DE3505872A1 - Ultraschallwandler - Google Patents

Ultraschallwandler

Info

Publication number
DE3505872A1
DE3505872A1 DE19853505872 DE3505872A DE3505872A1 DE 3505872 A1 DE3505872 A1 DE 3505872A1 DE 19853505872 DE19853505872 DE 19853505872 DE 3505872 A DE3505872 A DE 3505872A DE 3505872 A1 DE3505872 A1 DE 3505872A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
top plate
side plate
ultrasonic transducer
cylindrical side
transducer according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19853505872
Other languages
English (en)
Other versions
DE3505872C2 (de
Inventor
Toshiharu Ito
Kozo Nagoya Aichi Okada
Eiji Ozeki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=27284612&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE3505872(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from JP2434684U external-priority patent/JPS60136599U/ja
Priority claimed from JP2648784U external-priority patent/JPS60139399U/ja
Priority claimed from JP5034784U external-priority patent/JPS60163899U/ja
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Publication of DE3505872A1 publication Critical patent/DE3505872A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3505872C2 publication Critical patent/DE3505872C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0644Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element
    • B06B1/0662Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface
    • B06B1/067Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface which is used as, or combined with, an impedance matching layer
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/002Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/02Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/30Vessels; Containers
    • H01J61/32Special longitudinal shape, e.g. for advertising purposes
    • H01J61/327"Compact"-lamps, i.e. lamps having a folded discharge path

