DE102005037724B4 - Piezoelektrischer Ultraschall-Wandler und seine Verwendung zur Bestimmung der momentanen Höhe einer Luftfeder - Google Patents

Abstract

Ultraschall-Wandler (2) zur Messung eines lichten Abstands zwischen dem Ultraschall-Wandler (2) und einem Reflektor mit Hilfe einer Ultraschall-Laufzeitmessung, wobei der Ultraschall-Wandler (2) einen zwischen zwei Elektroden (6, 8) angeordneten piezoelektrischen Wandler-Körper (4) und der Wandler-Körper (4) mindestens zwei Volumen-Bereiche (4a, 4b) aus piezo-elektrischem Halbleiter-Material aufweist, wovon nach Art einer Diode mindestens ein Bereich (4a) eine p-Dotierung und mindestens ein weiterer Bereich (4b) eine n-Dotierung aufweist, wobei der mindestens eine p-dotierte Bereich (4a) und der mindestens eine n-dotierte Bereich (4b) durch eine Grenzschicht voneinander getrennt sind, und wobei der Ultraschall-Wandler als Mehrfachwandler (2a, 2b, ...) in Gestalt eines Strich- oder eines Rastergitters ausgebildet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen aus piezoelektrischem Material bestehenden Ultraschall-Wandler zur Bestimmung des Abstands zwischen zwei Endpunkten - insbesondere zur Bestimmung der Federhöhe einer Luftfeder -, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Der zwischen zwei Endpunkten momentan gegebene (lichte) Abstand kann mit Hilfe einer Ultraschall-Laufzeitmessung bestimmt werden.
• Um für die Messung nicht zwei Ultraschall-Wandler (nämlich einen Sender und einen Empfänger) sowie die dafür erforderlichen Zuleitungen jeweils an einem der Endpunkte anbringen zu müssen, wird bevorzugt nach der Impuls/Echo-Methode verfahren, wobei an einem der Endpunkte ein Sender/Empfänger und an dem anderen Endpunkt lediglich ein Reflektor anzubringen ist.
• Die DE 198 11 982 A1 beschreibt eine derartige Laufzeitmesseinrichtung zur Bestimmung der Federhöhe in einer Kraftfahrzeug-Luftfeder.
• Um auch sehr kurze Distanzen zuverlässig bestimmen zu können, ist ein langes Nachschwingen des mit Ultraschall-Impulsen angeregten Wandlers unerwünscht. Die üblicherweise in Luftfedern verwendeten Ultraschall-Wandler aus piezo-keramischem Material weisen einen recht hohen Gütefaktor auf, was zur Folge hat, dass sie bei Anregung eine beträchtlich lange Zeitdauer nachschwingen. Deshalb sind sie zur Entfernungsbestimmung im Nahbereich vor dem als Sender dienenden Wandler weniger gut geeignet.
• Die DE 101 32 181 A1 offenbart einen frequenzabstimmbaren Resonator zur Verwendung etwa als Filterelement in einem Schwingkreis, bei dem ein Grundkörper zumindest eine halbleitende Schicht und eine piezoelektrische Schicht aufweist. Auf einander gegenüberliegenden Hauptoberflächen des Grundkörpers sind dabei Elektroden ausgebildet, die mit einer äußeren Spannung belegt werden. In Abhängigkeit von der Spannung lässt sich die Resonanzfrequenz des Grundkörpers bzw. des Resonator einstellen.
• Die DE 34 45 027 A1 offenbart eine in einem Flächenarray angeordnete Anzahl von Ultraschall-Elementarwandlern, die von einem Steuerungsgerät so angesteuert werden, dass sich ein Schallfeld mit einer speziellen Fokussierung ergibt. Damit vermeidet man die üblichen relativ breiten Nahfelder herkömmlicher einzelner Elementarwandler, was insbesondere bei Ultraschalluntersuchungen im medizinischen Bereich von Vorteil ist.
• Aufgabe der Erfindung
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Beschreibung eines Ultraschall-Wandlers mit geringem Gütefaktor und damit kurzer Abklingzeit bei impulsförmiger Anregung, so dass auch der Nahbereich vor dem Wandler einwandfrei sensiert werden kann.
• Lösung und Vorteile
• Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Im Unterschied zu herkömmlichen piezoelektrischen Wandlern, bei denen der gesamte Piezo-Block eine piezoelektrisch aktive Quelle darstellt, ist bei den erfindungsgemäßen piezoelektrischen Halbleiterdioden lediglich die Entleerungszone zwischen den um die Höhe h' voneinander beabstandeten, dotierten Bereichen als piezoelektrisch aktive Quelle anzusehen. Die elektrisch leitenden, p- und n-dotierten Bereiche sind lediglich an den piezoelektrisch aktiven Bereich der Entleerungszone schwingungstechnisch angekoppelt. Da die beidseitigen Grenzen zwischen der Entleerungszone und den p- und n-dotierten Bereichen keinen abrupten Übergang bilden sondern relativ fließend sind, ergibt sich keine stark ausgeprägte Eigenfrequenz als Dickenschwinger.
• Bei Vorversuchen hat sich herausgestellt, dass bei impulshafter Anregung ein langes Nachschwingen nicht gegeben ist. Dies führt zu einer starken Verringerung der sogenannten Blockdistanz, d. h. dem Bereich unmittelbar vor dem Schallwandler, wo Echos bei relativ langen Ausschwingvorgängen nicht erkannt werden können. Wegen der kürzeren Blockdistanz benötigt der als piezoelektrische Halbleiterdiode ausgebildete Schallwandler weniger Bauraum in Ausbreitungsrichtung des Schalls.
• Durch die Größe einer flächig ausgebildeten Dioden-Grenzschicht lässt sich die elektrische Kapazität C_cl und damit die Eigenfrequenz ν₀ des Wandlers in einem weiten Bereich vorgeben.
• Wie Vorversuche weiter gezeigt haben, lassen sich die Resonanzcharakteristik und das Nachschwingverhalten der Wandler-Diode durch unterschiedlich stark p- oder n-dotierte Bereiche des Wandler-Körpers zusätzlich beeinflussen.
• Da die elektrische Kapazität C_el der Wandler-Diode nicht nur von der Grenzschichtfläche F' sondern auch von der Dicke h' der Entleerungszone abhängt, die Dicke h' der Entleerungszone wiederum mit der Größe einer angelegten (Vor-)Spannung U funktionell verknüpft ist, lässt sich somit die Eigenfrequenz ν₀ durch Anlegen einer Spannung U beeinflussen.
• D. h.: Durch die Variabilität der Entleerungszone mit Hilfe einer angelegten Spannung U ist nicht nur die Kapazität C_el veränderbar sondern - da die erfindungsgemäße Diode einen kompletten Schwingkreis darstellt - auch die Eigenfrequenz ν₀.
• Bei Anlegen einer konstanten Vorspannung U ergibt sich wegen der Vergrößerung der Entleerungszonen-Dicke h' eine verkleinerte Kapazität C_el und damit eine vergrößerte Eigenfrequenz ν₀.
• Bei Anlegen einer Rechteckspannung springt die Eigenfrequenz ν₀ im Rhythmus der angelegten Rechteck-Frequenz vom niedrigeren zum höheren Wert und zurück usw..
• Wählt man statt des Anlegens einer konstanten (Vor-)Spannung (Gleichspannung), (wodurch sich eine entsprechende Verschiebung der effektiven Kapazität C_el und damit der Eigenfrequenz ν₀ ergibt) eine sägezahnförmige Spannung, wischt die Eigenfrequenz vom niedrigeren zum höheren Wert und zurück usw.. D. h., es ergibt sich eine entsprechende Verbreiterung der Resonanzkurve v.
• Die Verbreiterung der Resonanzkurve macht den piezo-elektrischen Dioden-Wandler für Breitbandanwendungen - z. B. zum Ausstrahlen eines Frequenzsweeps - besonders geeignet.
• Wie Vorversuche außerdem gezeigt haben, bewirkt ein angelegtes Sägezahn- oder Sinussignal nicht nur ein „Verschmieren“ der Eigenfrequenz ν₀ sondern überraschenderweise gleichzeitig eine Verringerung des Gütefaktors des als Wandler vorgesehenen Piezo-Schwingers. Damit wird der erwünscht niedrige Gütefaktor nicht nur von der Materialauswahl festgelegt sondern auch (oder ausschließlich) von der Größe der angelegten Vorspannung und/oder des angelegten Signals.
• Die Ultraschall-Baueinheit weist einen sogenannten multiplen Schallwandler (Mehrfachwandler) auf, der aus einem ein- oder zweidimensionalen Feld regelmäßig angeordneter Wandler- Elemente besteht.
• Ist der Wandler als Mehrfachwandler (statt als Einzelwandler) ausgebildet, z. B. in Gestalt eines Strich- oder Rastergitters, so besteht die Möglichkeit, die einzelnen Wandler-Elemente bzw. Wandler-Segmente jeweils separat anzusteuern. Durch Einstellung einer Zeit- oder Phasenverzögerung τ zwischen den Signalen jeweils zweier zueinander benachbarter Wandler-Elemente lässt sich ein Verschwenken des auszusendenden Strahls erzeugen.
