CN114341598A - 超声换能器和用于运行超声换能器的方法 - Google Patents

Abstract

超声换能器（1）具有带外壳（4）的超声单元（6），压电元件（2）布置在所述外壳（4）中。所述超声单元（6）被构造为在厚度振荡模式下运行。从所述外壳（4）中引出至少一个电连接线路（3），其中所述连接线路（3）被构造为连接到与所述超声单元（6）分开布置的控制和/或评估电子设备（5）。

Description

超声换能器和用于运行超声换能器的方法

技术领域

本发明涉及一种超声换能器，其例如被构造用于测量容器中液体的液位。

背景技术

液位的测量以及由此对容器中液体剩余量的确定对于许多领域而言都很重要。对此的示例是装满热水的家庭常用的烧水器、啤酒厂的容器、气缸、农场运营中的水塔或工业领域中含有化学品的容器。

一些这类容器包含已经集成的液位计。在没有集成液位计的容器的情况下，在最简单的情况下打开该容器并且通过目视或通过插入杆来确定液位。然而这通常是不精确且耗时的。此外，通过这种方式无法实时监视液位，并且不能应用于有毒和污染敏感的液体。同样，这种方法不能用于在压力作用下的容器。

使用超声换能器可以在不与液体接触的情况下实时测量液位。出版物DE102015113908 A1和US 2012163126 A1描述了这种超声换能器。

例如可以将超声换能器布置在容器的外部。在此，超声换能器将电信号转换为声信号。所述声信号例如穿过液面上方的气体朝着液体方向发送，或从下方穿过液体朝着气体的方向发送。然后由于声阻抗的差异，在介质的界面处出现信号的反射。然后，经反射的信号分量返回到所述超声换能器并被转换为电信号。可以根据声信号的运行时间和流体中的声速来确定液位。

发明内容

本发明的任务是说明一种改进的超声换能器和一种用于运行超声换能器的方法。

根据本发明的第一方面，超声换能器具有带有压电元件的超声单元，所述压电元件布置在外壳中。所述超声换能器还具有用于电连接所述压电元件的一个或多个连接线路，其中这些连接线路从所述外壳中引出。

所述连接线路连接到与所述超声单元分开设置的控制和/或评估电子设备。它例如可以是紧凑的电子设备单元。

通过将超声单元和电子设备分开，可以最小化超声单元的结构尺寸。因此，所述超声单元也可以布置在狭窄界定的空间中。此外，所述电子设备可以放置在用户容易接触到的地方。

所述超声单元例如用于测量填充有液体的容器的液位。所述超声单元也可以用于其他目的，特别是用于在液体中以及在固体中产生和接收声信号，例如用于测量距离。所述超声单元特别是被构造为发射和/或接收在几MHz的频率范围内的超声波。

所述超声单元例如被构造为布置在所述容器的下侧上。例如，所述电子设备被构造为布置在所述容器的侧面上。所述超声单元也可以布置在所述容器内部，例如布置在液体中。

所述连接线路例如被构造为同轴电缆或柔性导体带的形式。

所述压电元件可以固定在所述外壳的盖板上。所述盖板例如是钢板。所述盖板也可以由其他材料形成。为了避免所产生的声信号在与所述盖板的界面处反射而有利的是：所述盖板的声阻抗尽可能接近于所述压电元件的声阻抗。

所述超声单元被构造为以厚度振荡模式、特别是厚度谐振模式运行。在这种情况下，将所述压电元件和所述盖板的几何形状选择为使得可以在运行时有效地利用所述压电元件在厚度方向上、即在平行于所产生的声信号的传播方向并且因此垂直于所述压电元件的主表面和所述盖板的主表面的方向上的声振荡。所述声振荡经由所述盖板向外传导，例如传导至液体中。因此，所述盖板被构造为将所述声振荡尽可能不变地向外传递。特别地，所述声振荡从所述压电元件经由所述盖板以平面波的形式传递到流体中。