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Description

Patentanwalt Helmut Walter, Aubinqer Strafte 81, 8 München f>0 N 86 P KlDn
Anmelder; NGK Spark Pluq Co., Ltd., NoJ 4-18, Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi-ken, Japan
Ultraschallwandler
Diese Erfindung betrifft einen Ultraschallwandler, der imstande ist, Ultraschallwellen zu senden und/oder zu empfangen.
Es sind in der Technik vielfältige Arten von Ulcraschallwandlern bekannt. Ein solcher Wandler ist in Fig. 15 gezeigt, in welcher das Bezugszeichen 1 ein Schwinggehäuse bezeichnet, welches aus Metall, etwa rostfreiem Stahl, geformt ist und aus einer zylindrischen Seitenplatte 1b und einer Oberplatte 1a zusammengesetzt ist, welche am einen Ende der Seitenplatte 1b so vorgesehen ist, daß sie diese abschließt. Mit 2 ist eine piezoelektrische Keramikscheibe bezeichnet, die unter Herstellung einer integrierten Verbindung mit der Innenwand der Oberplatte 1a zur gemeinsamen Schwingung hiermit verbunden ist. Die keramische Scheibe 2 ist an ihren gegenüberliegenden Seiten mit einem Paar Elektroden 2a und 2b versehen. Der offene Endabschnitt des Schwinggehäuses 1 ist durch eine Abdeckplatte 3 verschlossen. In der Abdeckplatte 3 ist ein Paar Endanschlußstifte 4a und 4b vorgesehen, deren eine Enden durch Leitungsdrähte ia und
19. Februar 1985
5b mit den Elektroden 2a bzw. 2b verbunden sind. Mit 6 ist eine Isolierschicht bezeichnet, die beispielsweise aus einem Epoxidharz gebildet ist, um das Schwinggehäuse 1 abzudichten.
Wenn ein elektrisches Feld an die Anschlußstifte 4a und 4b angelegt wird, um eine Wechselspannung zwischen den gegenüberliegenden Elektroden 2a und 2b aufzubringen, dann wird die piezoelektrische Keramikscheibe 2 zu Längs- oder Biegeschwingungen angeregt, so daß eine Ultraschallwelle von der Oberplatte 1a erzeugt wird, in welche die angeklebte Keramikscheibe 2 integriert ist. Wenn andererseits die Oberplatte 1a eine Ultraschallwelle empfängt, dann verformt sich die piezoelektrische Keramikscheibe derart, daß ein Ausgang mit einer Intensität, welche der einfallenden Ultraschallwelle entspricht, von den Elektroden 2a und 2b abgegeben wird.
Der Ultraschallwandler der oben erwähnten Art hat sich jedoch als schlecht geeignet zur Verwendung als Näherungsschalter oder Meßfühler für di-e Entfernung einer Substanz erwiesen. Da das Schwinggehäuse aus Metall geformt ist, hat der Wellen sendende und empfangende Abschnitt, der aus der Oberplatte 1a und der piezoelektrischen Keramikscheibe 2 gebildet ist, einen so hohen mechanischen Gütefaktor Q , daß, wie in Fig. 16a gezeigt, der Wandler Impulscharakteristiken zeigt, die eine lange Impuls-Abfallzeit aufweisen. Es ist deshalb möglich, daß dann, wenn der Wandler eine Ultraschallwelle empfängt, die von der nächstgelegenen Substanz reflektiert wurde, und zwar während des Sendevorgangs der Ultraschallwelle,er nicht fähig ist, als Meßfühler bzw. Spürgerät zu arbeiten.
Es hat sich herausgestellt, daß dann, wenn das Schwinggehäuse aus einem Kunststoff gebildet ist, etwa aus Epoxidharz, das Q des Wellen sendenden und empfangenden Abschnitts niedrig wird, und sowohl die Impulsanstiegzeit als auch die Impulsabfallzeit kurz werden, wie in Fig. 16b
gezeigt. Außerdem ergibt sich auch eine Verbesserung in der Intensität der Ausgangsspannung, die in Abhängigkeit vom Empfang einer Ultraschallwelle abgegeben wird.
Infolge weiterer Untersuchungen hat sich herausgestellt daß dann, wenn die Oberplatte des Schwinggehäuses aus einem porösen Kunststoff, etwa aufgeschäumtem Epoxidharz, gebildet ist, der resultierende Wandler überlegene Wellen-Sende- und -E.mpfangs-Eigenschaften aufweist, und zwar besonders ein verbessertes Ansprechverhalten, verglichen mit jenem Wandler, dessen Schwinggehäuse aus einem nicht porösen Kunststoff gebildet ist.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ein Uitraschallwandler vorgesehen, der ein Schwinggehäuseteil mit einer zylindrischen Seitenplatte und einer Wellen sendenden und empfangenden Oberplatte aufweist, die am einen Ende der Seitenplatte vorgesehen ist, einem piezoelektrischen Element, das unter Bildung eines einheitlichen Teiles mit der Innenwand der Oberplatte verbunden ist, sowie Elektroden, die am piezoelektrischen Element angeordnet sind, so daß Ultraschallwellen von der Oberplatte dann erzeugt werden können, wenn ein elektrisches Feld an die Elektroden angelegt wird, und/ oder ein elektrischer Ausgang von den Elktroden abgegeben wird, wenn die Oberplatte Ultraschallwellen empfängt, wobei die Oberplatte aus einem porösen Kunststoff gebildet ist.