• Bei einem eindimensionalen Feld von Wandler-Elementen (Punktreihe oder Strichgitter) ist eine eindimensionale Verschwenkbarkeit möglich. Mit Hilfe von zweidimensionalen Punktgittern kann eine räumliche Abtastung durchgeführt werden.
• Durch eine feste Phasen- bzw. Zeitdifferenz zwischen der elektrischen Ansteuerung von jeweils zwei zueinander benachbarten Wandler-Elementen kann ein bestimmter, zeitlich konstanter Strahlwinkel eingestellt werden. Bei Verwendung einer zeitlich variablen Phasen- bzw. Zeitdifferenz zwischen der elektrischen Ansteuerung von jeweils zwei zueinander benachbarten Wandler-Elementen kann der Ultraschallstrahl (die „Schallkeule“) geschwenkt werden. D. h.: Das Innere z. B. einer Luftfeder kann dynamisch abgestrahlt werden, indem der Winkel ϕ der Schallkeule kontinuierlich verändert wird. Die Herstellung als integrierter Mehrfachwandler ist problemlos möglich. Der Bauraumbedarf ist gering.
• Außer als integrierter Mehrfachwandler kann die Halbleiterdiode auch als integrierter Elektronik-Chip unter Einbeziehung einer Versorgungselektronik ausgebildet sein. Auf diese Weise können Bauraum und Kosten eingespart werden. Auch verringert sich der Verdrahtungsaufwand, wodurch sich die Störanfälligkeit reduziert.
• Die erfindungsgemäße Halbleiter-Diode, die insbesondere aus Silizium herzustellen ist, dient vorzugsweise als Ultraschall-Wandler zur Bestimmung der momentanen Höhe einer Luftfeder.
• Weiterhin lässt sich die erfindungsgemäße Ultraschall-Komponente als Einparkhilfe an einem Kraftfahrzeug verwenden.
• Die Ausbildung der erfindungsgemäßen Halbleiter-Diode als Mehrfachwandler zur Erzeugung eines verschwenkbaren Ultraschallstrahls ist zudem auch vorteilhaft einsetzbar in der medizinischen Diagnostik.
• Figurenliste
• Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
• 1a einen erfindungsgemäßen, als Einzelwandler ausgebildeten Ultraschallschwinger;
• 1b das entsprechende Ersatzschaltbild;
• 2a einen herkömmlichen, piezoelektrischen Ultraschall-Wandler;
• 2b das entsprechende Ersatzschaltbild.
• 3a/b/c zeigen jeweils eine Diode, und zwar:
• 3a ohne Vorspannung;
• 3b mit Vorspannung in p/n-Richtung; und
• 3c mit Vorspannung in n/p-Richtung.
• 4 zeigt einen gitterförmig ausgebildeten, multiplen Schallwandler;
• 5 zeigt Strahlrichtung und Wellenfront bei aufsteigender Zeitverzögerung zwischen jeweils zwei zueinander benachbarte Wandler-Elemente.
• Beschreibung
• Der herkömmliche, in 2a dargestellte Ultraschall-Wandler 202 besteht im Wesentlichen aus einem Block 204 piezo-elektrischen Materials (z. B. Piezo-Keramik oder Quarz). Der Block 204 weist die Maße: Länge, l, Breite, b, und Höhe, h, auf. Auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten ist der piezo-elektrische Block 204 mit Elektroden 206, 208 der Fläche F = 1 × b belegt.
• In dem in 2b dargestellten elektrischen Ersatzschaltbild des piezo-elektrischen Wandlers 202 bedeutet C_el die elektrische Kapazität, die sich aus den Flächen F der sich gegenüberstehenden Elektroden 206, 208, deren Abstand (Höhe h) voneinander und von der Dielektrizitätszahl ε_r des zwischen den beiden Elektroden 206, 208 befindlichen piezoelektrischen Materials 204 ergibt. C_m , L_m und R_m bedeuten jeweils das elektrische Analogon der Elastizität (E-Modul), der Masse und der inneren Reibung (Viskosität) des piezoelektrischen Wandlers 202. Bei Dickenschwingern ergibt sich die aus effektiver Kapazität C_m und effektiver Induktivität L_m zu berechnende Eigenfrequenz ν₀ des Wandlers 202 nach der Gleichung: $$v_0={\left(2\pi \right)}^{-1}{\left({\text{L}}_{\text{m}}{\text{C}}_{\text{m}}\right)}^{-1/2}\text{ mit }{v}_0={\text{c}}_0/{\mathrm{\lambda }}_0,$$