特别地，可以将所述压电元件和所述盖板的总厚度选择为使得在期望的运行频率下存在谐振厚度振荡。特别地，它可以是半波谐振的形式。

在用作液位计的情况下，关于要生成的声信号的超声换能器的合适运行频率例如在几MHz的范围内或者略低于1MHz。特别地，所述超声换能器可以被构造为在500kHz至3MHz的频率下运行。然后对应地选择所述压电元件和所述盖板的几何形状。

与用于在所述压电元件的长度谐振频率下运行的设计相比，这种运行使得所述超声单元可以显著小型化。

然而，由于盖板没有压电活性材料并且因此对压电发射和接收特性没有贡献，盖板的厚度应尽可能地小。这是可能的，因为盖板的主要功能是保护和加固压电元件。盖板应当尽可能少地影响超声换能器的特性，并且例如仅在精调谐振频率时起作用。

所述压电元件的厚度特别是大于所述盖板的厚度。所述压电元件的厚度与所述盖板的厚度之比例如至少为5:1或更大。所述盖板的厚度可以被最小化到所述盖板作为外壳组成部分具有必需的鲁棒性的程度。例如，所述盖板具有200μm或更小的厚度。

所述盖板的厚度可以用于微调由压电元件和盖板组成的整个系统的厚度振荡谐振。在这种情况下，以最佳效率使用所述超声换能器。例如，为了微调而预给定期望的运行频率，并选择具有大约相配的厚度的压电元件。然后可以改变盖板的厚度，直到在所选择的运行频率下实现以谐振方式进行的由压电元件和盖板组成的系统的厚度振荡为止。

所述超声单元可以构造得非常小。例如，所述超声单元具有最多5mm的厚度和最多5cm的直径。特别地，所述超声单元可以具有最多2mm的厚度和最多40mm的直径。所述超声单元可以具有诸如硬币这样的小圆盘的几何形状和尺寸。例如，所述超声单元的总厚度最多为所述压电元件的厚度的三倍。特别地，所述超声单元的总厚度最多可以是所述压电元件的厚度的两倍。

本发明的另一方面涉及上述超声换能器的用途。例如，所述超声换能器被构造用于测量容器中液体的液位。所述容器例如是商业上通用的大容量容器，其例如具有几百升到几千升的容积。

所述超声单元可以成本有利地制造，从而所述超声单元也适合作为用于装备许多容器的大量生产的物品。

本发明的另一方面涉及上述超声换能器的布置，特别是在用于测量容器的液位的用途情况下的布置。在此，所述超声单元可以布置在所述容器的下侧，例如大容量容器的下侧。

所述连接线路可以从下侧向外引导并且可以在那里与电子设备，特别是紧凑的电子设备单元连接。例如，电子设备单元被安装在所述容器的侧面上。

所述超声单元可以通过粘接固定在容器上，例如通过使用具有合适声阻抗的粘合剂，或通过使用粘接带。也可以仅通过容器的重量将所述超声单元固定在自身位置上。这种固定特别适用于对所述超声单元仅施加很小重量的较小容器。在这种布置的情况下可以快速更换容器，而无需重新装配超声单元。

在这种固定的情况下，超声单元可以在损坏或丢失时很容易得到替换。特别是不需要在容器上进行费事的装配。这里，容器也不必为超声单元提供容纳装置。

本发明的另一方面涉及一种用于运行上述超声换能器的方法。在此，所述超声换能器以厚度振荡模式运行，特别是在厚度谐振频率下运行。例如，所述超声换能器在此在500kHz至3MHz的频率下运行。该频率范围特别适用于应当在液体中传播的声波。例如，所述超声换能器在用于测量容器的液位的方法中得以使用。

本发明的另一方面涉及一种用于制造超声单元、特别是用于精调超声单元的方法。所述超声单元可以是上述超声单元。电子设备单元在这里也可以不分开构造。根据该方法，预给定期望的运行频率，例如在500kHz至3MHz的范围内，并且提供具有用于实现厚度谐振振荡的大约相配的厚度的压电元件。提供盖板，并且然后改变所述盖板的厚度，直到在所选择的运行频率下实现以谐振方式进行的由压电元件和盖板组成的系统的厚度振荡为止。