Die bevorzugten Ausführunsbeispiele des erfindungsgemäßen Ultraschallwandlers werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; in diesen ist:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht . welche schematisch ein Ausführungsbeispiel des Ultraschallwandlers der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 die Ansicht eines Aufrisses, der längs der Linie II-II in Fig. 1 vorgenommen wurde,
Fig. 3 die Ansicht eines Aufrisses ähnlich Fig. 2, welche schematisch jedoch ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 4 die Ansicht eines Teilaufrisses ähnlich Fig. 3, der ein anderes Ausführungsbeispiel der Fig. 3 zeigt,
Fig. 5 eine Ansicht ähnlich jener der Fig. 4, wobei eine noch weitere Alternativausführung der Fig. 3 gezeigt ist,
Fig. 6 ein Diagramm, welches die Impulscharakteristiken zeigt,
Fig. 7 ein Aufriß ähnlich Fig. 2, der schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 8 eine Ansicht ähnlich Fig. 7, wobei ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt ist,
Fig. 9 eine Perspektivansicht, die schematisch ein elastisches Metallrohr zeigt, welches in das Schwinggehäuse zum Verringern der Reflexions- bzw. Nachhallzeit eingeführt werden soll,
Fig. 10 ein Aufriß ähnlich Fig. 2, der schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 11 bis 13 jeweils ein Teilaufriß, die schematisch
Alternativausführungen 3er Fig. 10 zeigen, Fig. 14 ein Richtwirkungsdiagramm des erfindungsgemäßen Ultraschallwandlers,
Fig. 15 ein Aufriß, der einen herkömmlichen Ultraschallwandler zeigt, und
Fig. 16a und 16b jeweils ein Diagramm, welches die Impulscharakteristiken des herkömmlichen Wandlers bzw. der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Fig. 1 und 2 bilden ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ultraschallwandlers . In den Fig. 1 und sowie auch in den nachfolgenden Figuren werden jene Bestandteile, die denen der Fig. 15 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, zu welchen jedoch noch
10 hinzugezählt wurde. Das in Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 15 gezeigten herkömmlichen Wandler dahingehend, daß das Schwinggehäuse 11 der Fig. 1 und 2 aus einem porösen Kunststoff gebildet ist.
Ein piezoelektrisches Element 12 mit Elektroden 12a und 12b ist zur Bildung eines integrierten Bauteils an die Innenfläche einer Oberplatte 11a des Gehäuseteils 11 geklebt. Das Gehäuseteil 11 weist eine zylindrische Seitenplatte 11b auf, welche einstückig mit der Oberplatte 11a verbunden ist. Der offene Endabschnitt des Gehäuseteils
11 ist mit einer Abdeckplatte 13 versehen, an welcher ein Paar Anschlußstifte 14a und 14b angebracht sind. Leitungsdrähte 15a und 15b erstrecken sich zwischen der Elektrode 12a und dem Anschlußstift 14a bzw. zwischen der Elektrode 12b und dem Anschlußstift 14b. Die Abdeckplatte 13 ist mit einer Isolierschicht 16 überdeckt. Mit 17 ist ein Isolator bezeichnet, der dann vorgesehen ist, wenn die Abdeckplatte aus einem elektrischen Leiter gebildet ist, um für die Isolierung zwischen den beiden Anschlußstiften 14a und 14b zu sorgen.
Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Oberplatte 11a als auch die Seitenplatte 11b aus porösem Kunststoff gebildet. Der Begriff "poröser Kunststoff", der hier verwendet wird, soll ein synthetisches Polymermaterial umfassen, das eine große Anzahl geschlossener Zellen aufweist, die innerhalb des Polymermaterials verteilt sind. Beispielhaft für geeignete poröse Kunststoffe sind synthetische Polymermaterialien, in welchen eine große Anzahl von Glas-Mikroballons verteilt ist, sowie aufgeschäumte, synthetische Polymerma-
terialien, die unter Verwendung von Aufschäummitteln in herkömmlicher Weise hergestellt sind. Bevorzugt hat der poröse Kunststoff einen mittleren Porendurchmesser, der zwischen 50 und 100 μ liegt. Beispielhaft für geeignete Polymermaterialien sind Epoxidharze, Polyolefinharze, Styrolharze, Acrylharze und Vinylchloridharze.
Weil das Schwinggehäuseteil 11 der vorliegenden Erfindung aus porösem Kunststoff geformt ist, ist das Q des eine Welle sendenden und empfangenden Abschnitts des Ultraschallwandlers dieser Erfindung niedrig, so daß die Impuls- Anstiegs-und -Abfallzeit verkürzt werden kann, wie in Fig. 16b dargestellt ist. Die Verringerung der Impuls-Abfallzeit führt vorteilhafterweise zur Verringerung der Nachhallzeit. Da außerdem die Oberplatte 11a eine verhältnismäßig große Luftmenge enthält, nähert sich die akkustische Impedanz der Oberplatte 11a jener von Luft. Deshalb sind die Anpaßbedingungen zwischen der Oberplatte 11a und der Umgebungsluft verbessert, was zu einer Verbesserung beim Ansprechverhalten führt,das heißt, es ist ein intensiverer Ausgang nach dem Empfang einer Ultraschallwelle gleichbleibender Intensität erzielbar.