  

  wobei c₀ die Schallgeschwindigkeit innerhalb des Materials und λ₀ ein Vielfaches der doppelten Dicke (Höhe h) des Wandlers ist: λ₀ = 2nh.
• Zusätzlich oder anstatt der Eigenfrequenz als Dickenschwinger kann der Wandler 202 noch verschiedene andere Eigenfrequenzen aufweisen.
• Die miteinander in Serie geschalteten Größen C_m , L_m und R_m sind zu der elektrischen Kapazität C_el parallel geschaltet.
• Ist der effektive Widerstand R_m sehr klein (z. B. bei einem Quarzkristall), so bedeutet das einen sehr großen Gütefaktor G. Wird ein Ultraschall-Wandler hoher Güte impulshaft zu Schwingungen angeregt, so erfolgt aufgrund der geringen inneren Reibung ein nur allmählicher Abbau der Schwingungsenergie, d. h. der kurzzeitig zu Schwingungen angeregte Wandler schwingt noch eine lange Zeit nach. Für Laufzeitmessungen im Nahbereich des Wandler ist ein solcher Schwinger kaum geeignet.
• Länge, Breite und Höhe eines einzeln betrachteten Wandler-Körpers 4 eines Ultraschall-Wandlers 2 innerhalb eines erfindungsgemäßen Mehrfachwandler 2a bis 2e sind in 1a dargestellt und - wie bei dem herkömmlichen Wandler 202 - ebenfalls mit den Buchstaben 1, b und h bezeichnet. Statt aus Piezo-Keramik 204 besteht der erfindungsgemäße Wandler 2 aus piezo-elektrischem Halbleitermaterial 4. Das Volumen V = 1 × b × h dieses Halbleiterblocks 4 ist nach Art einer Flächendiode zweigeteilt, wovon der eine Teil p- und der andere Teil n-dotiert ist (p-Zone 4a, n-Zone 4b). Zwischen den beiden Zonen 4a, 4b befindet sich eine Grenzschicht der Höhe h'. Ähnlich wie ein herkömmlicher Wandler 202 ist der erfindungsgemäße piezo-elektrische Halbleiter-Block 4 an zueinander gegenüberliegenden Stirnseiten mit Elektroden 6, 8 belegt. Bei Anlegen einer (Vor-)Spannung U an die Elektroden 6, 8 vergrößert oder verkleinert sich die Dicke (Höhe h') der Grenzschicht (Sperrschicht, Entleerungszone:
• V' = F' × h') je nach Richtung der angelegten Spannung U (vgl. 3a/b/c). Da die beiden dotierten Zonen elektrisch leitend sind, die Entleerungszone jedoch nichtleitend ist, wirken die obere und die untere Begrenzung der Entleerungszone F' × h' als effektive Elektroden 6', 8'.
• Das elektrische Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen piezo-elektrischen Wandler-Diode 2 ist aus 1b ersichtlich. Der wesentliche Unterschied zu 2b besteht darin, dass sich die elektrische Kapazität C_el hier nicht aus den Flächen F der sich gegenüberstehenden Elektroden 6, 8 und deren Abstand (Höhe h) voneinander sondern aus der Fläche F' der p/n-Grenzschicht und der Dicke (Höhe h') der mit der p/n-Grenzschicht gegebenen Entleerungszone des als Diode aufgebauten Wandlers 2 ergibt.
• Die 3a zeigt eine p/n-Diode, wobei die links im Bild dargestellte Hälfte p- und die rechts dargestellte Hälfte n-dotiert ist. Zwischen dem p- und dem n-dotierten Bereich befindet sich die Grenzschicht der Fläche F' und der Höhe h'. Der untere Teil der 3a zeigt die Ladungs- (L_h ) und Spannungs-Verteilung (Uh) innerhalb der Diode.
• Bei Anlegen einer Spannung U an die Diode verändert sich die Stärke (Höhe h') der Grenzschicht je nach Polung und Größe der angelegten Spannung U. Durch die angelegte Spannung U werden die in der Grenzschicht befindlichen Elementarladungen mehr oder weniger herausgezogen. Damit wird die entleerte Grenzschicht (Entleerungszone F' · h') zum Nichtleiter. D. h.: Die Entleerungszone stellt das Volumen V' = F' · h' eines Kondensators C_el dar [schraffierte (Schnitt-)Flächen in 3a/b/c]. Die Kapazität C_el des Kondensators kann über seine effektive Dicke (Höhe h') mit Hilfe der angelegten Spannung U variiert werden. Dies ist in 1b durch einen Pfeil symbolisiert.
• Statt als Einzelwandler 2 ausgebildet zu sein, kann der Wandler 2 auch aus einem ein- oder zweidimensionalen Feld von Wandler-Elementen bzw. -Segmenten bestehen.
• Die 4 zeigt einen gitterförmigen Aufbau von stabförmigen Wandler-Segmenten 2a, 2b, ..., die hier nicht aus diskreten Bauelementen zusammengefügt sind sondern eine kompakte monolithische Einheit bilden. Dabei werden die stabförmigen Segmente 2a, 2b, .. durch linienförmiges Wegätzen der Elektrodenfläche 6 erzeugt. Zusätzlich kann der Wandler-Körper 4 ebenfalls partiell abgetragen werden, so dass eine Stab- bzw. rasterförmige Struktur nach Art von Blockschokolade entsteht.
• Die einzelnen effektiven Elektroden 6a', 6b',... der stabförmigen Wandler-Segmente 2a, 2b, ... können einzeln (individuell) mit elektrischer Vorspannung U₁ , U₂ , ... und/oder mit einem Ultraschall-Signal S₁ , S₂ , ... , d. h. einem elektrischen Signal im Ultraschall-Frequenzbereich, beaufschlagt werden.
• Wird bei der Beaufschlagung mit Ultraschall-Signalen S₁ , S₂ , ... eine aufsteigende Zeitverzögerung τ zwischen den Signalen S₁ , S₂ , ... jeweils zweier zueinander benachbarter Wandler-Elemente bzw. Wandler-Segmente 2a, 2b, ... eingestellt, so ergibt sich eine - bezogen auf die Wandler-Ebene - um den Winkel ϕ geneigte Wellenfront W (5). Da die Richtung der (Teil-)Strahlen T₁ , T₂ , ... stets senkrecht zur Wellenfont W orientiert ist, ergibt sich somit eine - bezogen auf das Lot L - um den Winkel ϕ geneigte Strahlrichtung Str.
• Bei gleichem Abstand der einzelnen Wandler-Elemente bzw. -Segmente 2a, 2b, ... voneinander und bei gleicher Zeitverzögerung bzw. Phasendifferenz τ zwischen den Signalen S₁ , S₂ ,..., die fortlaufend an jeweils zueinander benachbarte Wandler-Segmente 2a, 2b, ... angelegt werden, sind die Teilstrahlen T₁ , T₂ , ... zueinander gleichgerichtet und bilden ein insgesamt paralleles Strahlenbündel T.
• Bezugszeichenliste
• 2a/b (Stand der Technik):

202

Ultraschall-Wandler

204

piezoelektrisches Material, Block aus piezoelektrischem Material

l, b, h

Maße (Länge, Breite, Höhe) des Blocks

206, 208

Elektroden

F = 1 × b

Maße (Fläche, Länge, Breite) der Elektroden

h

Abstand der Elektroden voneinander

C_cl

elektrische Kapazität des Wandlers

(ε_r

Dielektrizitätszahl des piezoelektrischen Materials)

C_m

elektrisches Analogon der Elastizität (effektive Kapazität)

L_m

elektrisches Analogon der Masse (effektive Induktivität)

R_m

elektrisches Analogon der inneren Reibung (effektiver Widerstand) jeweils des piezoelektrischen Materials

(vo

Eigenfrequenz des Wandlers 202)

(co

Schallgeschwindigkeit innerhalb des piezoelektrischen Materials)

(λ₀

Schallwellenlänge innerhalb des piezoelektrischen Materials 204 bei Eigenfrequenz ν₀)

(G

Gütefaktor des piezoelektrischen Materials)

1a/b, 3a/b/c, 4 und 5:

2

Ultraschall-Wandler, Wandler-Diode, Einzelwandler

2a, 2b, ...

Wandler-Segment(e), Wandler-Element(e)

4

Piezo-Block, Wandler-Körper

V, l, b, h

Maße (Volumen, Länge, Breite, Höhe) des Wandler-Körpers

4a

p-dotierte Zone

4b

n-dotierte Zone

h'

Höhe (Dicke) der Grenzschicht

F'

Fläche der Grenzschicht

6; 6a, 6b, ...; 8

Elektrode(n), Einzel-Elektrode(n)

V' = F' × h'

Grenzschicht (Sperrschicht, Entleerungszone)

6', 8'

effektive Elektrode(n)

U; U₁, U₂,...

(Vor-)Spannung

C_el

elektrische Kapazität des Wandlers

L_h, U_h

Ladungs-, Spannungs-Verteilung innerhalb der Diode

S; S₁, S₂, ...

Ultraschall-Signal (elektrisches Signal im Ultraschall-Frequenzbereich)

(τ

Phasendifferenz, Zeitverzögerung zwischen den Signalen S₁, S₂, ... jeweils zweier zueinander benachbarter Wandlerelemente 2a, 2b, ...)

W

Wellenfront

ϕ

Neigung der Wellenfront

T

Strahlenbündel

T₁, T₂, ...

Teilstrahlen

L

Lot auf Wandleroberfläche

(Str

Strahlrichtung)

Claims (8)

1. Ultraschall-Wandler (2) zur Messung eines lichten Abstands zwischen dem Ultraschall-Wandler (2) und einem Reflektor mit Hilfe einer Ultraschall-Laufzeitmessung, wobei der Ultraschall-Wandler (2) einen zwischen zwei Elektroden (6, 8) angeordneten piezoelektrischen Wandler-Körper (4) und der Wandler-Körper (4) mindestens zwei Volumen-Bereiche (4a, 4b) aus piezo-elektrischem Halbleiter-Material aufweist, wovon nach Art einer Diode mindestens ein Bereich (4a) eine p-Dotierung und mindestens ein weiterer Bereich (4b) eine n-Dotierung aufweist, wobei der mindestens eine p-dotierte Bereich (4a) und der mindestens eine n-dotierte Bereich (4b) durch eine Grenzschicht voneinander getrennt sind, und wobei der Ultraschall-Wandler als Mehrfachwandler (2a, 2b, ...) in Gestalt eines Strich- oder eines Rastergitters ausgebildet ist.
2. Ultraschall-Wandler nach Anspruch 1, bei dem die zwischen dem mindestens einen p-dotierten (4a) und dem mindestens einen n-dotierten Bereich (4b) befindliche Grenzschicht eine Fläche (F') aufweist.
3. Ultraschall-Wandler nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Bereiche (4a, 4b) des Wandler-Körpers (4) unterschiedlich stark mit Elementarladungen (p oder n) dotiert sind, und/oder dass der Wandler-Körper (4) in Höhe (h) und Fläche (F) inhomogen dotiert ist.
4. Ultraschall-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem Mittel vorgesehen sind zum Anlegen einer Vorspannung (U) zur Erzeugung einer Entleerungszone (V') bestimmter Stärke (h') beidseitig der Grenzschicht.
5. Ultraschall-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem Mittel vorgesehen sind zum Anlegen bestimmter Signalformen (S): - Rechteck, Sägezahn, Sinus - zur Erzeugung einer Entleerungszone rhythmisch variabler Stärke (h').
6. Ultraschall-Wandler nach Anspruch 1 bis 5, dem eine Zeit- oder Phasenverzögerung (τ) zwischen den Signalen (S₁, S₂, ...) vorgesehen ist, die von jeweils zwei zueinander benachbarten Wandler-Elementen (2a, 2b) abgestrahlt werden.
7. Ultraschall-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Ultraschall-Wandler (2) als integrierter Elektronik-Chip unter Einbeziehung einer Versorgungselektronik ausgebildet ist.
8. Verwendung eines Ultraschall-Wandlers (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Bestimmung der momentanen Höhe einer Luftfeder.

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