本发明包括多个方面，特别是器件和方法。针对其中一个方面描述的实施方式也对应地适用于其他方面。

此外，对这里说明的主题的描述不限于各个具体实施方式。相反，只要在技术上是有意义的话，各个实施方式的特征可以相互组合。

附图说明

下面基于示意性实施例更详细地解释这里描述的主题。

图1以剖视图示出了超声换能器的实施方式，

图2以分解图示出了超声换能器的实施方式，

图3以示意性原理图示出了超声换能器的实施方式，

图4以示意性剖视图示出了压电元件和盖板的布置，

图5以示意性原理图示出了超声换能器用于测量液体容器的液位的用途，

图6A至图6C以侧视图、详细侧视图和下侧的视图示出了超声换能器和容器的布置的实施方式，

图7以侧视图示出了超声换能器和容器的布置的另一实施方式，

图8以侧视图示出了超声换能器和容器的布置的另一实施方式，

图9A和图9B以侧视图和下侧的视图示出了超声换能器和容器的布置的另一实施方式。

在下面这些图中，相同的附图标记优选地涉及不同实施方式的功能或结构上相对应的部分。

具体实施方式

图1以剖视图示出了超声换能器1的实施方式。超声换能器1具有压电元件2，用于从电信号中产生超声波和/或用于从接收到的超声波中产生电信号。压电元件2特别是压电陶瓷元件，例如PZT陶瓷。例如，压电元件2被构造为圆盘的形式。它也可以是具有其他几何形状的小板。

压电元件2与一个或多个连接线路3连接。这些连接线路3与电极（这里未示出）连接，例如布置在压电元件2的彼此相对的主侧上的两个平面电极。当在电极之间施加电压时，可以使压电元件2振荡，从而产生超声范围内的声波。

压电元件2布置在外壳4中。外壳4可以被构造为防水的。例如，外壳4朝外是圆盘形的，特别是在几何形状和尺寸方面被构造为类似于硬币。由于超声单元6的小尺寸，超声换能器1也可以特别好地事后安装到容器上。

连接线路3穿过外壳4中的开口12被引导并且被构造为与控制和/或评估电子设备5（图3）连接。特别地，它可以是紧凑的电子设备单元。在此，它特别是控制和/或评估电子设备。所述控制和/或评估电子设备不必构造为紧凑的单元，而是可以由用户灵活选择。因此，超声换能器1具有小结构尺寸的超声单元6，这种超声单元可以被灵活地使用。

压电元件2固定在外壳4的盖板7的下侧上。例如，压电元件2借助于粘接层9固定在盖板7上。粘接层9被构造为尽可能薄以防止干扰性反射。例如，粘接层9的厚度为15μm或更小。

盖板7例如被构造为钢板。盖板7也可以由其他材料形成。特别地，盖板7可以适配于与压电元件2的声阻抗尽可能接近的声阻抗。通过这种方式，可以避免在与盖板7的界面处的不期望的反射，并且盖板7将压电元件2的声振荡尽可能不变地向外放出。

因此，压电元件2的振荡不用于产生盖板7的膜状机械振荡，即例如具有牢固夹紧的边缘区域的弦的振荡，而是直接产生应当向外放出的声信号。特别地，声振荡以平面波的形式产生，该平面波经由盖板传递到液体中。

盖板7的直径和压电元件2的直径因此可以被构造为相似的，因为盖板7不必构造为能够机械地进行膜振荡并且压电元件2因此也不必允许盖板7进行机械的膜振荡。

例如，压电元件2的声阻抗为35 MRayl，而由钢制成的盖板的声阻抗为45 MRayl。

盖板7形成超声单元6的发射侧8。声波17从发射侧8发射或经由发射侧8接收。特别地，盖板7是外壳4的一部分并且例如与另外的外壳部分粘接。盖板7用于保护压电元件2并用作压电元件2的载体。