Es liefert beispielsweise der herkömmliche Ultraschallwandler, dessen Gehäuse aus rostfreiem Stahl gebildet ist, eine Impulsanstiegszeit von 0,5 ms, eine Impulsabfallzeit von 2,0 ms und eine Ausgangsspannung von 0,4 V. Ein Ultraschallwandler, dessen Schwinggehäuse aus nicht porösem Epoxidharz gebildet ist, liefert eine Impulsanstiegszeit von 0,2 ms, eine Impulsabfallzeit von 1,2 ms und eine Ausgangsspannung von 2,6 V. Im Fall eines erfindungsgemäßen Ultraschallwandlers, bei welchem das Schwinggehäuse aus einem Epoxidharz gebildet ist, in welchem eine große Anzahl von Glas-Mikroballons verteilt ist, die einen Durchmesser von 50 bis 100 μ aufweisen, ergibt sich eine Impulsanstiegs- und -abfallzeit von 0,2 bzw. 1,2 ms, und die Ausgangsspannung beträgt 6,4 V.
Vorzugsweise beträgt die Dicke der Oberplatte 11a des Schwinggehäuses 11 etwa 1/4 der Wellenlänge der Schallgeschwindigkeit der Oberplatte 11a, und zwar aus dem Grunde, ein bestes Ansprechverhalten zu erreichen. 5
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel sind sowohl die Oberplatte 11a als auch die zylindrische Seitenplatte 11b aus porösem Kunststoff geformt. Eine ähnliche Verbesserung kann selbst dann erhalten werden, wenn die Oberplatte alleine aus einem porösen Kunststoff geformt ist. Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen; eine zylindrische Seitenplatte 11b ist an ihrem einen Ende einstückig mit einer Oberplatte 11a versehen, die aus porösem Kunststoff der gerade voranstehend erwähnten Art geformt ist., Die anderen Bauweisen des Wandlers sind im wesentlichen dieselben wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2, und deren detaillierte Erläuterung wird hier weggelassen. Die Fig. 4 und 5 bilden Ausführungsbeispiele ähnlich jenem der Fig. 3 ab. In Fig. 4 steht der Außenumfang der Oberplatte 11a in Berührung mit der Innenfläche der zylindrischen Seitenplatte 11b. In Fig. 5 sind der Endabschnitt der Oberplatte 11a und die Seitenplatte 11b diagonal zum Anschlageingriff miteinander geschnitten. Die Befestigung der Oberplatte 11a an der Seitenplatte 11b kann durch irgendwelche bekannten Mittel vorgenommen werden, etwa durch Kleber.
Bei den in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispielen ist vorzugsweise die zylindrische Seitenplatte 11b aus ei- ^Q nem Material geformt, dessen akkustische Impedanz größer ist als jene der Oberplatte 11a, und zwar aus dem Grunde, eine Verringerung der Nachhallzeit zu erreichen. Beispielhaft für ein geeignetes Material für die Seitenplatte 11b sind Kunststoffe, Metalle und keramische Stoffe. Wenn sowohl die Oberplatte als auch die Seitenplatte des Schwinggehäuses aus einem porösen Kunststoff geformt sind, dann ist die Schwingung an der Seite des Schwinggehäuses 11 nicht vollständig gedämpft, und die Nachhall-
zeit kann nicht unter eine bestimmte Grenze abgesenkt werden. Wenn im Gegensatz hierzu die Seitenplatte 11b aus einem Material geformt ist, dessen akkustische Impedanz größer ist als jene der Oberplatte 11a, welche aus einem porösen Kunststoff gebildet ist, dann wird die Schwingung der Oberplatte 11a an der Trennfläche zwischen der Oberplatte 11a und der Seitenplatte 11b reflektiert und verteilt und ist daran gehindert, zur Seitenplatte 11b fortzuschreiten. Demzufolge wird die Nachhallzeit kürzer, verglichen mit dem Wandler, bei welchem das Schwinggehäuse vollständig aus porösem Kunststoff geformt ist.
Es zeigt beispielsweise der Ultraschallwandler, dessen Schwinggehäuse aus porösem Kunststoff mit einer akkusti-
1^ sehen Impedanz von 1 χ 3000 g/cm2s geformt ist, eine Wellen sendende Impulscharakteristik, wie sie durch die Linie 20 in Fig. 6 gezeigt ist. Wenn andererseits das Schwinggehäuse aus einer zylindrischen Seitenplatte gebildet ist, welche aus rostfreiem Stahl mit einer akkusti-
^O sehen Impedanz von 7,8 χ 5000 g/cm2s geformt ist, sowie einer Oberplatte, die aus einem porösen Kunststoff mit 1 χ 3000 g/cm2s an akustischer impedanz geformt ist, dann liefert der Wandler die Impulscharakteristik, wie sie durch die gestrichelte Linie 21 in Fig. 6 gezeigt ist.
^ Das heißt, die Nachhallzeit kann bis auf unter 1,0 ms abgesenkt werden.
Eine solche Verringerung der Nachhallzeit (oder Impuls-Abfallzeit) kann auch dadurch bewirkt werden, daß man
