieben, so muß die der Gehäuseabstrahlöffnung zugewandte Elektrode des piezoelektrischen Schwingers gegen unmittelbare Wasserberührung geschützt werden. Hierzu hat man bislang eine wasserfeste Kunststoffschicht auf die Elektrode gegossen. Da die Schalldämpfung im Kunststoff mit ansteigender Frequenz zunimmt, muß bei Schwingern für höhere Frequenzen eine möglichst dünne Kunststoffschicht verwendet werden, wodurch jedoch eine einwandfreie elektrische Isolation und Abschirmung gegen eindringendes Wasser und vielfach auch eine gleichmäßige Schichtdicke nicht mehr zu gewährleisten ist. Hinzukommt, daß; für höhere Frequenzen Rera-ikplatten geringer Dicke Verwendung finden und die Anbringunc der Stromanschlüsse an die stirnseitigen Elektroden der Keramikplatte zunehmend Schwierigkeiten bereitet. Klebt man als Stromzuführung eine Kupfer- oder Bronzefolie auf die Keramikplatte, so stört mit steigender Frequenz deren Zusatzmasse die Frequenzabstimmung des Schwingers.
Aufgabe der Erfindung ist es folglich, einen für Ultraschallfrequenzen geeigneten Wasserschallwandler hohen Wirkungsgrades zu schaffen, der einfach und kostengünstig aufgebaut ist und auch im rauhen Fischereieinsatz, beispielsweise in einer Netzsonde, zuverlässig arbeitet und den dortigen mechanischen Beanspruchungen widersteht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Sie führt zu einem raumsparenden und gleichermaßen zuverlässigen Aufbau eines bei höheren Frequenzen, beispielsweise 100 kHz bis 500kHz arbeitenden Wasserschallwandlers, der vielseitig einsetzbar ist.
Zur Erläuterung der Erfindung zeigt die Zeichnung als Auführungsbeispiel einen Schnitt durch einen derartigen Wasserschallwandler.
Innerhalb des in wesentlichen zylindrischen Metall- oder Kunststoffgehäuses 1 befindet sich der piezoelektrische Schwinger, welcher im vorliegenden Fall aus einer oder mehreren piezokeramischen Kreisscheiben 2 besteht. Auf der Abstrahlseite des Wandlers ist dessen Gehäuseöffnung 3 durch eine glasfaserverstärkte Epoxidharzfolie 4 verschlossen, welche sich in einem umlaufenden Ansatz 5 am Gehäuse 1 abstützt und durch einen Sperring 6 festgehalten wird. Die Folie 4 ist auf der Innenseite mit einer Kupferkaschierung 7 versehen, auf die die Stirnfläche des Schwingers 2 aufgeklebt ist. Die Keramikscheibe 2 ist auf beiden Stirnseiten mit einer als Elektrode dienenden Metallisierung, z B. einer Silberschicht bedeckt. Die der Folie 4 zugewandte stirnseitige Elektrode der Keramikscheibe 2 ist auf die Kupferkaschierung 7 aufgeklebt. Infolge der Rauhigkeit der Metallisierung ist trotz der dazwischenliegenden Klebstoffschicht eine einwandfreie Kontaktgabe gewährleistet, weil die Erhebungen der Metallisierung durch die Klebstoffschicht hindurchdringen und an der Kupferkaschierung 7 kontaktgebend anliegen. Die der Gehäuseöffnung 3 abgewandte Stirnseite der Keramikscheibe 2 stützt sich an einer elektrisch leitenden Druckplatte 8 ab.
Die Kupferkaschierung 7 ragt im Bereich 7a über den Umfang der Keramikscheibe 2 hinaus und bildet dort eine lötbare Anschlußfahne für die Stromzuführung 9 des Kabels 11. Die Druckplatte 8 ist mit der Stromzuführung 10 des Kabels 11 verbunden. Der Innenraum 12 des Gehäuses 1 ist mit eir,er nicht dargestellten Vergußmasse ausgefüllt, welche zugleich als Abstützung für die Halteplatte 8 und die Folie 4 dient. Als Vergußmasse eignet sich beispielsweise Epoxidharz oder Polyurethanharz.
Wandler dieser Art werden beispielsweise in den Netzsonden von Fangnetzen verwendet. Da diese nur vorübergehend für einige Stunden dem Seewasser ausgesetzt sind, besteht die Gefahr einer totalen Durchfeuchtung der Epoxidharzfolie 4 nicht. Durch Auswahl eines geeigneten Epoxidharzes läßt sich die Standfestigkeit der Folie gegen Wasseraufnahme den Bedürfnissen anpassen.
Die geringe Stärke der Folie sorgt für eine geringstmögliche Dämpfung der abgestrahlten Schallwellen und damit für einen guten Wirkungsgrad des Wandlers. Dies wird noch dadurch unterstützt, daß Epoxidharz einen dem Wasser ähnlichen Schallwellenwiderstand hat. Die Glasfaserverstärkung erhöht die mechanische Festigkeit der Folie 4. Ihre Dicke beträgt beispielsweise 0,5 mm zuzüglich einer Kupferkaschierung von 35P.

Claims

Elektroakustischer Wasserschallwandler Patentansprüche: 1. Elektroakustischer Wasserschallwandler, in dessen Gehäuse wenigstens ein scheibenförmiger, mit Flächenelektroden versehener piezoelektrischer Schwinger eingesetzt ist, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die frontseitige Schallaustrittsöffnung (3) des Gehäuses (1) durch eine auf der Innenseite kupferkaschierte glasfaserverstärkte Epoxidharzfolie (4) verschlossen ist, deren Kupferkaschierung (7) auf der stirnseitigen Flächenelektrode des Schwingers (2) aufliegt und außerhalb der Schwingerstirnseite eine Anschlu3-fahne (7a) für-eine elektrische Anschlußleitung (9) bildet.
2. Wandler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kupferkaschierung (7) mit der stirnseitigen Flächenelektrode des Schwingers (2 ) verklebt ist.
3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der den Schwinger (2) umgebende Innenraum (12) des Gehäuses (1) mit Vergußmasse gefüllt ist.