Elektroakustischer Wandler
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler, umfassend zumindest ein erstes piezoelektrisches Element und zumindest ein elektrisch mit dem er¬ sten piezoelektrischen Element in Reihe geschaltetes, zweites piezoelektrisches Element, wobei die Geometrie des ersten und des zweiten piezoelektrischen Elementes zur Erzeu¬ gung elektrischer Signale mittels einer zumindest bereichsweisen Beaufschlagung mit Schallwellen veränderbar ist, sowie die Verwendung eines erfindungsgemäßen elektroaku¬ stischen Wandlers.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene elektroakustische Wandler, insbesondere unter Verwendung von piezoelektrischen Elementen bekannt. So offenbart die US 4,670,074 einen gattungsgemäßen elektroakustischen Wandler, nämlich einen piezoelektri¬ schen Polymerumformer, und ein Verfahren zur Herstellung desselben. In diesem Wandler wird zumindest eine Lage einer polymerischen Substanz verwendet, die dazu geeignet ist, piezoelektrische Eigenschaften auszubilden, wenn sie in Anwesenheit eines elektrischen Feldes an ein leitfähiges Material, das als Elektrode wirkt, laminiert wird. Gemäß der US 4,670,074 ist auch das leitfähige Material eine polymerische Substanz. Um eine Erhöhung der Empfindlichkeit des Umformers zu erreichen, ist vorgesehen, daß ein Umformer aus zwei Blättern besteht, die jeweils metallisierte Oberflächen und eine Zwischenelektrode aufweisen, wobei die Blätter zusammengeschweißt bzw. miteinander verbunden sind. Durch eine Verbiegung der Blätter bei einem Auftreffen von Schallwellen werden durch
die mit der Verbiegung einhergehenden Längenänderungen der Blätter aufgrund des pizoe- lektrischen Effekts in die sogenannte d3f Richtung elektrische Signale generiert.
Ein weiterer gattungsgemäßer elektroakustischer Wandler, in dem der piezoelektrische Effekt in die sogenannte d3f Richtung ausgenutzt wird, ist aus der US 4,295,010 bekannt. In diesem elektroakustischen Wandler wird eine Vielzahl von metallbeschichteten piezo¬ elektrischen Polymerfilmen als ein Oszillator eingesetzt. Benachbarte Filmpaare sind mit¬ tels eines Klebstoffs miteinander verbunden. Die vorwiegende Ausnutzung von Längenän¬ derungseffekten in die sogenannte d31 und d32 Richtung führt zu einer reduzierten Emp¬ findlichkeit des Wandlers.
Auch die US 4,376,302 offenbart einen gattungsgemäßen elektroakustischen Wandler in Form eines piezoelektrischen Unterwasserschallempfängers. Dieser Unterwasserschall¬ empfänger enthält ein einzelnes flexibles Blatt aus einem piezoelektrischen Polymer, wel¬ ches eine Vielzahl von Elektrodenstreifen auf der Ober- und Unterseite aufweist. Die Elek¬ trodenstreifen auf der Oberseite sind versetzt zu den Streifen auf der Unterseite angeord¬ net. Dies führt zu einem komplizierten Herstellungsprozeß. Ferner sind die Zwischenberei¬ che zwischen den Elektroden piezoelektrisch inaktiv, wodurch eine geringere Empfind¬ lichkeit des Empfängers vorliegt. Nachteilig bei diesem elektroakustischen Wandler ist ferner auch, daß durch den Einsatz gewöhnlicher piezoelektrischer Folien die Empfind¬ lichkeit des Empfängers zusätzlich geringer ist und somit der Eigengeräuschpegel des elek¬ troakustischen Wandlers groß ist.
Des Weiteren ist aus dem Artikel „Ferroelectrets: Soft Electroactive Foams for Transdu- cers", Physics Today, Februar 2004, Seiten 37 bis 43, sowie dem Artikel „New piezoelec- tic polymer for air-borne and water-borne sound transducers", Journal of Acoustic Society of America, April 2001, Seiten 1412 bis 1416, die Verwendung von zellularen Polymerma¬ terialien beim Aufbau elektroakustischer Wandler bekannt.
Grundsätzlich wandeln elektroakustische Wandler mechanische Energie, die in Schallwel¬ len enthalten ist, in elektrische Energie um (z.B. Mikrophone) bzw. wandeln elektrische Energie in mechanische Energie, die in Form von Schallwellen emittiert wird, um (z.B. Lautsprecher). Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind elektroakustischen Wandler der ersten Gruppe. Insbesondere die Verwendung von zellularen piezoelektrischen Poly¬ merfolien führt zu einem einfachen und kostengünstigen Aufbau des elektroakustischen Wandlers, insbesondere im Vergleich zu dynamischen Mikrophonen, keramischen Mikro¬ phonen, Kondensatormikrophonen und Elektretmikrophonen. Die Qualität eines elektro¬ akustischen Wandlers hängt ferner insbesondere von den Kenngrößen Empfindlichkeit, Eigengeräuschpegel, Klirrfaktor und Linearität ab. Bei Einsatz von zellularen piezoelektri¬ schen Polymerfolien als piezoelektrische Elemente in einem elektroakustischen Wandler werden diese Kenngrößen wesentlich durch die Folieneigenschaften bestimmt. Es hat sich gezeigt, daß der Klirrfaktor und die Linearität des elektroakustischen Wandlers im wesent¬ lichen durch Optimierung der Folieneigenschaften und des verwendeten Folienmaterials optimiert werden kann. Dagegen sind bei der Optimierung der Empfindlichkeit und des Eigengeräuschpegels des elektroakustischen Wandlers, insbesondere bei Verwendung von piezoelektrischen Folien, auch sich gegenseitig beeinflussende Faktoren zu beachten.
Bei Einsatz eines piezoelektrischen Elementes wird der auf das piezoelektrische Element einwirkende Schallwechseldruck mittels des piezoelektrischen Effekts in eine zum Druck proportionale Wechselspannung umgewandelt. Grundsätzlich wird dabei angestrebt, daß die von dem piezoelektrischen Element aufgrund des Schallwechseldrucks erzeugte Wech¬ selspannung so hoch wie möglicht ist, um die Empfindlichkeit des elektroakustischen Wandlers so groß wie möglich zu gestalten und den Eigengeräuschpegel des elektroakusti¬ schen Wandlers zu minimieren.
Um die Empfindlichkeit des elektroakustischen Wandlers zu erhöhen und den Eigenge¬ räuschpegel desselben zu reduzieren, ist es aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise aus der zuvor angeführten US 4,670,074, US 4,376,302 und US 4,295,010 bekannt, mehre¬ re piezoelektrische Elemente in einem elektroakustischen Wandler mechanisch miteinan¬ der zu verbinden und elektrisch in Reihe zu schalten. Durch diese elektrische Reihenschal-
tung summiert sich die Ausgangsspannung der einzelnen piezoelektrischen Elemente zu einer größeren, durch den elektroakustischen Wandler erzeugten Wechselspannung.