ein integriertes rohrförmiges Teil oder Teile an dem Außen- und/oder Innenumfang der zylindrischen Seitenplatte des Wandlers vorsieht, der in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, wobei das rohrförmige Teil eine höhere akkustische Impedanz aufweist als die zylindrische Seitenplatte. Es wird nun auf Fig. 7 Bezug genommen; ein rohrförmiges Teil 18 ist innerhalb eines Schwinggehäuses vorgesehen und mit dem Innenumfang seiner zylindrischen Seitenplatte 11b verklebt. In einer Alternativausführung, die in Fig. 8 gezeigt
ist, ist das rohrförmige Teil 18 am Außenumfang der Seitenplatte 11b angeklebt. Durch die Anordnung des rohrförmigen Teils 1S wird cieschwingungsdämpfende Wirkung an der Seite des Schwinggehäuses verbessert, um die Nachhallzeit zu verringern. Die Befestigung des rohrförmigen Teils 18 an der Seitenplatte 11b kann durch irgendwelche bekannten Mittel, etwa durch Kleber, bewirkt werden. Wenn das rohrförmige Teil 1C innerhalb des Gehäuses 11 vorgesehen ist, dann ist es zweckmäßig, das rohrförmige Teil als elastisches Rohr auszubilden, und zwar allgemein ein Metallrohr, welches einen Schlitz 18a aufweist, der sich parallel zur Achse des Rohres erstreckt. Das Rohr 18 weist einen größeren Außendurchmesser als den Innendurchmesser der Seitenplatte 11b in freiem Zustand auf. Durch Einsetzen des Rohrs 18 in das Innere des Gehäuses steht das Rohr 18 in Druckberührung mit der Innenfläche der zylindrischen Seitenplatte 11b. Wenn in ähnlicher Weise das rohrförmige Teil 18 außerhalb des Gehäuses 11 vorgesehen ist, ist es möglich, ein elastisches Rohr, wie etwa ein Gummirohr, zu benutzen, das einen kleineren Innendurchmesser als der Außendurchmesser der zylindrischen Seitenplatte 11b aufweist. Durch passendes Aufsetzen des Gummirohrs 18 rund um den Umfang der Seitenplatte 11b wird das Rohr in Druckberührung mit der Seitenplatte 11b gehalten.
Wenn das elastische rohrförmige Teil verwendet wird, ist es für das rohrförmige Teil nicht erforderlich, aus einem Material mit einer größeren akkustischen Impedanz als der Seitenplatte 11b gebildet zu werden, und zwar wegen des Umstandes, daß die Seitenplatte 11b stets den Kräften in der Richtung senkrecht zur Achse der zylindri-. sehen Seitenplatte 11b ausgesetzt ist und an der Schwingung gehindert ist.
Die Fig. 10 bis 13 bilden Verbesserungen der Ultraschallwandler der vorangehenden Ausführungsbeispiele ab, wobei die Dicke der Oberplatte 11a plötzlich an einem Ringabschnitt nahe dem Außenumfang der piezoelektrischen Scheibe 12 geändert ist, um die Querschwingung, die vom Umfang
der piezoelektrischen Scheibe 12 ausgeht, zu absorbieren oder abzumildern.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 wird, wenn der mittlere Abschnitt der Oberplatte 11a schwingt, der Umfangsabschnitt der Oberplatte 11a auch durch die Schwingung veranlaßt, mit einer umgekehrten Phase zu schwingen, welche in Querrichtung vom Außenumfang der piezoelektrischen Scheibe 12 ausgeht. Deshalb hat, wie durch die ausgezogene Linie in Fig. 14 gezeigt ist, das Richtverteilungsdiagramm des Wandlers zwei verhältnismäßig große, seitliche Nebenkeulen zusätzlich zur Hauptkeule . Infolge einer solchen Richtcharakteristik ist der Wandler geeignet, ein Geräusch aufzunehmen, das aus einer anderen Richtung als jener der Ausrichtung der Hauptkeule erzeugt wird. Durch Ändern der Dicke der Oberplatte 11a an einer Ringposition neben dem Außenumfang der piezoelektrischen Scheibe 12 kann die Querschwingung an dieser Stelle absorbiert oder abgemildert werden, so daß der Wandler ein solches Richtungsmuster aufweisen kann, wie es durch die gestrichelte Linie in Fig. 14 gezeigt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 10 gezeigt ist, kann die Absorption oder Abschwächung der Transversalwelle, die von der piezoelektrischen Scheibe 12 ausgeht, durch den erhabenen oder abgesetzten Abschnitt 11c bewirkt werden, der an der Außenfläche der Oberplatte 11a vorgesehen ist. Bei einer Alternativlösung kann eine ähnliche Wirkung dadurch erreicht werden, daß man einen solchen erhabenen Abschnitt 11c an der Innenseite der Oberplatte 11a vorsieht, wie in Fig. 11 gezeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 12 gezeigt ist, weist die Oberplatte 11a eine Ringnut 11d an einer Stelle nahe dem Außenumfang der Scheibe 12 auf. Die Ringnut 11d kann an mindestens einer von Außenfläche (Fig. 12) und Innenfläche (Fig. 13) der Oberplatte 11a geformt werden. Der Quer-· schnitt der Ringnut 11d kann U-förmig, gekrümmt (beispielsweise halbkreisförmig) oder trapezförmig (d.h.
1 keilförmig) ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Höhe des erhabenen Abschnitts 11c und die Tiefe der Ringnut 11d nicht größer als 1/3 der Dicke D der Oberplatte 11a, um eine Verringerung im Ansprechverhalten zu verhindern,
- Leerseite -