在压电元件2的下侧与外壳4的下侧之间布置背侧结构（所谓的“air-backing（空气背衬）”）11。背侧结构用于增加这种布置的鲁棒性并且应当尽可能少地影响压电元件2的振荡。该结构11也可以被构造为增加换能器的带宽，例如针对需要尖锐脉冲的用途。

在外壳4的侧面边缘区域中可以布置一个或多个附加元件13，例如用于超声单元6的机械增强或者也用于超声单元6与信号源和连接线路3的电气适配。例如，可以借助于附加元件13来减少失真时间，或者可以增加用于脉冲激励的带宽。例如，附加元件13可以是泄漏电阻和/或用于电气适配的结构。例如，这些结构可以布置在与连接线路3连接的印刷电路板（PCB，“Printed Circuit Board”）中。附加元件13也可以是外壳4的侧部或印刷电路板。

图2以分解图示出了超声换能器1的超声单元6的实施方式。该超声单元6基本上如图1所示的超声单元6那样来构造。

外壳4具有盖板7、侧部25和下侧10。特别地，外壳4可以由这三个组件组成。附加地，外壳4可以用绝缘材料密封。

开口12延伸穿过外壳4的下侧10并穿过外壳4的环形侧部25。侧部25一方面用作下侧10与盖板7之间的间隔件。此外，侧部25也可以构造为印刷电路板（“PCB”），用于将压电元件2与连接线路3适配的附加元件和电子设备5集成在所述印刷电路板中。

为了制造超声单元6，盖板7可以例如由薄膜（Folie）、特别是钢箔切割而成。这使得能够以比一次制造更严格的公差（±3μm）进行制造。薄膜和由其制造的盖板7例如具有200μm或更小的厚度。特别地，所述厚度可以是100μm或更小。例如，50μm的厚度仍然可以很容易地制造。这样小的厚度使得能够可靠地调整谐振频率并减少盖板7对超声单元6的特性的影响。

随后，通过粘接将压电元件2固定在盖板7上。例如，压电元件2的厚度为900μm。粘接层9被构造为尽可能地薄。例如，粘接层9的厚度为15μm或更小，从而粘接层9尽可能少地影响超声单元6的特性。

然后将环形侧部25固定在盖板7上，例如粘接在盖板上。环形侧部25可以是金属部或印刷电路板。连接线路3例如通过焊接固定在压电元件2或印刷电路板上。该印刷电路板例如具有150μm的厚度。压电元件2例如在一侧具有溅射的银层，以用于固定连接线路3。

最后，放置背侧结构11并且通过固定下侧10、特别是底板而将外壳4向外封闭。背侧结构11例如构造为多孔的聚合物板或金属板，例如以200μm的厚度而构造。背侧结构11尤其用于超声单元的机械稳定6并且应当具有尽可能低的声阻抗，特别是与空气类似的阻抗（“空气背衬”）。下侧10例如被构造为厚度为300μm的板。外壳4可以总体上具有扁平纽扣电池单元的形状。为了防止短路，例如还设置绝缘。

例如，整个外壳4具有1.5mm的外部厚度t和20mm的直径D。外壳4的厚度对应于超声单元6的总厚度。用于运行的谐振频率例如是2MHz。

超声换能器1例如以超声单元6和与超声单元6连接的连接电缆3的形式制造。电子设备5于是可以由客户自己提供并且通过简单的方式与连接电缆3连接。因此，超声单元6的电连接例如通过以同轴电缆或柔性电缆形式的连接电缆3来很好地限定，并且防止了由于电气寄生影响而导致运行特性的劣化。

如图3中的原理图所示，控制和/或评估电子设备5可以例如以电子设备单元的形式与外壳4分开设置。可以灵活地选择连接线路3的长度，例如0.1m至2m的长度，使得超声换能器1可以与电子设备5在空间上分离。连接线路特别是可以具有至少0.5m的长度。连接线路3例如可以是同轴电缆或柔性印刷电路板。