Darüber hinaus sollte ein elektroakustischer Wandler neben einer hohen Empfindlichkeit und einem geringen Eigengeräuschpegel in allen Frequenzbereichen, für die der Wandler sensitiv sein soll, einen glatten Frequenzgang aufweisen, d.h. die Ausgangsspannung sollte in allen Frequenzbereichen im wesentlichen linear proportional zum angelegten Schall¬ druck sein. Dazu sollten insbesondere alle auftretenden Eigenfrequenzen des elektroakusti¬ schen Wandlers oberhalb des Frequenzbereiches liegen, für den der Wandler sensitiv sein soll. Werden mehrere piezoelektrische Elemente mechanisch miteinander verbunden und zur Erhöhung der Ausgangsspannung und damit der Empfindlichkeit des elektroakusti¬ schen Wandlers elektrisch in Reihe geschaltet, so kommt es jedoch aufgrund der mechani¬ schen Kopplung der piezoelektrischen Elemente, insbesondere in Form von Folien, dazu, daß die piezoelektrischen Elemente sich nicht mehr einzeln, sondern als gekoppeltes Sy¬ stem bewegen bzw. schwingen. Im Vergleich zu einem einzelnen piezoelektrischen Ele¬ ment besitzt ein System aus mehreren, mechanisch miteinander gekoppelten piezoelektri¬ schen Elementen eine höhere Masse und somit eine reduzierte Resonanzfrequenz. Bei der Verwendung von piezoelektrischen Folien hat sich gezeigt, daß die Resonanzfrequenz des elektroakustischen Wandlers im wesentlichen umgekehrt proportional zur Anzahl der mit¬ einander mechanisch verbundenen Folien reduziert wird. Dadurch wird der nutzbare Fre¬ quenzbereich des elektroakustischen Wandlers bereits bei der mechanischen Kopplung von wenigen piezoelektrischen Elementen deutlich beschränkt. So sind beispielsweise zellulare piezoelektrische Polymerfolien bekannt, die bei größter Empfindlichkeit eine Resonanz¬ frequenz von ungefähr 100 kHz aufweisen. Soll der elektroakustische Wandler einen fla¬ chen Frequenzgang im Hörschallbereich aufweisen, so ist die Resonanzfrequenz des ge¬ samten elektroakustischen Wandlers deutlich oberhalb von 20 kHz zu halten, so daß ma¬ ximal vier piezoelektrische Polymerfolien durch eine mechanische Kopplung miteinander kombiniert werden können. Soll der durch den elektroakustischen Wandler nutzbare Fre¬ quenzbereich in den Ultraschallbereich, insbesondere in einen Frequenzbereich oberhalb von 50 kHz ausgedehnt werden, so ist eine derartige mechanisch gekoppelte Kombination von piezoelektrischen Folien nicht mehr möglich, ohne daß der Frequenzgang und die
Empfindlichkeit des Wandlers beeinträchtigt wird, da oberhalb einer Resonanzfrequenz ein steiler Abfall der Empfindlichkeit des elektroakustischen Wandlers auftritt und empfindli¬ che Einzelfolien niedrige Resonanzfrequenzen aufweisen. So erfolgt beispielsweise die Herstellung von zellularen piezoelektrischen Folien auf folgende Weise:
Die Ausgangsfolie des Polymermaterials wird zunächst bidirektional gestreckt, so daß in¬ nerhalb des Polymermaterials eine große Anzahl von Hohlräumen gebildet wird. Bei¬ spielsweise durch eine Corona-Aufladung werden diese Polymerfolien dann derart elek¬ trisch geladen, daß sich auf gegenüberliegenden Seiten dieser Hohlräume Elektretladungen ausbilden. Treten Schallwellen auf derartige zellulare Polymerfolien, so werden die in der Polymerfolie ausgebildeten Hohlräume komprimiert, es kommt also zu einer Dickenände¬ rung des Folienmaterials. Da das Elastizitätsmodul üblicher Polymermaterialen bei ca. 1 GPa liegt, der Druck innerhalb der Hohlräume dagegen bei 0,1 MPa liegt, werden bei ei¬ nem Auftreffen von Schallwellen auf die Folie die Hohlräume ca. 10.000 mal stärker kom¬ primiert als das eigentliche Polymermaterial der zellularen Folien. Aufgrund der auf den Hohlraumseiten ausgebildeten Elektretladungen kommt es bei einer Komprimierung der Hohlräume zur Erzeugung der Piezoaktivität und der Abgabe der entsprechenden elektri¬ schen Signale. Im Gegensatz zu bimorphen Materialien, wie sie beispielsweise in dem elektroakustischen Wandler der US 4,670,074 eingesetzt werden, bei denen eine Längen¬ änderung des piezoelektrischen Materials, d.h. einer Änderung der Geometrie in die soge¬ nannte d31 -Richtung, zur Erzeugung eines elektrischen Signals führt, kommt es bei der Verwendung von zellularen piezoelektrischen Materialien aufgrund einer Dickenänderung, d.h. einer Änderung der Geometrie des piezoelektrischen Materials in die sogenannte d33- Richtung, zur Erzeugung elektrischer Signale. Um die Empfindlichkeit von zellularen pie¬ zoelektrischen Folien zu erhöhen, also die d33 "Konstante, d.h. die piezoelektrische Kon¬ stante in die d33 -Richtung, zu erhöhen, werden die Folien weicher gemacht, indem z.B. durch den Expansionsprozeß die Dicke der Folien weiter vergrößert wird. Weichere Foli¬ en, d.h. Folien mit einem kleineren Elastizitätsmodul und einer größeren Dicke, haben aber, da die Masse im Vergleich zu dünneren und steiferen Folien die gleiche ist, eine klei¬ nere Dickenresonanzfrequenz, d.h. eine kleinere Eigenresonanzfrequenz bei Schwingungen in der d33 "Richtung. Eine Möglichkeit der Erhöhung der Empfindlichkeit der Folien könnte
zwar darin bestehen, die Folien besser und höher aufzuladen, allerdings ist man hier bereits nahe der physikalisch bedingten Grenzen bei zellularen piezoelektrischen Folien ange¬ kommen.
Insbesondere die Bereitstellung eines elektroakustischen Wandlers, der einen glatten Fre¬ quenzgang bis in den Ultraschallbereich aufweist, ist selbst für die Aufzeichnung von Au¬ diosignalen von Interesse. So gibt es bereits digitale Aufzeichnungsmedien (SACD und DVD-Audio) die im Audiobereich eingesetzt werden und es ermöglichen, daß der aufge¬ zeichnete Frequenzbereich im Vergleich zu den herkömmlichen CDs in den Ultraschallbe¬ reich erweitert wird.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen elektroakustischen Wandler derart weiterzuentwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere ein elektroakustischer Wandler bereitgestellt wird, der einfach auf¬ gebaut und somit kostengünstig herstellbar ist und gleichzeitig gute Kenngrößen, insbe¬ sondere eine hohe Empfindlichkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das erste und das zweite piezo¬ elektrische Element jeweils zumindest einen ersten Entkopplungsbereich aufweisen und das erste piezoelektrische Element zumindest in dem ersten Entkopplungsbereich zumin¬ dest bereichsweise derart mechanisch von zumindest dem ersten Entkopplungsbereich des zweiten piezoelektrischen Elementes entkoppelt ist, daß die piezoelektrischen Elemente einzeln unabhängig voneinander schwingen können oder die Geometrie des ersten piezo¬ elektrischen Elements und die Geometrie des zweiten piezoelektrischen Elements im we¬ sentlichen unabhängig voneinander veränderbar sind und sowohl das erste als auch das zweite piezoelektrische Element jeweils zumindest in dem ersten Entkopplungsbereich zumindest bereichsweise unmittelbar mit Schallwellen beaufschlagbar sind.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, daß das erste und/oder das zweite piezoelektri¬ sche Element zumindest bereichsweise folienförmig ausgebildet ist bzw. sind, und/oder die
Veränderung der Geometrie des ersten und/oder zweiten piezoelektrischen Elementes bei einer Beaufschlagung mit Schallwellen im wesentlichen in einer Dickenänderung des er¬ sten und/oder zweiten piezoelektrischen Elementes besteht.
Dabei ist bevorzugt, daß die Dicke der Folie im Bereich von 0,5 μm bis 500μm, vorzugs¬ weise im Bereich von 20 μm bis 150μm, noch bevorzugter im Bereich von 30 bis 80 μm liegt.
Bei den beiden zuvor genannten Ausfuhrungsformen kann auch vorgesehen sein, daß die Breite und/oder die Länge des ersten und/oder des zweiten piezoelektrischen Elementes im Bereich von 0,5mm bis 500mm, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 20mm, noch bevor¬ zugter im Bereich von 3 bis 10 mm liegt.
Bei den beiden vorgenannten Alternativen kann auch vorgesehen sein, daß das erste piezo¬ elektrische Element zumindest in dem ersten Entkopplungsbereich zumindest bereichswei¬ se von dem zweiten piezoelektrischen Element, insbesondere dem ersten Entkopplungsbe¬ reich des zweiten piezoelektrischen Elementes, beabstandet ist, wobei vorzugsweise je¬ weils das erste und/oder das zweite piezoelektrische Element, insbesondere im jeweiligen ersten Entkopplungsbereich im wesentlichen allseitig mit Schallwellen beaufschlagbar ist bzw. sind.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung dieser Ausführungsform ist vorgesehen, daß das erste und das zweite piezoelektrische Element jeweils zumindest einen ersten Haltebereich aufweisen, wobei das erste piezoelektrische Element mittels zumindest einer ersten Halte¬ vorrichtung zumindest bereichsweise in dem ersten Haltebereich desselben fixierbar ist und das zweite piezoelektrische Element mittels zumindest einer zweiten Haltevorrichtung zumindest bereichsweise in dem ersten Haltebereich desselben fixierbar ist.
Ferner wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das erste und/oder das zweite piezoelek¬ trische Element jeweils zumindest einen zweiten Haltebereich aufweist bzw. aufweisen,
wobei das erste piezoelektrische Element in dem zweiten Haltebereich desselben mittels zumindest einer dritten Haltevorrichtung fixierbar ist und/oder das zweite piezoelektrische Element in dem zweiten Haltebereich desselben mittels zumindest einer vierten Haltevor¬ richtung fixierbar ist.
Diese Ausführungsfoπn kann dadurch verbessert werden, daß das erste und/oder das zwei¬ te piezoelektrische Element eine Vielzahl von zweiten Haltebereichen aufweist bzw. auf¬ weisen und/oder eine Vielzahl von dritten und/oder vierten Haltevorrichtungen vorhanden ist.
Auch wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das erste und/oder das zweite piezoelek¬ trische Element jeweils zumindest einen zweiten Entkopplungsbereich aufweist bzw. auf¬ weisen, wobei die Geometrie des ersten und/oder des zweiten piezoelektrischen Elementes zumindest bereichsweise zumindest in dem zweiten Entkopplungsbereich desselben zur Erzeugung elektrischer Signale mittels einer Beaufschlagung mit Schallwellen veränderbar ist, insbesondere eine Dickenänderung des ersten und/oder zweiten piezoelektrischen Ele¬ mentes erzeugbar ist, und vorzugsweise das vorzugsweise folienförmigen erste und/oder das zweite piezoelektrische Element zumindest in dem zweiten Entkopplungsbereich des¬ selben zumindest bereichsweise mechanisch von dem zweiten bzw. dem ersten piezoelek¬ trischen Element entkoppelt ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das erste und das zweite piezoelektrische Element so angeordnet sind, daß zumindest das erste und/oder das zweite piezoelektrische Element jeweils zumindest in dem zweiten Entkopplungsbereich dessel¬ ben zumindest bereichsweise von dem zweiten bzw. ersten piezoelektrischen Element beabstandet ist bzw. sind, vorzugsweise allseitig unmittelbar mit Schallwellen beaufschlagbar ist bzw. sind.
Auch wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß der erste und/oder der zweite Entkopp¬ lungsbereich des ersten und/oder des zweiten piezoelektrischen Elementes größer als der
erste und/oder der zweite Haltebereich des ersten bzw. des zweiten piezoelektrischen Ele¬ mentes ist bzw. sind.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, daß das erste und/oder das zweite piezoelektri¬ sche Element zumindest bereichsweise, vorzugsweise zumindest in dem ersten und/oder zweiten Entkopplungsbereich desselben, eine derartige Oberflächenrauhigkeit aufweist bzw. aufweisen, daß eine Beabstandung zwischen dem ersten und/oder zweiten piezoelek¬ trischen Element erreichbar ist.
Bevorzugt ist, daß im Bereich des ersten und/oder des zweiten piezoelektrischen Elements zumindest ein Abstandshalter anordbar ist.
Dabei kann gemäß der Erfindung vorgesehen sein, daß zumindest ein, vorzugsweise elek¬ trisch isolierender, Abstandshalter im Bereich des ersten und/oder des zweiten Entkopp¬ lungsbereiches des ersten und/oder des zweiten piezoelektrischen Elementes, vorzugsweise zwischen dem ersten und dem zweiten piezoelektrischen Element, anordbar ist.
Auch wird vorgeschlagen, daß zumindest ein, vorzugsweise elektrisch leitfähiger, Ab¬ standshalter angrenzend an den ersten und/oder den zweiten Haltebereich des ersten und/oder des zweiten piezoelektrischen Elementes, vorzugsweise zwischen dem ersten und dem zweiten piezoelektrischen Element, anordbar ist.
Bevorzugt ist, daß der Abstandshalter zumindest eine auf zumindest eine Oberfläche des ersten und/oder des zweiten piezoelektrischen Elementes zumindest bereichsweise aufge¬ brachte Lackschicht, Kunststoffbeschichtung und/oder zumindest eine Schicht eines ge¬ trockneten Adhäsionsmittels umfaßt.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das erste und/oder das zweite piezoelektrische Element zumindest ein Abstandselement, insbesonde¬ re im Bereich des ersten und/oder zweiten Entkopplungsbereichs, umfaßt.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß das Abstandselement zumindest eine Gestaltung der Form des ersten und/oder des zweiten, insbesondere folienförmigen, piezoelektrischen Elementes, vorzugsweise in Form zumindest einer Erhebung, zumindest einer Vertierung, zumindest einer Faltung und/oder zumindest eines Knicks,. umfaßt
Mit der Erfindung wird auch ein elektroakustischer Wandler mit einer Vielzahl von zwei¬ ten Entkopplungsbereichen des ersten und/oder des zweiten piezoelektrischen Elementes vorgeschlagen.
Auch wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß zumindest eine Oberfläche, vorzugsweise zumindest zwei sich gegenüberliegende Oberflächen, des ersten und/oder des zweiten pie¬ zoelektrischen Elementes zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig, metallisiert ist bzw. sind.
Bevorzugt ist, daß die erste und die zweite Haltevorrichtung, die erste und die dritte, die zweite und die vierte und die dritte und die vierte Haltevorrichtung in einem ausgeführt sind, insbesondere sich das erste und zweite piezoelektrische Element mittels der Fixierung durch die erste, zweite, dritte und vierte Haltevorrichtung zumindest bereichsweise, vor¬ zugsweise in dem ersten und/oder zweiten Haltebereich, zur Erreichung der elektrischen Reihenschaltung direkt oder indirekt kontaktieren.
Ferner wird mit der Erfindung ein elektroakustischer Wandler vorgeschlagen, der sensitiv für Schallwellen im hörbaren, im Infraschall- und/oder im Ultraschallfrequenzbereich ist.
Dabei kann vorgesehen sein, daß das erste und/oder das zweite piezoelektrische Element zumindest bereichsweise von zumindest einer luft- und/oder schalldurchlässigen, geerdeten Abschirmung, die vorzugsweise zumindest bereichsweise ein Metallgitter umfaßt, umge¬ ben ist.
Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß eine Vielzahl von zweiten elektrisch in Reihe geschalteten piezoelektrischen Elementen, wobei zumindest zwei zweite piezo¬ elektrische Elemente zumindest in einem der ersten und/oder einem der zweiten Entkopp¬ lungsbereich mechanisch voneinander entkoppelt sind.
Dabei wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die zweiten piezoelektrischen Elemente so angeordnet sind, daß zumindest eines der zweiten piezoelektrischen Elemente zumin¬ dest in einem der ersten und/oder einem der zweiten Entkopplungsbereiche zumindest be¬ reichsweise von zumindest einem weiteren zweiten piezoelektrischen Element beabstandet ist, vorzugsweise allseitig unmittelbar mit Schallwellen beaufschlagbar ist, wobei insbe¬ sondere jeweils zumindest ein Abstandshalter, insbesondere im Bereich des ersten und/oder zweiten Entkopplungsbereichs und/oder im Bereich des ersten und/oder zweiten Haltebereichs, im Bereich jedes zweiten piezoelektrischen Elementes anordbar ist .
Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der erste bzw. der zweite Entkopplungs¬ bereich des ersten piezoelektrischen Elementes und der erste bzw. zweite Entkopplungsbe¬ reich des bzw. der zweiten piezoelektrischen Elemente(s) zur Erzeugung einer Beabstan- dung des ersten und zweiten piezoelektrischen Elementes und/oder zumindest zweier zwei¬ ter piezoelektrischer Elemente, insbesondere im Bereich des ersten bzw. zweiten Entkopp¬ lungsbereiches des ersten und des/der zweiten piezoelektrischen Elemente(s), unterschied¬ liche geometrische Abmessungen, insbesondere unterschiedlich Längen, aufweisen.
Außerdem wird erfmdungsgemäß vorgeschlagen, daß zur Erzeugung einer zumindest be¬ reichsweisen Beabstandung des ersten und des zweiten piezoelektrischen Elementes und/oder zumindest zweier zweiter piezoelektrischer Elemente der erste und/oder der zwei¬ te Haltebereich des ersten piezoelektrischen Elementes zumindest bereichsweise zum er¬ sten und/oder zweiten Haltebereich des/der zweiten piezoelektrischen Elemente(s) und/oder der erste und/oder der zweite Haltebereich zweier zweiter piezoelektrischer Ele¬ mente, insbesondere mittels der geometrischen Ausgestaltung der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Haltevorrichtung zueinander versetzt ist bzw. sind.
Insbesondere ist bevorzugt, daß die erste, zweite, dritte und/oder vierte Haltevorrichtung zumindest bereichsweise V-, U- und/oder L-förmig ausgebildet ist bzw. sind.
Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das erste und das bzw. die zweite(n) pie- zoelektrische(n) Element(e) in Form zumindest eines Stapels, insbesondere eines Folien¬ stapels, angeordnet sind, und/oder das erste und das zweite piezoelektrische Element zu¬ mindest bereichsweise übereinander angeordnet sind.
Dabei wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Stapel, insbesondere zur Erzielung einer Beabstandung zwischen dem ersten piezoelektrischen Element und dem zweiten pie¬ zoelektrischen Element und/oder zwischen zwei zweiten piezoelektrischen Elementen spi¬ ralförmig, meanderförmig, zieharmonikaförmig, kegelförmig, v-förmig, u-förmig und/oder halbkreisförmig ausgebildet ist.
Weiterhin wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das erste und/oder das zweite bzw. die zweiten piezoelektrische(n) Element(e) ein zelluläres und/oder poröses Material mit Elektreteigenschaften, insbesondere umfassend einen Polymerschaum, vorzugsweise basie¬ rend auf Polypropylen, ein Fluorpolymer, wie Polyvinylidenfluorid, und/oder ein Fluor- ethylen, wie Polytetrafluorethylen, vorzugsweise Polytetrafluorethylen-FEP, umfaßt bzw. umfassen und/oder in Form geschichteter, insbesondere folienfδrmiger Elemente, die zu¬ mindest bereichsweise unter Bildung piezoelektrisch wirkender Hohlräume miteinander verbunden sind, ausgebildet ist bzw. sind.
Schließlich kann der elektroakustische Wandler als Audio-, Ultraschall- und/oder Infra¬ schallmikrophon verwendet werden.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß ein einfach aufge¬ bauter und damit kostengünstig herstellbarer elektroakustischer Wandler, der sehr gute Empfindlichkeitseigenschaften aufweist, dadurch bereitgestellt werden kann, daß mehrere piezoelektrische Elemente, insbesondere umfassend zelluläre piezoelektrische Polymerfo-
lien, so kombiniert werden, daß die piezoelektrischen Elemente elektrisch in Reihe ge¬ schaltet werden, jedoch mechanisch entkoppelt sind. Es liegt also eine mechanische Ent¬ kopplung der piezoelektrischen Elemente in den Entkopplungsbereichen vor. Bevorzugt werden die piezoelektrischen Elemente so angeordnet, daß der Großteil jedes piezoelektri¬ schen Elementes einzeln durch Schallwellen anregbar ist und die piezoelektrischen Ele¬ mente einzeln, d.h. mechanisch untereinander entkoppelt, schwingen können, insbesondere Dickenschwankungen, daß heißt Veränderungen der Geometrie in die d33-Richtung, unab¬ hängig voneinander anregbar sind. So lassen sich die piezoelektrischen Elemente durch die aufitreffenden Schallwellen unabhängig voneinander deformieren, d.h. die Geometrie des jeweiligen piezoelktrischen Elements läßt sich im wesentlichen unabhängig von der Geo¬ metrie der anderen piezoelektrischen Elemente verändern. Somit sind die piezoelektrischen Elemente ferner in dem gesamten Entkopplungsbereich piezoelektrisch aktiv und somit größtmöglich empfindlich. Insbesondere bei der Verwendung von piezoelektrischen Folien in einem elektroakustischen Wandler wird dies dadurch erreicht, daß die Folien so kombi¬ niert bzw. verbunden werden, daß im wesentlichen keine mechanische Kopplung zwischen den Folien eintritt und somit jede einzelne Folie annähernd frei schwingen kann, wodurch die Resonanzfrequenz im wesentlichen nicht reduziert wird und somit die Empfindlichkeit des Foliensystems und damit des elektroakustischen Wandlers, insbesondere bei höherer Frequenzen, nicht beeinträchtigt wird. Dadurch, daß die Folien so angeordnet werden, daß sie nur in einem kleinen Bereich zur Erzielung einer elektrischen Reihenschaltung mecha¬ nisch miteinander verbunden sind, über den restlichen großen Bereich jedoch frei schwin¬ gen können und einen so großen Abstand voneinander aufweisen, daß Schallwellen zwi¬ schen jede der Folien eindringen kann, kann jede einzelne Folie unabhängig von den ande¬ ren angeregt werden und die Empfindlichkeit des Mikrophons wird aufgrund der elektri¬ schen Reihenschaltung der Folien erhöht. So kann bei n Folien ca. eine n-fache Empfind¬ lichkeit erreicht werden. Insbesondere können in einem erfindungsgemäßen elektroakusti¬ schen Wandler auch Folien eingesetzt werden, die zur Erhöhung der Empfindlichkeit ein geringes Elastizitätsmodul und damit eine geringere Eigenresonanzfrequenzen aufweisen, ohne daß der Frequenzgang des elektroakustischen Wandlers negativ beeinflußt wird. So führt gerade die erfindungsgemäße Kombination von piezoelektrischen Elementen dazu, daß die Empfindlichkeit des elektroakustischen Wandlers dadurch erhöht wird, daß die
Ausgangsspannungen der piezoelektrischen Elemente addiert werden, ohne daß eine Opti¬ mierung der Empfindlichkeit der einzelnen piezoelektrischen Elemente, insbesondere bei zellulären piezoelektrischen Polymerfolien durch eine Verringerung des Elastizitätsmo¬ duls, die, wie zuvor beschrieben, den Frequenzgang des piezoelektrischen Elementes nega¬ tiv beeinflußt, notwendig ist. Somit können mittels der Erfindung insbesondere elektroaku- stische Wandler bereitgestellt werden, die hohe Empfindlichkeiten im hörbaren Frequenz¬ bereich und Ultraschallbereich aufweisen, um auch für zukünftige Audionormen, die zu höheren Frequenzen erweiterte Frequenzbereiche aufweisen, zur Schallaufzeichnung ver¬ wendet werden zu können. Wie bereits zuvor erwähnt, werden bevorzugt piezoelektrische Elemente verwendet, die Ferroelektrete, wie zelluläre piezoelektrische Folien, umfassen. Allgemein versteht man unter Ferroelektreten, Elemente, wie Folien, die piezoelektrische Eigenschaften aufweisen, ein Material umfassen, welches Elektreteigenschaften aufweist, d.h. elektrisch isolierend ist, aber an zumindest zwei gegenüberliegenden Oberflächen ent¬ gegengesetzte elektrische Ladungen trägt, sowie zellulär oder porös sind. Hierunter werden im Sinne der Anmeldung auch geschichtete Elemente, insbesondere geschichtete Folien verstanden. Bei diesen werden mehrere Folienelemente, insbesondere thermisch, zumin¬ dest bereichsweise miteinander verbunden. Bei dieser Verbindung bilden sich definierte Hohlräume, die piezoelektrisch wirken.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Be¬ schreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft anhand schematischer Zeichnungen im Einzelnen erläutert sind.
Figur Ia eine schematische .Seitenschnittansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines elektroakustischen Wandlers;
Figur Ib eine Aufsicht auf den elektroakustischen Wandler der Figur 1 aus Richtung
A;
Figur 2a eine schematische Seitenschnittansicht einer zweiten Ausführungsform ei¬ nes erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandlers;
Figur 2b eine Detailansicht I des elektroakustischen Wandlers der Figur 2a;
Figur 3 eine schematische Seitenschnittansicht einer dritten Ausführungsform eines elektroakustischen Wandlers gemäß der Erfindung;
Figur 4 eine schematische Seitenschnittansicht einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandlers;
Figur 5 eine Detailansicht eines elektroakustischen Wandlers gemäß eines erfin¬ dungsgemäßen fünften Ausführungsform;
Figur 6a eine Aufsicht auf ein piezoelektrisches Element in Form eines Folienstrei¬ fens gemäß der Erfindung;
Figur 6b eine Seitenansicht des Folienstreifens der Fig. 6a aus Richtung B;
Figur 6c eine Detailansicht eines elektroakustischen Wandlers umfassend zwei Foli¬ enstreifen gemäß den Figuren 6a und 6b;
Figur 6d eine Detailsansicht eines elektroakustischen Wandlers umfassend vier Foli¬ enstreifen gemäß den Figuren 6a und 6b;
Figur 7a eine Aufsicht auf ein piezoelektrisches Element in Form eines Folienstrei¬ fens gemäß der Erfindung;
Figur 7b eine perspektivische Ansicht des Folienstreifens der Figur 7a;
Figur 7c eine Querschnittsansicht auf zwei Folienstreifen der Fig. 7a und 7b im ein¬ gebauten Zustand;
Figur 7d eine Querschnittsansicht auf vier Folienstreifen der Fig. 7 a und 7b im ein¬ gebauten Zustand;
Figur 7e eine Querschnittsansicht auf sechs Folienstreifen der Fig. 7a und 7b im ein¬ gebauten Zustand;
Figur 8a eine Aufsicht auf eine Kombination piezoelektrischer Elemente in Form eines Folienstapels gemäß einer sechsten Ausführungsform eines erfin¬ dungsgemäßen elektroakustischen Wandlers;
Figur 8b eine Seitenansicht auf den Folienstapel der Fig. 8a aus Richtung C;
Figur 8 c eine Aufsicht auf einen Folienstapel gemäß einer siebten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandlers;
Figur 8d eine Detailansicht II des Folienstapels der Fig. 8c;
Figur 9 eine Aufsicht auf einen Folienstapel gemäß einer achten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandlers;
Figur 10 eine schematische Seitenschnittansicht einer neunten Ausführungsform ei¬ nes erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandlers; und
Figur 11 eine schematische Seitenschnittansicht einer zehnten Ausführungsform ei¬ nes elektroakustischen Wandlers gemäß der Erfindung.
In den Figuren Ia und Ib ist ein elektroakustischer Wandler 10 gemäß einer ersten Ausfüh¬ rungsform der Erfindung dargestellt. Der elektroakustische Wandler 10 umfaßt ein erstes piezoelektrisches Element in Form einer zellularen piezoelektrischen Polymerfolie 12 und ein zweites piezoelektrisches Element in Form einer zellularen piezoelektrischen Polymer¬ folie 14. In alternativen Ausführungsformen können auch geschichtete Folien als piezo¬ elektrische Elemente verwendet werden. Die piezoelektrischen Folien 12, 14 sind mittels einer ersten Haltvorrichtung in Form einer Klemmvorrichtung 16 auf einer Platine 18 fi¬ xiert. Dabei ist die erste Folie 12 in einem ersten Haltebereich 20 und die zweite Folie 14 in einem ersten Haltebereich 22 fixiert. Die Platine 18 trägt die elektrische Schaltung des elektroakustischen Wandlers 10. Bei einem Auftreffen von Schallwellen auf die piezoelek¬ trischen Folien 12, 14 kommt es zu einer Veränderung der Geometrie der piezoelektrischen Folien 12, 14, insbesondere zu einer Veränderung der Dicke der piezoelektrischen Folien 12, 14 in einem jeweiligen ersten Entkopplungsbereich 24, 26. Aufgrund des piezoelektri¬ schen Effektes kommt es dadurch zur Erzeugung einer Potentialdifferenz bzw. elektrischen Spannung zwischen der der Platine 18 zugewandten Oberfläche der Folie 12 und der der Platine 18 abgewandten Seite der Folie 12. In analoger Weise kommt es aufgrund des pie¬ zoelektrischen Effektes zur Erzeugung einer Potentialdifferenz zwischen der der Platine 18 zugewandten Oberfläche der Folie 14 und der der Platine abgewandten Seite der Folie 14. Sowohl die der Platine 18 zugewandte Oberflächen der piezoelektrischen Folien 12 und 14 als auch die der Platine 18 abgewandte Oberflächen der piezoelektrischen Folien 12 und 14 sind metallisiert. Die der Platine 18 abgewandte Oberfläche der Folie 12 ist über eine nichtdargestellte Kontaktierung mit der auf der Platine 18 befindlichen Schaltung verbun¬ den. Darüber hinaus ist die der Platine 18 zugewandte Oberfläche der Folie 14 ebenfalls über eine nichtdargestellte elektrische Verbindung, die insbesondere von der Klemmvor¬ richtung 16 umfaßt sein kann, mit der auf der Platine befindlichen Schaltung des elektro¬ akustischen Wandlers 10 verbunden. Die Klemmvorrichtung 16 ist elektrisch nicht leitend, so daß die Folien 12, 14, um die der Schaltplatine 18 befindlichen Schaltung zugeführte Spannung zu erhöhen, elektrisch in Reihe geschaltet sind. Der elektroakustische Wandler 10 zeichnet sich gerade dadurch aus, daß die beiden piezoelektrischen Folien 12, 14 in je¬ weiligen Entkopplungsbereichen 24, 26 an beiden Oberflächen mit Schallwellen beauf¬ schlagt werden. Insbesondere können die piezoelektrischen Folien 12, 14 unabhängig von-
einander, insbesondere in ihrer Dickenrichtung schwingen, so daß der elektroakustische Wandler 10 aufgrund der geringen Massen der piezoelektrischen Folien 12 und 14 und der damit verbundenen relativ hohen Resonanzfrequenz der einzelnen piezoelektrischen Folien 12 und 14 einen großen Frequenzbereich mit einer gleichmäßigen Empfindlichkeit auf¬ weist. Aufgrund der elektrischen Verbindung der der piezoelektrischen Folie 12 zuge¬ wandten Oberfläche der piezoelektrischen Folie 14 mittels der Haltevorrichtung 16 sind die Folien 12 und 14 elektrisch in Reihe geschaltet, so daß sich die auf den Oberflächen der Folien 12, 14 erzeugten Potentialdifferenzen addieren und somit eine im Vergleich zur Verwendung einer einzelnen piezoelektrischen Folie erhöhte Ausgangsspannung der elek¬ trischen Schaltung des elektroakustischen Wandlers zugeführt werden kann. Damit weist der elektroakustische Wandler 10 eine hohe Empfindlichkeit über einen großen Frequenz¬ bereich auf.
In Figur 2a ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandlers in Form eines Mikrophons 50 dargestellt. Das Mikrophon 50 umfaßt eine Grundplatte 52, die insbesondere als Platine, die einen elektrischen Schaltkreis, wie eine Verstärkerschaltung aufweist, ausgebildet ist. Das Mikrophon 50 umfaßt ferner eine Klemmvorrichtung 54, die als erste und zweite Haltevorrichtung für piezoelektrische Ele¬ mente in Form von zellularen piezoelektrischen Polymerfolien 56, 58, 60, 62 dient. Auch in dieser Ausführungsform können alternativ zu zellularen Polymerfolien geschichtete Fo¬ lien eingesetzt werden. Dabei kann sich die Klemmvorrichtung 54 über die gesamte Sei¬ tenlänge der Folien 56, 58, 60, 62 erstrecken oder, ähnlich wie bei dem in Fig. Ib darge¬ stellten elektroakustischen Wandler 10, nur einen Teil des Seitenrandes der Folien 56, 58, 60, 62 fixieren.
In Figur 2b ist eine Detailansicht des Ausschnitts I des Mikrophons 50 der Figur 2a darge¬ stellt. Wie Figur 2b zu entnehmen ist, weist die Klemmvorrichtung 54 Klemmelemente 54a und 54b auf. Wie Figur 2b weiterhin zu entnehmen ist, weisen die piezoelektrischen Folien 56, 58, 60, 62 jeweils einen ersten Haltebereich 56a, 58a, 60a, 62a, und einen ersten Ent¬ kopplungsbereich 56b, 58b, 60b und 62b auf. Die piezoelektrischen Folien 56, 58, 60, 62 sind auf ihrer Unter- und Oberseite jeweils metallisiert. Das Klemmelement 54b kontak-
tiert elektrisch leitend die dem Klemmelement 54b zugewandte Seite der Folie 56 im er¬ sten Haltebereich 56a der Folie 56. Die dem Klemmelement 54b abgewandte Oberfläche der Folie 56 steht in direktem Kontakt mit der dem Klemmelement 54b zugewandten Oberfläche der Folie 58 im ersten Haltebereich 58 a. Dadurch kommt es zu einer elektri¬ schen Reihenschaltung zwischen den Folien 56 und 58. Zwischen der Folie 58 und der Folie 60 ist ein elektrisch leitender Abstandshalter 64 angeordnet, auf dessen der Folie 58 abgewandten Seite der erste Haltebereich 60a der Folie 60 aufliegt. Auf den ersten Halte¬ bereich 60a der Folie 60 ist wiederum der erste Haltebereich 62a der Folie 62 aufgelegt. Aufgrund der Kontaktierung der Folien 56, 58, 60, 62 in den ersten Haltebereichen 56a, 58a, 60a und 62a unter Zwischenschaltung des Abstandshalters 64 kommt es zu einer elek¬ trischen Reihenschaltung der piezoelektrischen Folien 56, 58, 60, 62. Wie aus Figur 2b weiterhin ersichtlich ist, ist das Klemmelement 54a der Klemmvorrichtung 54 geerdet. Durch die Klemmvorrichtung 54 kommt es somit einerseits zu einer mechanischen Befe¬ stigung der Folien 56, 58, 60, 62 auf der Grundplatte 52. Dabei werden die Folien 56, 58, 60, 62 lose aufeinander gelegt und über die Klemmvorrichtung 54 in den ersten Haltebe¬ reichen 56a, 58a, 60a, 62a fixiert. Durch die Einklemmvorrichtung 54 wird andererseits aufgrund der Metallisierung der Oberflächen der Folien 56, 58, 60, 62 und der Verwen¬ dung des Abstandshalters 64 eine elektrische Reihenschaltung zwischen den Folien 56, 58, 60, 62 erzielt. Durch den Einsatz des Abstandshalters 64 wird ferner erreicht, daß die Foli¬ en 58 und 60, insbesondere außerhalb der Haltebereiche 58a, 60a, d.h. in den ersten Ent¬ kopplungsbereichen 58b, 60b voneinander beabstandet sind bzw. sich nur leicht in diesen Bereichen 58b, 60b berühren. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß die Figuren 2a und 2b nicht maßstabsgetreu die relative Lage der Folien 56, 58, 60, 62 darstellen, ins¬ besondere ist die Auffächerung der Folien 56, 58, 60, 62 stark übertrieben dargestellt, wo¬ bei in Realität die Folien 56, 58, 60, 62 relativ eng zusammen liegen. In Figur 2b ist dar¬ über hinaus gezeigt, daß auf der Oberseite der Folie 56 in dem ersten Entkopplungsbereich 56b ein Abstandshalter 66 angeordnet ist. Ein ähnlicher Abstandshalter 68 ist darüber hin¬ aus auf der Folie 60 in dem ersten Entkopplungsbereich 60b angeordnet. Durch die Ab¬ standshalter 66, 68 wird erreicht, daß die Folien 56, 58, in den Entkopplungsbereichen 56b, 58b, und die Folien 60 und 62 in den Entkopplungsbereichen 60b und 62b zumindest be¬ reichsweise voneinander beabstandet sind. Somit wird erreicht, daß die Folien 56, 58, 60,
62 sich außerhalb der Haltebereiche 56a, 58a, 60a und 62a nur leicht berühren und vonein¬ ander beabstandet sind, wodurch sich Luft zwischen den Folien 56, 58, 60, 62 in den Ent¬ kopplungsbereichen 56b, 58b, 60b, 62b befindet. In nicht dargestellten Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, daß zwischen jedem Folienpaar jeweils zumindest ein Ab¬ standshalter im Entkopplungsbereich bzw. Haltebereich vorhanden ist, ohne daß im jewei¬ ligen Haltebereich bzw. Entkopplungsbereich entsprechende Abstandshalter vorgesehen ist. Trifft nun eine Schallwelle auf das Mikrophon 50, so ist jede Folie 56, 58, 60, 62 zu¬ mindest im Entkopplungsbereich 56b, 58b, 60b, 62b den Schalldruckänderungen ausge¬ setzt. Aufgrund der Schalldruckänderungen kommt es zu einer Veränderung der Geometrie der Folien 56, 58, 60, 62 insbesondere in den Entkopplungsbereichen 56b, 58b, 60b, 62b. Diese Geometrieänderung besteht insbesondere in einer Änderung der Foliendicke D, so daß aufgrund einer hohen Piezokonstante d33 der Folien 56, 58, 60, 62 Ladungen an den jeweiligen Oberflächen der Folien 56, 58, 60, 62 erzeugt werden. Aufgrund der elektri¬ schen Reihenschaltung der Folien 56, 58, 60, 62 kommt es zu einer Addition der durch die Folien 56, 58, 60, 62 erzeugten Spannungen. Somit kommt es zu einer hohen Empfindlich¬ keit des Mikrophons 50, bis hin zu hohen Frequenzen. So wird aufgrund der fehlenden mechanischen Kopplung der Folien 56, 58, 60, 62 zumindest in den Entkopplungsberei¬ chen 56b, 58b, 60b, 62b die Resonanzfrequenz der piezoelektrischen Elemente des Mikro¬ phons 50 im Vergleich zur Verwendung einer einzelnen Folie kaum verändert. Somit ist die Empfindlichkeit des Vier-Folien-Mikrophons 50 im Vergleich zu einem Mikrophon, das nur eine einzelne Folie verwendet, deutlich erhöht, nämlich ungefähr viermal so hoch, ohne daß der nutzbare Frequenzbereich des Mikrophons 50 im Vergleich zu einem Einfoli¬ enmikrophon verringert ist. Bei den Abstandshaltern 66, 68 handelt es sich insbesondere um eine Lackschicht, die vor einem Aufeinanderlegen der Folien 56, 58, 60, 62 auf die Folie 56 bzw. 60 aufgebracht wird. Durch das Aufbringen des Lackes läßt sich die Dicke desselben und damit die Höhe des Abstandshalters 66 bzw. 68 und damit der Abstand der Folien untereinander gut einstellen. Anstelle der Lackschicht kann auch eine Kunststoffbe- schichtung oder eine Adhäsionsmittelschicht, die eingetrocknet wird bevor die Folien auf¬ einander gelegt werden, aufgebracht werden.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausfuhrungsform kann vorgesehen sein, daß die Foli¬ en vor einem Aufeinanderlegen der Folien bereichsweise in einen Lack eingetaucht wer¬ den, wodurch sich eine im wesentlichen durchgängige Schicht bildet, die insbesondere den Bruchteil eines Millimeters dick ist und somit die mechanischen Eigenschaften der Folien nicht beeinflußt. Der so aufgebrachte Lack weist eine gewisse, gut einstellbare Dicke auf und führt zu einer Beabstandung der Folien untereinander, so daß Luft und damit Schall¬ wellen zwischen die Folien treten können. Um die gewünschten vorteilhaften Effekte zu erzielen, sind die ersten Haltebereiche 56a, 58a, 60a, 62a im Verhältnis zu den ersten Ent¬ kopplungsbereichen 56b, 58b, 60b, 62b möglichst klein.
In Figur 3 ist eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandlers in Form eines Mikrophons 100 dargestellt. Der Aufbau des Mikrophons 100 ähnelt demjenigen des Mikrophons 50. Das Mikrophon 100 weist eine Grundplatte 102 auf, auf der eine Klemmvorrichtung 104 angeordnet ist. Über die Klemmvorrichtung 104 sind piezoelektrische Elemente in Form der piezoelektrischen, insbesondere zellularen oder geschichteten Folien 106, 108, 110 und 112 derart lokal fixiert, daß eine elektrische Rei¬ henschaltung zwischen den piezoelektrischen Folien 106, 108, 110 und 112 erzielt wird und gleichzeitig durch Verwendung von Abstandshaltern, ähnlich zu denjenigen wie sie in dem Mikrophon 50 eingesetzt werden, eine Auffächerung der Folien 106, 108, 110 und 112 erzielt wird, so daß Luft und somit Schallwellen zwischen die einzelnen Folien 106, 108, 110 und 112 treten kann. Dabei kann eine Fixierung der Folien mittels der Haltvor¬ richtung 104 über die gesamte Tiefe der Folien oder nur in Teilbereichen erfolgen. Im Ge¬ gensatz zu dem in den Figuren 2a und 2b dargestellten Folienmikrophon 50 weisen die Folien 106, 108, 110, 112 des Mikrophons 100 neben ersten Haltebereichen im Bereich der Klemmvorrichtung 104 und ersten Entkopplungsbereichen 106b, 108b, HOb, 112b zweite Entkopplungsbereiche 106c, 108c, 110c und 112c auf. Durch diesen Aufbau wird die pie¬ zoelektrisch aktive Fläche der Folien 106, 108, 110, 112 im Vergleich zu den Folien 56, 58, 60, 62 des Mikrophons 50 erhöht, wodurch die Empfindlichkeit des Mikrophons 100 im Vergleich zum Mikrophon 50 weiter erhöht wird, ohne daß es zu Fehlfunktionen des Mikrophons 100 aufgrund von insbesondere durch Erschütterungen von außen angeregte
Biegeschwingungen der Folien 106, 108, 110, 112 in den Entkopplungsbereichen 106b, 106c, 108b, 108c, HOb, HOc, 112b, 112c kommen kann.
In Figur 4 ist eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandlers in Form eines Mikrophons 150 dargestellt. Das Mikrophon 150 weist eine Grundplatte 152 auf, die insbesondere zumindest teilweise die elektrische Schaltung des Mikrophons 150 trägt, wobei sich auf der Grundplatte 152 auch kein elektrisches Bauteil befinden kann. Über eine Haltevorrichtung 154 sind Folien, insbesondere zellulare oder geschichtete piezoelektrische Folien, 156, 158, 160, 162 mechanisch an der Grundplatte 152 befestigt und die beidseitig metallisierten Folien 156, 158, 160, 162 werden über die Klemmvorrichtung 154 elektrisch in Reihe geschaltet. Die Folien 156, 158, 160, 162 sind insbesondere durch die zuvor beschriebenen Abstandshalter aufgefächert, so daß sie von¬ einander beabstandet sind und Luft und damit Schallwellen in die Zwischenräume zwi¬ schen den Folien 156, 158, 160, 162 treten kann. Bei dem Mikrophon 150 ist insbesondere vorgesehen, daß Schallwellen aus einer Richtung von oben in Figur 4 auf das Mikrophon 150 auftreten. Beim Auftreffen der Schallwellen auf die einzelnen Folien 156, 158, 160, 162 kommt es zu einer Veränderung der Dicke der Folien 156, 158, 160, 162, wodurch aufgrund des piezoelektrischen Effektes in die d33-Richtung der Folien 156, 158, 160, 162 eine Wechselspannung an jeder Folie 156, 158, 160, 162 erzeugt wird, die sich aufgrund der Reihenschaltung der Folien 156, 158, 160, 162 addieren, wobei die Wechselspannung über Klemmelemente 154a und 154b der Klemmvorrichtung 154 abgegriffen werden kann. Um eine elektrische Abschirmung der piezoelektrischen Folien 156, 158, 160, 162 zu er¬ reichen, umfaßt das Mikrophon 150 eine Abschirmeinrichtung 164 in Form eines luft- und schalldurchlässigen Metallgitters, wobei das Gitter, wie aus der Figur ersichtlich, geerdet ist.
In einer weiteren, in Fig. 5 im Ausschnitt dargestellten fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandlers 200 ist vorgesehen, daß die piezoelektri¬ schen Elemente in Form von beidseitig metallisierten, zellularen piezoelektrischen Poly¬ merfolien 202, 204, 206, 208, lose aufeinander gelegt und jeweils in einem Haltebereich 202a, 204a, 206a, 208a mittels einer Haltevorrichtung 210 fixiert und gleichzeitig elek-
trisch kontaktiert werden, so daß die piezoelektrischen Folien 202, 204, 206, 208 in Reihe geschaltet sind. Auch können anstelle piezoelektrischer zellularer Folien geschichtete Foli¬ en verwendet werden. Überraschenderweise wurde festgestellt, daß auch mit einem derar¬ tig aufgebauten elektroakustischen Wandler 200 ohne zusätzliche Maßnahmen zur Herstel¬ lung eines Abstands zwischen den einzelnen piezoelektrischen Folien 202, 204, 206, 208 die erfindungsgemäßen Vorteile erzielt werden können, solange die piezoelektrischen Foli¬ en 202, 204, 206, 208 in einem Entkopplungsbereich 202b, 204b, 206b, 208b mechanisch voneinander entkoppelt sind. Dies ist dadurch zu erklären, daß die Folien 202, 204, 206, 208 eine raue Oberfläche aufweisen, so daß sich Luft zwischen den jeweiligen Folien 202, 204, 206, 208 befindet, bzw. Schallwellen zwischen die jeweiligen Folien 202, 204, 206, 208 treten kann und unabhängige Schwingungen jeder Folie 202, 204, 206, 208, insbeson¬ dere Dickenschwingungen, in den Entkopplungsbereichen 202b, 204b, 206b, 208b erfol¬ gen können. Die Beabstandung der Folien 202, 204, 206, 208 wird insbesondere dadurch erreicht, daß diese sich gegenseitig nur punktuell an den durch die Oberflächenrauigkeit hervorgerufenen Erhöhungen berühren und so einen Abstand in den restlichen Bereichen aufweisen. Insbesondere die Verwendung von zellularen piezoelektrischen Polymerfolien ermöglicht diesen einfachen Aufbau, da derartige Folien aufgrund ihres Herstellungsver¬ fahrens, insbesondere durch die während der Herstellung erfolgende bidirektionale Expan¬ sion der Folien durch Drücke im Bereich von 20 bar, eine relativ große Rauigkeit aufwei¬ sen. Dieser Effekt der Beabstandung zwischen den Folien 202, 204, 206, 208 kann in einer nicht dargestellten Ausführungsform noch durch die mittels der Haltevorrichtung 210 her¬ vorgerufenen Klemmkräfte derartig verstärkt werden, daß die Einspannung die Folien in dem jeweiligen Haltebereich zusammendrückt und dadurch eine leichte Auffächerung im jeweiligen Entkopplungsbereich der Folien entsteht. Diese Ausführungsformen der Erfin¬ dung bieten den Vorteil, daß sie konstruktiv wesentlich einfacher sind und einen geringe¬ ren Arbeitsaufwand beim Aufbau erfordern.
Eine Beabstandung zwischen den einzelnen piezoelektrischen Elementen kann auch durch eine geeignete Gestaltung der Form der piezoelektrischen Elemente, insbesondere durch Ausbildung zumindest eines Abstandselementes erreicht werden. So ist in Fig. 6a ein pie¬ zoelektrisches Element in Form eines zellularen piezoelektrischen Polymerfolienstreifens
250 in Aufsicht dargestellt. Alternativ kann der Folienstreifen auch aus geschichteten Foli¬ en bestehen. In Fig. 5b ist der Folienstreifen 250 in Seitenansicht aus Richtung B in Fig. 6a dargestellt. Wie aus den Figuren 6a und 6b ersichtlich, weist der Folienstreifen 250 ein Abstandselement in Form eines Knicks 252 auf. Dieser Knick 252 verläuft senkrecht zu einer Längsachse x des Folienstreifens 250. Durch den Längsknick 252 wird, wie aus den Figuren 6c und 6d ersichtlich, erreicht, daß bei einem Einbau mehrerer Folien, die eine dem Folienstreifen 250 analoge Form aufweisen, in einem elektroakustischen Wandler eine Beabstandung zwischen einzelnen piezoelektrischen Folien 254, 256 bzw. 262, 264, 266 und 268 erreicht werden kann. Wie aus Fig. 6c ersichtlich, sind zwei piezoelektrische Folien 254, 256 mittels einer Haltevorrichtung 258 fixiert. Die Folie 254 weist eine Fal¬ tung bzw. einen Knick 255 und die Folie 256 weist eine Faltung bzw. einen Knick 257 auf. Durch diese Knicke 255, 257 wird erreicht, daß die piezoelektrischen Folien 254, 256 in jeweiligen Entkopplungsbereichen 254a bzw. 256a so voneinander beabstandet sind, daß Schallwellen zwischen die Folien 254, 256 treten können und so die beiden Folien 254, 256 bei Anregung durch Schallwellen unabhängig voneinander, insbesondere in ihrer Dik- kenrichtung schwingen können. In ähnlicher Weise sind in dem in Fig. 6d dargestellten elektroakustischen Wandler mittels einer Haltevorrichtung 260 piezoelektrische Folien 262, 264, 266 und 268, die jeweils Knicke 263, 265, 267 und 269 aufweisen, fixiert. Wie aus der Fig. 6d ersichtlich, wird durch die Ausbildung der Knicke 263, 265, 267, 269 er¬ reicht, daß die Folien 262, 264, 266, 268 jeweils zumindest bereichsweise derartig vonein¬ ander beabstandet sind, daß Schallwellen zwischen jeweils zwei der Folien treten können und so eine Schwingungsanregung der einzelnen Folien unabhängig von den jeweils ande¬ ren Folien zur Erzeugung einer elektrischen Spannung erzielt werden kann. Bei dem Zu¬ sammenbau der jeweiligen elektroakustischen Wandler ist jedoch darauf zu achten, daß die Folien so angeordnet werden müssen, daß die Folien, wenn die entsprechende Polarisation jeweils in die gleiche Richtung zeigt, abwechselnd nach unten bzw. nach oben geknickt werden müssen, d.h. die jeweiligen Knicke jeweils in entsprechend entgegengesetzten Richtungen zeigen müssen.
Eine derartige Beabstandung einzelner piezoelektrischer Elemente, insbesondere in Form von zellularen piezoelektrischen Polymerfolien oder geschichteten Folien kann auch durch
ein Knicken bzw. Falten des entsprechenden piezoelektrischen Elementes entlang einer Längsrichtung des piezoelektrischen Elementes erfolgen. So ist in den Figuren 7a, 7b ein piezoelektrisches Element in Form eines zellularen piezoelektrischen Polymerfolienstrei¬ fens 300, der einen Knick 302 entlang einer Längsrichtung x' des Folienstreifens 300 auf¬ weist, dargestellt. In Fig. 7c ist eine Kombination zweier analog zum Folienstreifen 300 geknickter bzw. gefalteter Folien 304 und 308 dargestellt. Die Folie 304 weist einen Knick 306 auf, während die Folie 308 einen Knick 310 aufweist. Die Folien 304 und 308 werden in einer in Fig. 7c nicht dargestellten Haltevorrichtung fixiert. In Fig. 7c ist eine Schnittan¬ sicht der Folien 304, 308 in einem Entkopplungsbereich dargestellt. Wie der Fig. 7c zu entnehmen ist, wird durch den Längsknick 306 der Folie 304 und den Längsknick 310 der Folie 308 erreicht, daß die Folien 304, 308 in diesem Entkopplungsbereich 50 voneinander beabstandet sind, daß Schallwellen zwischen die Folien 304, 308 treten können und eine piezoelektrische Aktivität der Folien 304, 308 hervorgerufen werden kann.
Wie den Figuren 7d und 7e zu entnehmen ist, ist eine derartige Anordnung von piezoelek¬ trischen Folien bzw. Folienstreifen nicht auf zwei Folien beschränkt, sondern durch die Ausbildung eines Längsknicks entlang der jeweiligen Folien können Folienstapel aufge¬ baut werden, bei denen jeweils sichergestellt wird, daß eine Beabstandung zwischen je¬ weils zwei benachbarten Folien derart erreicht wird, daß Schallwellen zwischen die Folien treten können, um eine entsprechende Anregung des piezoelektrischen Effekts in den ein¬ zelnen Folien unabhängig voneinander zu erzielen. So ist in Figur 7d ein Folienstapel be¬ stehend aus vier piezoelektrischen Folien 312, 314, 316 und 318 dargestellt, während in Figur 7e ein Folienstapel bestehend aus sechs Folien 320, 322, 324, 326, 328 und 330 dar¬ gestellt ist.
In den Figuren 8a bis 9 sind Ausführungsformen entsprechender piezoelektrischer Elemen¬ te dargestellt, die es ermöglichen, daß eine große piezoelektrisch aktive Fläche bei Ver¬ wendung von, insbesondere zellularen, piezoelektrischen Polymerfolien oder geschichteten Folien und damit eine hohe Folienkapazität auf möglichst kleinem Raum angeordnet wird, um den notwendigen Bauraum eines elektroakustischen Wandlers zu reduzieren. In Fig. 8a ist ein erster Stapel piezoelektrischer Folien einer sechsten Ausführungsform eines elektro-
akustischen Wandlers nach der Erfindung, umfassend drei Folienstreifen 400, 402, 404 dargestellt. Die Folie 400 ist eine Polymerfolie, die keine piezoelektrischen Eigenschaften aufweist und als Isolierung dient, während die Folien 402, 404 zellulare piezoelektrische Polymerfolien bzw. geschichtete Folien sind. Der Folienstapel, bestehend aus diesen drei Folienstreifen 400, 402, 404, wird an dem einen Ende in einer Haltevorrichtung 408 einge¬ spannt und die beidseitig metallisierten Folien 402, 404 werden auf diese Weise so kontak¬ tiert, daß sie elektrisch in Reihe geschaltet sind. Nach einer Befestigung des Folienstapels in der Haltevorrichtung 408 wird der Folienstreifenstapel um die Haltevorrichtung 408, die nach außen isoliert ist, gewickelt und das andere Ende wird ohne Aufbau einer entspre¬ chenden Klemmkraft, d.h. relativ lose, an einer Haltevorrichtung 412 befestigt. Durch die¬ se Umwicklung der Haltevorrichtung 408 entstehen Zwischenräume zwischen den Folien¬ streifen 400, 402, 404, in die Schallwellen eintreten und ein entsprechendes elektrisches Potential an den Folienstreifen 402, 404 aufgrund des piezoelektrischen Effektes dieser hervorrufen können. In Fig. 8b ist eine Seitenansicht des Folienstapels der Fig. 8a aus Richtung C dargestellt. Ein Schall- bzw. Lufteintritt bzw. -austritt in bzw. aus dem Folien¬ stapel der Fig. 8a erfolgt in Richtung der Pfeile 414, 416.
In Fig. 8c ist eine weitere Ausführungsform eines Folienstapels 450 einer siebten Ausfüh¬ rungsform eines erfindungsgemäßen elektroakustischen Wandlers dargestellt. Ähnlich dem in Fig. 8a dargestellten Folienstapel wird bei dem Folienstapel 450 der Fig. 8c der Stapel 450 nach einer Befestigung in einer Haltevorrichtung 452 um dieselbe herumgewickelt. Lu Gegensatz zu dem in Fig. 8 a dargestellten Folienstapel wird aber das dem der Haltevor¬ richtung 452 gegenüberliegende Ende des Folienstapels 450 in eine Haltevorrichtung 454 eingeklemmt. Wie aus Fig. 8d, die einen Ausschnitt des Folienstapels 450 der Fig. 8c ent¬ sprechend dem Ausschnitt II darstellt, ersichtlich ist, besteht der Folienstapel 450 aus ein¬ zelnen Folien 456, 458, 460 und 462. Während die Folien 456, 458, 460 piezoelektrische Folien sind, handelt es sich bei der Folie 462 um eine Isolierung aus einer Polymerfolie, die keine piezoelektrischen Eigenschaften aufweist. Die Folien 456, 458, 460 sind beidsei¬ tig metallisiert und über die Haltevorrichtung 452 bzw. 454 wird erreicht, daß die Folien 456, 458, 460 sich so kontaktieren, daß sie elektrisch in Reihe geschaltet sind. Wie aus Fig. 8d ersichtlich, bestehen zwischen den einzelnen Folien 456, 458, 460 und 462 Luftspalten,
die dazu führen, daß Schallwellen zwischen die jeweiligen Folien treten können und eine entsprechende Schwingung der Folien 456, 458, 460, insbesondere in ihrer Dicke, hervor¬ rufen können, um mittels des piezoelektrischen Effekts entsprechende elektrische Signale zu erzeugen.
In Fig. 9 ist ein Folienstapel 450 gemäß einer achten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines elektroakustischen Wandlers, umfassend die piezoelektrischen Folien 502, 504 und 506, dargestellt. Der Folienstapel 500 wird über Klemmvorrichtungen 508, 510 so einge¬ spannt, daß die beidseitig metallisierten piezoelektrischen Folien 502, 504, 506 sich jeweils kontaktieren und elektrisch in Reihe geschaltet sind. Durch eine entsprechende Verschal- tung der Klemmvorrichtung 508, 510 kann auf die Verwendung einer Isolierfolie, wie sie bei den in den Figuren 7a bis 7d dargestellten Folienstapel notwendig ist, verzichtet wer¬ den. Wie der Fig. 9 zu entnehmen ist, sind die aufeinandergelegten Einzelfolien 502, 504, 506 zickzackförmig derartig gefaltet, daß sich entsprechende Freiräume zwischen den Fo¬ lien 502, 504, 506 bilden, in die Schallwellen eintreten können und eine jeweils unabhän¬ gige Schwingung der Folien 502, 504, 506 bewirken können. Dabei erfolgt ein Schall¬ bzw. Lufteintritt bzw. -austritt bei dem Folienstapel 500 in einer Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 9.
Bei den in den Figuren 8a bis 9 dargestellten Folienstapeln kann selbst bei einer sehr gro¬ ßen Anzahl von Einzelfolien in dem jeweiligen Stapel eine vergleichsweise große Kapazi¬ tät der in Reihe geschalteten Folien auf möglichst kleinem Raum sichergestellt werden. Eine große Kapazität des Folienstapels ist insbesondere aufgrund der Eingangskapazität eines Vorverstärkers, an dem der elektroakustische Wandler umfassend den entsprechen¬ den Folienstapel angeschlossen wird, wichtig. Die Anordnung einer großen Anzahl von Folien auf möglichst kleinem Raum ist insbesondere auch deshalb wichtig, weil vorteil¬ hafterweise die Abmessungen des elektroakustischen Wandlers klein gegenüber der zu detektierenden Schallwellenlänge sind.
In Figur 10 ist eine neunte Ausführungsform eines elektroakustischen Wandlers in Form eines Mikrophons 1200 dargestellt. Das Mikrophon 1200 weist eine Grundplatte 1202 auf, auf der Klemmvorrichtungen 1204 und 1206 angeordnet sind. Mittels der Klemmvorrich¬ tungen 1204, 1206 werden piezoelektrische Elemente in Form der Folien 1208, 1210, 1212, 1214, 1216 gehalten. Dabei weisen die Folien 1208, 1210, 1212, 1214, 1216 erste Haltebereiche 1208a, 1210a, 1212a, 1214a und 1216a sowie zweite Haltebereiche 1208d, 121Od3 1212d, 1214d, 1216d auf. Darüber hinaus weisen die Folien 1208, 1210, 1212, 1214, 1216 zwischen den ersten Haltebereichen 1208a, 1210a, 1212a, 1214a, 1216a und den zweiten Haltebereichen 1208d, 121Od, 1212d, 1214d, 1216d erste Entkopplungsberei¬ che 1208b, 1210b, 1212b, 1214b, 1216b auf. Die Folien 1208, 1210, 1212, 1214, 1216 weisen unterschiedliche Längen auf, so daß es durch die Fixierung der Folien 1208, 1210, 1212, 1214, 1216 durch die Klemmvorrichtungen 1204, 1206 zu einer Beabstandung der Folien 1208, 1210, 1212, 1214, 1216 kommt, ohne daß die Verwendung von Abstandshal¬ tern notwendig ist.
Eine derartige Beabstandung kann darüber hinaus, wie in Figur 11 dargestellt ist, durch eine besondere geometrische Ausgestaltung der Haltevorrichtungen erzielt werden. So ist in Figur 11 ein erfindungsgemäßer elektroakustischer Wandler in Form eines Mikrophons 1250 dargestellt. Das Mikrophon 1250 weist eine Grundplatte 1252, die die elektrische Schaltung des Mikrophons 1250 trägt, auf. Ferner umfaßt das Mikrophon 1250 eine erste Haltevorrichtung 1254 und eine zweite Haltevorrichtung 1256. Zwischen den Haltevor¬ richtungen 1254, 1256 sind piezoelektrische Elemente in Form der Folien 1258, 1260, 1262, 1264, 1266, 1268, 1270 angeordnet. Im Gegensatz zu den Folien des Mikrophons 1200 weisen die Folien des Mikrophons 1250 jedoch im wesentlichen gleiche Längen auf. Wie Figur 11 jedoch zu entnehmen ist, sind die Haltevorrichtungen 1254, 1256 bereichs¬ weise V-förmig ausgebildet, so daß die Punkte, an denen die Folie 1258 an den Haltevor¬ richtungen 1254, 1256 befestigt sind, einen geringeren Abstand voneinander aufweisen als die Befestigungspunkte beispielsweise der Folie 1264 an den Haltevorrichtungen 1254, 1256. Auf diese Weise wird ebenfalls eine Beabstandung der Folien 1258, 1260, 1262, 1264, 1266, 1268, 1270 in den jeweiligen Entkopplungsbereichen erreicht, wodurch eben-
falls Luft und somit Schallwellen zwischen die Folien 1258, 1260, 1262, 1264, 1266, 1268, 1270 treten kann.
Obwohl in den Ausführungsbeispielen elektroakustische Wandler beschrieben wurden, deren piezoelektrische Elemente zellulare piezoelektrische Polymerfolien oder geschichte¬ te Folien aufweisen, ist die Erfindung nicht auf die Verwendung auf Folien oder die Ver¬ wendung dieser Materialien beschränkt. Insbesondere können auch andere, insbesondere zellulare oder poröse Materialen, wie beispielsweise Teflon oder dergleichen, als piezo¬ elektrisches Material oder andere Geometrien der piezoelektrischen Elemente eingesetzt werden.
Somit wird mit der Erfindung ein elektroakustischer Wandler, insbesondere in Form eines Mikrophons, geliefert, dessen Frequenzbereich bei einer hohen Empfindlichkeit weit über den üblichen Bereich von 20 kHz erweitert werden kann, falls dies gewünscht ist, und kon¬ struktiv einfach sowie kostengünstig herzustellen ist. Insbesondere erfüllt das Mikrophon somit Anforderungen, um auch DVDs im Audiobereich einzusetzen, insbesondere um die hohen Speicherkapazitäten dieses Mediums dafür auszunutzen, daß auch Frequenzbereiche außerhalb des hörbaren Bereiches, insbesondere im Ultraschallbereich, aufgezeichnet wer¬ den können.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen of¬ fenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in den verschiedenen Ausführungs¬ formen wesentlich sein.
Technische Universität Darmstadt
Bezugszeichenliste
Elektroakustischer Wandler piezoelektrische Folie piezoelektrische Folie
Klemmvorrichtung
Platine , 22 Haltebereich , 26 Entkopplungsbereich
Mikrophon
Grundplatte
Klemmvorrichtung a, 54b Klemmelement , 58, 60, 62 piezoelektrische Folie a, 58a, 60a, 62a erster Haltebereich b, 58b, 60b, 62b erster Entkopplungsbereich
Abstandshalter
Abstandshalter
Abstandshalter 0 Mikrophon 2 Grundplatte 4 Klemmvorrichtung 6, 108, 110, 112 piezoelektrische Folie 6b, 108b, HOb, 112b erster Entkopplungsbereich 6c, 108c, HOc, 112c zweiter Entkopplungsbereich 0 Mikrophon 2 Grundplatte 4 Klemmvorrichtung 4a, 154b Klemmelement
156, 158, 160, 162 piezoelektrische Folie
164 Abschirmung
200 elektroakustischer Wandler
202, 204, 206, 208 piezoelektrische Folie
202a, 204a, 206a, 208a Haltebereich
210 Haltevorrichtung
202b, 204b, 206b, 208b Entkopplungsbereich
250 piezoelektrischer Folienstreifen
252 Knick
254, 256 piezoelektrische Folie
255, 257 Knick
258 Haltevorrichtung
254a, 256a Entkopplungsbereich
260 Haltevorrichtung
262, 264, 266, 268 piezoelektrische Folie
263, 265, 267, 269 Knick
300 piezoelektrischer Folienstreifen
302 Knick
304, 308 piezoelektrische Folie
306, 310 Knick
312, 314, 316, 318, 320,
322 324, 326, 330 piezoelektrische Folie
400 Isolationsfolienstreifen
402 piezoelektrischer Folienstreifen
404 piezoelektrischer Folienstreifen
406 Ende
408 Haltevorrichtung
410 Ende
412 Haltevorrichtung
414 Pfeil
416 Pfeil
450 Folienstapel
452, 454 Klemmvorrichtung
456, 458, 460 piezoelektrische Folie
462 Isolationsfolie
500 Folienstapel
502 piezoelektrische Folie
504 piezoelektrische Folie
506 piezoelektrische Folie
508 Klemmvorrichtung
510 Klemmvorrichtung
1200 Mikrophon
1202 Grundplatte
1204, 1206 Klemmvorrichtung
1208, 1210, 1212,
1214, 1216 piezoelektrische Folie
1208a, 1210a, 1212a,
1214a, 1216a erster Haltebereich
1208b, 1210b, 1212b,
1214b, 1216b Entkopplungsbereich
1208d, 121Od, 1212d,
1214d, 1216d zweiter Haltebereich
1250 Mikrophon
1252 Grundplatte
1254, 1256 Haltevorrichtung
1258, 1260, 1262, 1264,
1266, 1268, 1270 piezoelektrische Folie
1258b, 1260b, 1262b,
1264b, 1266b, 1268b, 1270b Entkopplungsbereich
I, II Ausschnitt
X, X' Längsachse