Claims (9)

Patentanwalt Helmut Walter, Aubinger Straße 81, 8 München 60 N 86 P 100a Anmelder; NGK Spark Plug Co., Ltd., No.H-18, Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi-ken, Japan 5 Ultraschallwandler Ansprüche
1. Ultraschallwandler mit den folgenden Merkmalen:
- ein Schwinggehäuseteil (11) mit einer zylindrischen
Seitenplatte (11b) und einer Wellen sendenden und
empfangenden Oberplatte (11a), welche am einen Ende der Seitenplatte vorgesehen ist,
- ein piezoelektrisches Element (12), welches einstückig mit der Innenwand der Oberplatte (11a) verbunden ist,
- Elektroden (12a, 12b), die am piezoelektrischen Element
(12) derart angeordnet sind, daß Ultraschallwellen von der Oberplatte (11a) erzeugt werden können, wenn ein elektrisches Feld an die Elektroden angelegt
wird und/oder ein elektrischer Ausgang von den Elektro-35
den abgegeben wird, wenn die Oberplatte Ultraschallwellen empfängt,
dadurch gekennzeichnet , daß die Oberplatte (11a) aus porösem Kunststoff geformt ist.
19. Februar 1985
2. Ultraschallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Seitenplatte (11b) aus einem Material geformt ist, dessen akkustische Impedanz größer ist als jene der Oberplatte (11a).
3. Ultraschallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Seitenplatte (11b) ebenfalls aus einem porösen Kunststoff geformt ist.
4. Ultraschallwandler nach Anspruch 3, ferner gekennzeichnet durch ein rohrförmiges Teil (18), das aus einem Material geformt ist, dessen akkustische Inpedanz größer ist als jene der zylindrischen Seitenplatte (11b), und an mindestens einer von Innen- und Außenumfangsflache der zylindrischen Seitenwand zum Verringern der Nachhallzeit vorgesehen ist.
5. Ultraschallwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennr zeichnet, daß das rohrförmige Teil (18) ein elastisches
Rohr ist, dessen Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der zylindrischen Seitenplatte (11b) und welches außerhalb der zylindrischen Seitenplatte zur Druckberührung hiermit vorgesehen ist.
6. Ultraschallwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Teil (18) ein Metallrohr ist, welches mit einem Schlitz (18a) in einer Richtung parallel zur Achse hiervon versehen ist, welches einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als ein Innendurchmesser der zylindrischen Seitenplatte (11b) und welches innerhalb der Seitenplatte zur Druckberührung hiermit vorgesehen ist.
7. Ultraschallwandler nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Element die Form einer scheibenförmigen Platte (12) und konzentrisch an der Oberplatte (11a) angeordnet ist, > und daß die Oberplatte (11a) einen ringförmigen Abschnitt
aufweist, der neben und längs dem Außenumfang des piezoelektrischen Elements angeordnet ist und an welchem die Dicke der Oberplatte plötzlich derart geändert ist ., daß die Querschwingung, die vom Umfang des piezoelektrischen Elements ausgeht, am ringförmigen Abschnitt absorbiert oder abgemildert werden kann.
8. Ultraschallwandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Abschnitt ein Grenzbereich eines erhabenen Abschnitts (11c) ist, der von AußenT und Innenfläche der Oberplatte (11a) an mindestens einer vorgesehen ist.
9. Ultraschallwandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Abschnitt eine Ringnut ist, die von Außen- und Innenoberfläche der Oberplatte (11a) an mindestens einer vorgesehen ist.
DE3505872A 1984-02-21 1985-02-20 Ultraschallwandler mit in einem geschlossenen Gehäuse angeordnetem piezoelektrischen Element Expired - Fee Related DE3505872C2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2434684U JPS60136599U (ja) 1984-02-21 1984-02-21 超音波セラミツクセンサ
JP2648784U JPS60139399U (ja) 1984-02-24 1984-02-24 超音波セラミツクセンサ
JP5034784U JPS60163899U (ja) 1984-04-06 1984-04-06 超音波セラミツクセンサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3505872A1 true DE3505872A1 (de) 1985-11-21
DE3505872C2 DE3505872C2 (de) 1994-07-07