因此，超声换能器1可以灵活地布置在测量位置处，特别是布置在狭窄界定的空间中。电子设备5同样可以被灵活地定位，特别是在用户容易够到的地点处。

这种超声单元1可以成本有利地制造，从而即使有大量待测量容器，也能够给每个容器装备超声单元1。于是，在需要情况下可以连接和再次断开电子设备5。

图4以示意性剖视图示出了例如在图1至图3的超声换能器1的超声单元6中的压电元件2和盖板7的示例性厚度比。

压电元件2的厚度t₂例如为0.9mm。直径D₂例如为15mm。盖板7的厚度t₇例如为0.1mm。直径D₇例如为20mm。这里忽略粘接层9。直径在这里未按比例再现。

在当前情况下，压电元件2被构造为在由压电元件2和盖板7组成的系统的厚度振荡模式下运行，特别是在厚度谐振频率下运行。因此，利用了当平行于厚度方向施加具有场强的电压时压电元件2在厚度方向、即这里所示的垂直方向上的膨胀（d33效应）。在压电元件2和盖板7中产生平面声波，该平面声波垂直于盖板7的主表面传播。

在盖板7和压电元件2的声阻抗相似的情况下，盖板7的作用与压电元件的延长一样，但没有压电特性。因此，盖板7的厚度t₇用于精调超声单元6的最终谐振频率。特别地，可以预给定期望的运行频率，例如2MHz。然后选择压电元件2和盖板7的总厚度，使得厚度振荡处于谐振状态。在这种情况下，特别是在厚度谐振频率下，超声单元特别有效地运行。

对于均匀的材料，可以推导出声速v、频率f和所产生的声振荡的波长λ之间的以下关系：v=f*λ。对于由压电元件2的压电材料和盖板7的材料组成的复合结构，可以根据整个系统的等效声速而确定波长λ。例如，在由压电元件2和盖板7组成的整个系统中的等效声速v=4000m/s的情况下，在运行频率为2MHz时波长λ=4mm。因此在最佳情况下，压电元件2和盖板7的总厚度为λ/2＝2mm。

例如，对于所选择的厚度（压电元件0.9mm；盖板0.1mm），谐振频率为2MHz。如果厚度增大，例如增大到2mm的总厚度，则谐振频率例如为1MHz。

为了获得尽可能清晰的谐振频率，压电元件2的直径D₂与其厚度t₂的比例例如选择为10:1或15:1或更高，例如20:1。由此，在比例为15:1的情况下，当厚度为1mm时直径例如为15mm，当厚度为2mm时直径为30mm。

盖板7的厚度可以被最小化。例如，盖板7的厚度与压电元件的厚度的比例为1:5或更小。在所示实施方式中，厚度为1:9。特别地，厚度可以是50μm或甚至更小，这取决于为了尽可能少地影响超声换能器1的压电特性并且尽可能不受干扰地将声振荡传递到外部而需要的鲁棒性。然而，即使选择了0.1mm的厚度，该布置也显示出清楚限定的2MHz的谐振频率。这特别是通过盖板7的小厚度以及通过对应地减小压电元件2的厚度以补偿盖板7的厚度来实现。

超声单元6的谐振频率较不容易受到干扰。特别地，所述谐振频率不会由于所选择的装配类型而改变，特别是当力作用在超声单元6的侧面或下侧上时。声信号仅从超声单元6的表面向外传递，而其他侧则被构造为声学无源的。

图5示出了超声换能器1用于测量容器15中液体14的液位的用途。

超声单元6可以固定在容器15的下侧16上。例如，超声单元6借助于粘接带或借助于也可用作声耦合材料的粘合剂而被固定在容器上。特别是在使用粘接带时，为了改善声振荡的传递可以在超声单元6与容器15之间布置声适配材料，例如凝胶。超声单元6将电信号转换成声信号17，该声信号17通过液体14向上传播。特别地，超声单元6在与由压电元件2和盖板7组成的系统的厚度谐振频率相对应的频率下运行。根据压电元件2和盖板7的几何形状而定，所述谐振频率例如在500kHz和3MHz之间。

在与位于液体14上方的气体19（例如空气）的界面18处，信号17的一部分被反射。被反射的信号20传播回超声单元6，并且在超声单元6那里被转换成电信号。可以根据液体14中的信号传播时间和声速来确定液位，即界面18的位置。用于操控和评估的电子设备5位于用户容易接近的地点并且借助于连接线路3与超声单元6连接。

作为将超声单元6布置在容器15外部的替代，也可以将超声单元6布置在容器15内部的底部上，特别是布置在液体14中。为此，以液密方式封闭超声单元6。

当在1MHz周围的范围内（例如从800kHz到3MHz）的谐振频率下运行时，根据本发明的超声换能器特别适合于按照以下方式运行，即声信号17穿过液体14移动并在与气体19的界面18处反射。

图6A至图6C示出了超声换能器1和容器15的布置的实施方式。图6A示出了容器15的侧视图中的布置。图6B示出了来自图6A的容器15下侧附近的详细视图。图6C示出了容器15的下侧16视角的详细视图。

容器15例如是标准形状的桶，其例如具有210 l的容积。容器15例如由塑料制成。容器15布置在载体23上，特别是在运货板21上。

由于超声单元6的小尺寸和超声单元6与电子设备5的分离，超声单元6可以布置在容器的下侧上并在此布置在狭窄界定的空间区域（例如小壁龛）中。如图6D中可见，超声单元6布置在运货板的搁板之间。

连接线路3被构造得这样薄，使得连接线路3穿过运货板21的间隙引导至电子设备5。电子设备5布置在容器15的侧面22上并且因此对于用户而言容易够到。

图7示出了超声换能器1在容器15上的类似布置，其中这里是所谓的IBC容器（“Intermediate Bulk Container（中型散装容器）”）。这种容器15被构造为长方体并且具有例如500升到3000升的容积。容器15具有塑料壁，并被金属型材框架包围。容器15同样布置在运货板21上。

图8示出了超声换能器1在容器15上的另一布置。容器15布置在载体23上。载体23例如具有用于容器15的容纳部。它也可以简单地是平板。超声单元6布置在容器15的下侧上并且仅通过容器15的重量固定在其位置中。连接线路3在容器15的下侧和侧面上引导至电子设备5。

这种布置非常适合较小的容器15，例如容积为几升的容器。如果容器15是空的，则可以简单地由满的容器对其替换，其中在更换时超声单元6保留在载体23上。

图9A和图9B示出了超声换能器1和容器15的布置的另一实施方式。这里例如是标准形状的商业上通用的桶，其例如具有210 l的容积。

在这种布置中，容器15没有布置在载体上，而是简单地立在平面的地面上。容器15在其下侧16上在其壁中具有凹陷24。超声单元6布置在该凹陷中，例如粘接在容器15上。凹陷24可以只有几毫米深，然而这足以将小型超声单元6完全布置在凹陷24中，从而容器15不会对超声单元6施加任何重力。

连接线路3沿着下侧16穿过凹陷24引导至容器15的侧面22并与安装在那里的电子设备5连接。

在将超声单元6固定在容器15上时，超声单元6的发射侧与容器15的表面之间的声耦合可以通过使用具有良好声耦合的凝胶、粘合剂或聚合物垫来优化。

附图标记列表

1 超声换能器

2 压电元件

3 连接线路

4 外壳

5 控制和/或评估电子设备

6 超声单元

7 盖板

8 发射侧

9 粘接层

10 下侧

11 背侧结构

12 开口

13 附加元件

14 液体

15 容器

16 容器下侧

17 波

18 界面

19 气体

20 经反射的波

21 运货板

22 侧面

23 载体

24 凹陷

25 侧部

t 外壳厚度

D 外壳直径

t₇ 盖板厚度

t₂ 压电元件厚度

D₇ 盖板直径

D₂ 压电元件直径。

Claims (21)

1.超声换能器，具有：

带有外壳（4）的超声单元（6），压电元件（2）布置在所述外壳（4）中，其中所述超声单元（6）被构造为以厚度振荡模式运行；以及

至少一个电连接线路（3），所述电连接线路从所述外壳（4）中引出，其中所述连接线路（3）被构造为连接到与所述超声单元（6）分开布置的控制和/或评估电子设备（5）。

2.根据权利要求1所述的超声换能器，其中，所述压电元件（2）固定在所述外壳（4）的盖板（7）上，并且所述超声单元（6）被构造为在厚度振荡模式中以由压电元件（2）和盖板（7）组成的系统的谐振的方式运行。

3.根据前述权利要求中任一项所述的超声换能器，其中，所述外壳（4）具有盖板（7），其中所述压电元件固定在所述盖板（7）上并且所述连接线路（3）在侧面从所述外壳（4）中引出。

4.根据前述权利要求中任一项所述的超声换能器，其中，所述外壳（4）具有圆盘形的外部几何形状。

5.根据前述权利要求中任一项所述的超声换能器，其中，所述超声单元（6）的厚度最多是所述压电元件（2）的两倍。

6.根据前述权利要求中任一项所述的超声换能器，其中，所述连接线路（3）被构造为同轴电缆的形式。

7.根据前述权利要求中任一项所述的超声换能器，其中，所述压电元件固定在所述外壳（4）的盖板（7）上，所述盖板被构造为将所述压电元件（2）的厚度振荡向外传导。

8.根据前述权利要求中任一项所述的超声换能器，其中，所述盖板（7）被构造为钢板。

9.根据前述权利要求中任一项所述的超声换能器，其中，所述压电元件（2）的厚度（t₂）和所述盖板（7）的厚度（t₇）被选择为使得在从500kHz到3MHz的范围内的预给定运行频率下产生以厚度谐振方式进行的振荡。

10.根据前述权利要求中任一项所述的超声换能器，其中，所述压电元件（2）的厚度（t₂）大于所述盖板（7）的厚度（t₇）。

11.根据前述权利要求中任一项所述的超声换能器，其中，所述超声单元（6）具有最多5mm的厚度和最多5cm的直径。

12.根据前述权利要求中任一项所述的超声换能器用于测量容器（15）中液体的液位的用途。

13.根据前述权利要求中任一项所述的超声换能器和容器（15）的布置，其中所述超声单元（6）布置在所述容器（15）的下侧（16）上。

14.根据权利要求13所述的布置，其中，控制和/或评估电子设备（5）与连接线路（3）连接，其中所述控制和/或评估电子设备（5）被构造为紧凑的电子设备单元并且布置在所述容器（15）的侧面（22）上。

15.根据权利要求13或14中任一项所述的布置，其中，所述超声单元（6）借助于粘合剂或粘接带固定在所述容器（15）上。

16.根据权利要求13至14中任一项所述的布置，其中，所述超声单元（6）仅通过所述容器（15）的重量被固定在自身的位置上。

17.用于运行根据权利要求1至11中任一项所述的超声换能器的方法，其中所述超声换能器（1）以厚度振荡模式运行。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述压电元件（2）固定在所述外壳（4）的盖板（7）上，并且其中，所述超声换能器（1）以由压电元件（2）和盖板（7）组成的系统的谐振的方式运行。

19.根据权利要求17或18中任一项所述的方法，其中，所述超声换能器（1）在从500kHz到3MHz的范围内的频率下运行。

20.用于制造超声单元的方法，其中预给定运行频率并且提供具有用于以厚度振荡模式运行的厚度（t₂）的压电元件（2），其中所述压电元件（2）固定在盖板（7）上，并且其中改变所述盖板（7）的厚度（t₇），直到在预给定的运行频率下实现以谐振方式进行的厚度振荡为止。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，改变所述盖板的厚度（t₇），直到在所述预给定的运行频率下实现以由所述压电元件（2）和所述盖板（7）组成的系统的谐振的方式进行的厚度振荡为止。

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