Family

ID=27284612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3505872A Expired - Fee Related DE3505872C2 (de) 1984-02-21 1985-02-20 Ultraschallwandler mit in einem geschlossenen Gehäuse angeordnetem piezoelektrischen Element

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4556814A (de)
EP (1) EP0178346B1 (de)
DE (1) DE3505872C2 (de)
DK (1) DK168317B1 (de)
FR (1) FR2559985B1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8805953U1 (de) * 1988-05-05 1988-07-07 Höntzsch GmbH, 71334 Waiblingen Elektroakustischer Wandler
DE29611678U1 (de) * 1996-07-04 1997-08-07 Siemens AG, 80333 München Schallwandler, insbesondere Ultraschallwandler
DE102008003283A1 (de) * 2008-01-05 2009-07-09 Marquardt Gmbh Füllstandssensor
DE102018106333A1 (de) * 2018-03-19 2019-09-19 HELLA GmbH & Co. KGaA Sensorvorrichtung zur Erfassung von Schall, insbesondere zur Erfassung von Körperschall an einem Fahrzeug

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3545381C2 (de) * 1985-12-20 1994-02-24 Siemens Ag Ultraschallwandler zur Messung der Schalleistung eines fokussierten Ultraschallfeldes
JPH0749914Y2 (ja) * 1986-01-29 1995-11-13 株式会社村田製作所 超音波トランスデユ−サ
US4770038A (en) * 1986-02-13 1988-09-13 The United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration Ultrasonic depth gauge for liquids under high pressure
JPH057835Y2 (de) * 1986-06-10 1993-02-26
US4783997A (en) * 1987-02-26 1988-11-15 Panametrics, Inc. Ultrasonic transducers for high temperature applications
NO161882C (no) * 1987-04-24 1989-10-04 Norske Stats Oljeselskap Med ultralyd arbeidende transduseranordning for maaling avstroemningshastigheten til et fluidum i et roer.
NO174309C (no) * 1987-04-24 1994-04-13 Norske Stats Oljeselskap Elektroakustisk transducer for anordning i et gassformig fluid, særlig for måling av strömningsghastigheten i et rör under eksplosjonsfarlige forhol
GB2225426B (en) * 1988-09-29 1993-05-26 Michael John Gill A transducer
DE4120681A1 (de) * 1990-08-04 1992-02-06 Bosch Gmbh Robert Ultraschallwandler
DE4028315A1 (de) * 1990-09-06 1992-03-12 Siemens Ag Ultraschallwandler fuer die laufzeitmessung von ultraschall-impulsen in einem gas
US5121628A (en) * 1990-10-09 1992-06-16 Merkl Arthur W Ultrasonic detection system
US5285789A (en) * 1992-04-21 1994-02-15 Hewlett-Packard Company Ultrasonic transducer apodization using acoustic blocking layer
DE4330745C1 (de) * 1993-09-10 1995-04-27 Siemens Ag Ultraschallwandler mit Anpaßkörper
DE19512417C2 (de) * 1995-04-03 1997-02-06 Marco Systemanalyse Entw Piezoelektrischer Ultraschallwandler
DE19601656B4 (de) * 1996-01-18 2009-07-16 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Bedämpfter Ultraschallwandler
DE19630350C2 (de) * 1996-07-26 1998-08-20 Siemens Ag Ultraschallwandler
JPH10294995A (ja) * 1997-04-21 1998-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 防滴型超音波送信器
JP3596364B2 (ja) * 1999-08-05 2004-12-02 松下電器産業株式会社 超音波送受波器および超音波流れ計測装置
JP3501100B2 (ja) * 2000-05-15 2004-02-23 株式会社村田製作所 超音波送受波器
JP3768789B2 (ja) * 2000-09-07 2006-04-19 アルプス電気株式会社 超音波振動子及びウエット処理用ノズル並びにウエット処理装置
DE10156259A1 (de) 2001-11-09 2003-05-22 Valeo Schalter & Sensoren Gmbh Ultraschallsensor und Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallsensors
JP3944052B2 (ja) * 2001-12-27 2007-07-11 株式会社デンソー 超音波送受波器及びこれを用いた超音波クリアランスソナー
WO2003064979A1 (fr) * 2002-01-28 2003-08-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Emetteur-recepteur ultrasonore et debitmetre ultrasonore
JP4007128B2 (ja) * 2002-03-22 2007-11-14 株式会社豊田中央研究所 圧力センサ及びセンサユニット
US6788620B2 (en) * 2002-05-15 2004-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Acoustic matching member, ultrasound transducer, ultrasonic flowmeter and method for manufacturing the same
JP4048886B2 (ja) * 2002-09-10 2008-02-20 株式会社村田製作所 超音波センサ
US20060043507A1 (en) * 2002-09-12 2006-03-02 Hans Lobl Bulk acoustic wave resonator with means for suppression of pass-band ripple in bulk acoustic wave filters
US7075215B2 (en) * 2003-07-03 2006-07-11 Pathfinder Energy Services, Inc. Matching layer assembly for a downhole acoustic sensor
US7513147B2 (en) 2003-07-03 2009-04-07 Pathfinder Energy Services, Inc. Piezocomposite transducer for a downhole measurement tool
JP4503347B2 (ja) * 2004-04-28 2010-07-14 日本電波工業株式会社 超音波探触子の製造方法
DE102005001899B4 (de) * 2005-01-14 2007-03-08 Landis+Gyr Gmbh Ultraschallkopf
JP2006203563A (ja) * 2005-01-20 2006-08-03 Nippon Soken Inc 超音波センサ
US20060291677A1 (en) * 2005-06-09 2006-12-28 Airdigit Incorporation High-fidelity piezoelectric contact-type microphone structure
RU2381598C2 (ru) * 2005-08-12 2010-02-10 Дэниел Мэжэмэнт энд Кэнтроул, Инк. Ультразвуковой расходомер и преобразователь для него
US7307373B2 (en) * 2005-08-12 2007-12-11 Daniel Measurement And Control, Inc. Transducer assembly for an ultrasonic fluid meter
JP4407767B2 (ja) * 2006-02-14 2010-02-03 株式会社村田製作所 超音波センサおよびその製造方法
DE102006028211A1 (de) * 2006-06-14 2007-12-20 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Ultraschallsensor mit Membran
WO2008047743A1 (fr) * 2006-10-20 2008-04-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. capteur ultrasonore
EP2263808B8 (de) * 2009-06-19 2014-04-30 Sonovia Holdings LLC Doppelfrequenz-Ultraschallwandler
WO2011090201A1 (ja) 2010-01-25 2011-07-28 株式会社村田製作所 超音波振動装置
US20130099791A1 (en) * 2011-10-24 2013-04-25 Baker Hughes Incorporated Methodologies to Improve Reliability of Transducer Electrical Interconnections
DE102012104109A1 (de) 2012-05-10 2013-11-14 Manroland Web Systems Gmbh Druckmaschinenzylinder, Druckmaschinenwalze und Herstellungsverfahren
DE102012211011A1 (de) * 2012-06-27 2014-01-02 Robert Bosch Gmbh Akustischer Sensor mit einer Membran aus einem Faserverbundwerkstoff
DE102012222239A1 (de) * 2012-12-04 2014-06-05 iNDTact GmbH Messeinrichtung und Bauteil mit darin integrierter Messeinrichtung
US20150090030A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-02 Infineon Technologies Ag Transducer arrangement comprising a transducer die and method of covering a transducer die
US10935646B2 (en) 2014-02-27 2021-03-02 Simtrans Tech Inc Ultrasonic transducer with composite case
US10352726B2 (en) * 2014-07-22 2019-07-16 Brewer Science, Inc. Thin-film resistive-based sensor
DE102015110939B4 (de) * 2015-07-07 2019-02-14 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Ultraschallsensor für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Herstellen eines Ultraschallsensors
DE102016107471B3 (de) * 2016-04-22 2017-09-14 Krohne Ag Ultraschallwandler mit Abstrahlelement
US11590535B2 (en) 2017-10-25 2023-02-28 Honeywell International Inc. Ultrasonic transducer
DE102017221618A1 (de) * 2017-10-27 2019-05-02 Continental Automotive Gmbh Ultraschallwandler mit zumindest einem piezo-elektrischen Oszillator
GB2573305A (en) * 2018-05-01 2019-11-06 Tribosonics Ltd An ultrasonic transducer
CN110882882A (zh) * 2018-09-07 2020-03-17 新传思科技股份有限公司 具有复材壳体的超音波换能器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3555311A (en) * 1969-01-23 1971-01-12 Marquardt Corp High pressure piezoelectric transducer
FR2325266A1 (fr) * 1975-09-17 1977-04-15 Siemens Ag Transducteur a ultrason

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR896806A (fr) * 1940-02-22 1945-03-05 Atlas Werke Ag Appareil oscillateur piézo-électrique
GB778168A (en) * 1954-07-02 1957-07-03 Babcock & Wilcox Ltd Improvements relating to probe supporting means for ultrasonic testing of butt weldsformed between sections of hollow cylindrical bodies such as pipes and to an improved method of testing butt welds formed between such sections
US3209582A (en) * 1961-05-31 1965-10-05 Elmer H Greenberg Apparatus for scanning large objects with a test-unit probe
US3433461A (en) * 1967-05-22 1969-03-18 Edison Instr Inc High-frequency ultrasonic generators
FR2172808B1 (de) * 1972-02-22 1978-09-29 Inst Francais Du Petrole
US3928777A (en) * 1974-08-26 1975-12-23 Dellorfano Jr Fred M Directional ultrasonic transducer with reduced secondary lobes
US3946599A (en) * 1974-11-08 1976-03-30 Jacob Patt Liquid applicator for ultra-sonic transducer
US4373401A (en) * 1980-05-05 1983-02-15 Joseph Baumoel Transducer structure and mounting arrangement for transducer structure for clamp-on ultrasonic flowmeters
DE3301848C2 (de) * 1983-01-20 1984-11-08 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Ultraschallwandler

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3555311A (en) * 1969-01-23 1971-01-12 Marquardt Corp High pressure piezoelectric transducer
FR2325266A1 (fr) * 1975-09-17 1977-04-15 Siemens Ag Transducteur a ultrason
DE2541492B2 (de) * 1975-09-17 1980-02-21 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Ultraschallwandler

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 58-101600 A. In: Patents Abstr. of Japan, Sect. E, Vol. 7 (9.9.1983), Nr. 204 (E-197) *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8805953U1 (de) * 1988-05-05 1988-07-07 Höntzsch GmbH, 71334 Waiblingen Elektroakustischer Wandler
DE29611678U1 (de) * 1996-07-04 1997-08-07 Siemens AG, 80333 München Schallwandler, insbesondere Ultraschallwandler
DE102008003283A1 (de) * 2008-01-05 2009-07-09 Marquardt Gmbh Füllstandssensor
DE102018106333A1 (de) * 2018-03-19 2019-09-19 HELLA GmbH & Co. KGaA Sensorvorrichtung zur Erfassung von Schall, insbesondere zur Erfassung von Körperschall an einem Fahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
FR2559985B1 (fr) 1989-06-30
DK76485D0 (da) 1985-02-19
US4556814A (en) 1985-12-03
DK168317B1 (da) 1994-03-07
FR2559985A1 (fr) 1985-08-23
DK76485A (da) 1985-08-22
EP0178346A1 (de) 1986-04-23
EP0178346B1 (de) 1993-01-13
DE3505872C2 (de) 1994-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3505872A1 (de) Ultraschallwandler
DE60005382T2 (de) Breitbandiger unterwasser-schallwandler
EP1997100B1 (de) Ultraschallsensor
DE2541492C3 (de) Ultraschallwandler
DE2537788C3 (de) Ultraschallwandler
DE19832072B4 (de) Piezoelektrischer elektroakustischer Konverter
DE3822963C2 (de)
DE19927797C1 (de) Ultraschallwandler und Verfahren zu seiner Herstellung
DE19937195B4 (de) Ultraschallwandler
EP2639788B1 (de) Ultraschallsensor
DE10123612B9 (de) Ultraschallwellensender/empfänger
DE3939387A1 (de) Abstandswarnanlage, insbesondere fuer kraftfahrzeuge
DE19754891C1 (de) Ultraschallwandler
DE3015903A1 (de) Wandler o.dgl. element fuer akustische oberflaechenwellen
DE2536750C3 (de) Schwingungsdetektor für Musikinstrumente, insbesondere Gitarren
DE3401979C2 (de)
DE3023162C2 (de) Elektroakustischer Wandler für den Tonfrequenzbereich
DE2038687A1 (de) Akustischer Wandler
EP1169143B1 (de) Impuls-ultraschallwandler mit einem elementarblock aus piezoelektischem material
EP0838271B1 (de) Ultraschallwandler
DE2242756C3 (de) Elektroakustischer Wandler
EP0256203A1 (de) Stosswellengenerator zum berührungslosen Zertrümmern von Konkrementen im Körper eines Lebewesens
DE4423639A1 (de) Ultraschallwandler zum Abstrahlen und/oder Empfangen von Ultraschallwellen in gasförmigen Medien
DE2048162C3 (de) Elektromechanisches Filter
EP3776527A1 (de) Schallwandler

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8125 Change of the main classification

Ipc: H04R 17/00

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee