DE102008011682A1 - Vorrichtung zur Messung der Druckverteilung auf einem Bauteil - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Druckverteilung auf einem Bauteil, umfassend eine Schicht aus einem Wandlermaterial (3), das Schwingungen in ein elektrisches Signal umwandelt, wobei das Wandlermaterial (3) mit mindestens einer Basiselektrode (5) verbunden ist. Das Wandlermaterial (3) ist weiterhin mit mindestens zwei Gegenelektroden (7) verbunden, wobei die mindestens eine Basiselektrode (5) und jeweils eine Gegenelektrode (7) zusammen mit dem Wandlermaterial (3) jeweils ein Sensorelement bilden. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung der Druckverteilung auf eine Oberfläche eines Bauteils unter Verwendung der Vorrichtung, wobei das Bauteil zumindest teilweise in ein Ultraschallbad eingetaucht ist und die Vorrichtung (1) zur Messung auf das Bauteil aufgebracht wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Druckverteilung auf einem Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Messung der Druckverteilung auf einer Oberfläche eines Bauteils unter Verwendung der Vorrichtung.
  • Die Messung der Druckverteilung auf einem Bauteil kann zum Beispiel für die Bewertung der Reinigungswirkung auf Oberflächen, beispielsweise bei der ultraschallunterstützten Tauchreinigung, eingesetzt werden. Bei der ultraschallunterstützten Tauchreinigung wird mit Ultraschallwandlern hochenergetischer Ultraschall in einer Reinigungswanne eingebracht. Es bildet sich ein stehendes Wellenfeld aus, bei dem es in den Zonen maximaler Druckamplitude zur Ausbildung von Kavitation kommt. Die Kavitation und die daraus resultierende Oberflächenerosion liefern den bedeutendsten Effekt bei der Reinigung. Der so entstehende kavitationsbedingte Reinigungseffekt korreliert dabei mit der Schalldruckverteilung auf der Bauteiloberfläche.
  • Der Schalldruck in Flüssigkeiten wird üblicherweise mit Hydrophonen gemessen. Diese wandeln das akustische Eingangssignal in eine elektrische Messgröße um. Die Bauform der Hydrophone ist dabei an das jeweilige Anwendungsspektrum angepasst. Am häufigsten werden zylindrische oder kugelförmige Bauformen verwendet. Jedoch ist es auch möglich, zum Beispiel Membranhydrophone einzusetzen. Als Sensormaterialien werden üblicherweise Piezokeramiken oder Piezofolien verwendet.
  • Zur Messung werden die Hydrophone in das zu vermessende Fluid eingetaucht und verfahren. Eine Messung der Schalldruckverteilung auf der Oberfläche eines Körpers ist jedoch nicht möglich. Die geometrischen Abmessungen stellen die Grenze der Annäherung des akustischen Zentrums an die Oberfläche dar. Weiterhin kommt es durch akustische Refle xion zwischen Hydrophon und Grenzflächen zu Wechselwirkungen im Schallfeld und somit zu Messwertverfälschungen.
  • Derzeit wird die Druckverteilung im Reinigungsbad ohne Bauteileinbringung vermessen. Diese werden mit den Ergebnissen der Reinigungswirkung auf Bauteilen verglichen. Nachteil des Verfahrens ist es jedoch, dass eine Schallfeldveränderung durch Bauteilbeladung ebenso wie direkt an der Oberfläche wirkende Effekte durch Schallreflexion vernachlässigt werden.
  • Bekannt ist es weiterhin, zum Beispiel zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit in Rohren, Ultraschallwandler einzusetzen. Diese umfassen im Allgemeinen einen Sender und einen Empfänger und werden außerhalb der Rohrleitung an deren Wandung positioniert. Ein derartiger Wandler ist beispielsweise in US 5,460,047 beschrieben. Im Allgemeinen sendet ein derartiger Wandler Ultraschallsignale aus und empfangt reflektierte Signale. Hieraus lässt sich auf die Strömungsgeschwindigkeit schließen. Ein solcher Ultraschallwandler eignet sich jedoch nicht zur Messung der Druckverteilung auf einem Bauteil, insbesondere wenn dieses in ein Ultraschallbad eingetaucht ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Druckverteilung auf einem Bauteil, umfassend eine Schicht aus einem Wandlermaterial, das Schwingungen in ein elektrisches Signal umwandelt, wobei das Wandlermaterial mit mindestens einer Basiselektrode verbunden ist. Das Wandlermaterial ist weiterhin mit mindestens zwei Gegenelektroden verbunden, wobei die mindestens eine Basiselektrode und jeweils eine Gegenelektrode zusammen mit dem Wandlermaterial ein Sensorelement bilden. Aufgrund der mindestens zwei Gegenelektroden werden so mindestens zwei Sensorelemente gebildet. Der Aufbau der Vorrichtung erlaubt eine lokal aufgelöste Messung der Druckverteilung auf einer Bauteiloberfläche. Hierdurch kann eine direkte Korrelation zur Reinigungswirkung hergestellt werden, wenn die Vorrichtung zur Messung auf einem Bauteil in einem ultraschallunterstützten Reinigungsbad eingesetzt wird. Zum einen lässt sich die Vorrichtung zur Ableitung allgemein gültiger Zusammenhänge von Schallfeld und Reinigungswirkung nutzen. Weiterhin bietet sie auch die Möglichkeit, auf Bauteilen im Fertigungsprozess zur Prozesskontrolle verwendet zu werden.
  • Die Gegenelektroden können in jeder beliebigen Verteilung angeordnet sein. Bevorzugt werden die Gegenelektroden jedoch in Reihen angeordnet. Eine solche Anordnung, insbe sondere mit äquidistantem Abstand der Gegenelektroden bietet Vorteile bei der Auswertung.
  • Zur Erhöhung der Beständigkeit gegenüber Kavitationserosion ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung weiterhin eine Schutzschicht umfasst, die zur Umgebung hin freiliegende Teile des Wandermaterials, der mindestens einen Basiselektrode und/oder der Gegenelektroden abdeckt. Als Material für die Schutzschicht eignet sich jedes beliebige, dem Fachmann bekannte für eine entsprechende Schutzschicht geeignete Material. Das Aufbringungsverfahren wird entsprechend dem Material gewählt. Geeignet sind insbesondere akustisch angepasste Materialien mit einem geringen E-Modul. Besonders bevorzugt ist die Schutzschicht eine Beschichtung aus gegebenenfalls substituierten Poly-p-xylylen oder Silikonkautschuk.
  • Wenn zur Beschichtung gegebenenfalls substituiertes Poly-p-xylylen eingesetzt wird, so wird bevorzugt nicht substituiertes Poly-p-xylylen eingesetzt. Alternativ ist es jedoch möglich, zum Beispiel Halogen-substituiertes Poly-p-xylylen einzusetzen. Wenn Halogensubstituiertes Poly-p-xylylen eingesetzt wird, so ist Chlor-substituiertes Poly-p-xylylen besonders bevorzugt. Gegebenenfalls substituiertes Poly-p-xylylen wird zum Beispiel unter dem Handelsnamen Parylene® vertrieben. Das Aufbringen des gegebenenfalls substituierten Poly-p-xylylen erfolgt im Allgemeinen durch eine Dampfphasenabscheidung.
  • Bei Verwendung von Silikonkautschuk als Beschichtungsmaterial eignet sich jedes, dem Fachmann bekannte Verfahren, mit dem Silikonkautschuk aufgebracht werden kann.
  • In einer Ausführungsform sind die Gegenelektroden einer gemeinsamen Basiselektrode zugeordnet. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass zum Beispiel jeder Gegenelektrode eine Basiselektrode zugeordnet ist. Weiterhin ist es auch möglich, insbesondere bei mehr als zwei Gegenelektroden, dass jeweils mindestens zwei Gegenelektroden einer Basiselektrode zugeordnet sind. So ist es zum Beispiel möglich, wenn die Gegenelektroden in mehreren Reihen angeordnet sind, dass jeweils eine Reihe Gegenelektroden einer Basiselektrode zugeordnet ist. Es ist aber auch jede beliebige andere geeignete Zuordnung von Gegenelektroden zu Basiselektroden denkbar, wobei jeweils eine beliebige Anzahl an Gegenelektroden einer Basiselektrode zugeordnet ist. Hierbei kann die Anzahl der Gegenelektroden, die einer Basiselektrode zugeordnet sind, unterschiedlich sein. Bevorzugt ist es jedoch, wenn bei mehreren Gegenelektroden und mehreren Basiselektroden jeweils die gleiche Anzahl an Gegenelektroden einer Basiselektrode zugeordnet ist.
  • Besonders bevorzugt ist jedoch die Verwendung einer gemeinsamen Basiselektrode. Hierdurch lässt sich ein Offset der Sensorelemente definiert verhindern. Jedoch können zum Beispiel insbesondere bei geringen Elektrodengrößen, insbesondere wenn die Elektrodengröße λ/10 unterschreitet, wobei λ die zu detektierende Wellenlänge ist, Einzelbasiselektroden besser geeignet sein, da in diesem Fall Streufeldeinflüsse minimiert werden.
  • Um die mindestens eine Basiselektrode und die mindestens zwei Gegenelektroden mit dem Wandlermaterial zu verbinden, ist es zum Beispiel möglich, mindestens eine Basiselektrode und/oder mindestens eine Gegenelektrode auf einer Leiterplatte auszubilden und die Leiterplatte mit dem Wandlermaterial zu verbinden. Das Ausbilden der mindestens einen Basiselektrode beziehungsweise der mindestens einen Gegenelektrode auf der Leiterplatte erfolgt nach einem beliebigen, dem Fachmann bekannten Verfahren zur Strukturierung von Leiterplatten. Derartige Leiterplatten umfassen im Allgemeinen eine elektrisch isolierende Trägerschicht, auf der eine elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht ist. Die mindestens eine Gegenelektrode beziehungsweise mindestens eine Basiselektrode wird dann aus der elektrisch leitfähigen Schicht strukturiert. Dies erfolgt zum Beispiel durch Ätzverfahren, Photoresistverfahren oder Druckverfahren.
  • Alternativ ist es auch möglich, dass mindestens eine Basiselektrode und/oder mindestens eine Gegenelektrode direkt auf dem Wandlermaterial aufgebracht ist. Das Aufbringen kann zum Beispiel durch ein Physical Vapor Deposition(PVD)-Verfahren erfolgen. Hierbei wird geeignetes Elektrodenmaterial auf das Wandlermaterial aufgedampft. Als Elektrodenmaterial wird typischerweise Kupfer, Silber, Aluminium oder Gold eingesetzt.
  • Weiterhin ist es zum Beispiel möglich, die mindestens eine Basiselektrode auf einer Leiterplatte auszubilden, die mit dem Wandlermaterial verbunden ist und die Gegenelektroden direkt auf das Wandlermaterial aufzubringen. Alternativ können selbstverständlich auch die Gegenelektroden auf einer Leiterplatte strukturiert sein, die mit dem Wandlermaterial verbunden ist, und die mindestens eine Basiselektrode direkt auf das Wandlermaterial aufgebracht sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass nur ein Teil der Basiselektroden, wenn mehr als eine Basiselektrode verwendet wird, oder ein Teil der Gegenelektroden auf einer Leiterplatte ausgebildet werden und die übrigen direkt auf das Wandlermaterial aufgebracht werden. Neben dem direkten Aufbringen der Elektroden auf das Wandlermaterial beziehungsweise dem Ausbilden der Elektroden auf einer Leiterplatte, die mit dem Wandlermaterial verbunden ist, ist es selbstverständlich auch möglich, dass die mindestens eine Basiselektrode und die mindestens zwei Gegenelektroden auf jede beliebige andere, dem Fachmann bekannte Weise mit dem Wandlermaterial verbunden werden.
  • Um mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Messdaten erfassen und auswerten zu können, werden üblicherweise durch jeweils eine Gegenelektrode und die Basiselektrode gebildete Sensorelemente mit einer Auswerteeinheit verbunden. Die Verbindung mit der Auswerteeinheit kann zum Beispiel über einen Funksender erfolgen. Eine hinreichende Verstärkung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die von den Sensorelementen erfassten Daten zunächst einer Zwischenverstärkung zugeführt werden und von dieser zu einem geeigneten Auswertegerät. Bevorzugt werden die Sensorelemente jedoch mit der Auswerteeinheit durch geschirmte Leitungen verbunden. Durch das Schirmen der Leitungen wird vermieden, dass sich die durch die Leitungen übertragenen Signale gegenseitig beeinflussen.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Messung der Druckverteilung auf einer Oberfläche eines Bauteils unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Bauteil ist zumindest teilweise in ein Ultraschallbad eingetaucht und die Vorrichtung wird zur Messung auf das Bauteil aufgebracht. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich die Druckverteilung und spektrale Druckanteile, wie harmonische und subharmonische Druckanteile, auf der Oberfläche des Bauteils lokal aufgelöst messen. Hierdurch kann eine direkte Korrelation zur Reinigungswirkung hergestellt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren aufgrund der auf die Oberfläche des Bauteils aufgebrachten Vorrichtung auch die Schallfeldbeeinflussung durch das Bauteil berücksichtigt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung liefert die lokale Verteilung über der Oberfläche. Hierdurch ist eine direkte Korrelationsuntersuchung von Reinigungswirkung und Druckverteilung möglich.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens werden Messsignale von einzelnen durch jeweils eine Gegenelektrode und die Basiselektrode gebildeten Sensorelementen seriell oder in Datenblöcke gegliedert erfasst.
  • In einer alternativen, bevorzugten Ausführungsform werden Messsignale von einzelnen durch jeweils eine Gegenelektrode und die Basiselektrode gebildeten Sensorelementen simultan erfasst. Vorteile des simultanen Erfassens der Messsignale ist, dass eine Messsignalkorrelation bei identischem Eingangssignal ermöglicht wird.
  • Die von den jeweils durch eine Gegenelektrode und die Basiselektrode gebildeten Sensorelementen erfassten Daten werden gegebenenfalls nach einer Zwischenverstärkung an eine Auswerteeinheit übertragen. Als Auswerteeinheit eignet sich zum Beispiel ein PC.
  • Die durch das erfindungsgemäße Verfahren ermittelten Messsignale können zum Beispiel mit Reinigungsuntersuchungen verglichen werden. Anhand der Verteilung der Schalldruckamplitude, aber auch anhand von Effekten im Frequenzspektrum des Druckes können reinigungswirksame Mechanismen auf Oberflächen quantifiziert werden.
  • Auf Probekörper oder Realbauteile aufgebracht, können die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren in Reinigungsanlagen zum Beispiel in der Fertigung eingesetzt werden. Hierdurch können die Reinigungsbedingungen direkt und ohne Prozessbeeinflussung überwacht werden. Auf diese Weise wird auch eine Prozessüberwachung ermöglicht.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer möglichen Positionierung der Gegenelektroden.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäße ausgebildeten Vorrichtung.
  • Eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung 1 umfasst eine Schicht aus einem Wandlermaterial 3. Das Wandlermaterial 3 dient zur Übertragung akustischer/mechanischer Größen in ein elektrisches Messsignal. Vorzugsweise wird als Wandlermaterial ein piezoelektrisches oder ferroelektrisches Material verwendet. Dies sind zum Beispiel polarisierte PVDF-Folien, polarisierte zellulare Polymerfilme, beispielsweise aus Polypropylen (PP) oder Polytetrafluorethylen (PTFE). Bevorzugt wird als Wandlermaterial polarisierte PVDF-Folie oder ein polarisierter zellularer Polymerfilm verwendet. In der hier dargestellten Ausführungsform ist das Wandlermaterial 3 auf einer Seite mit einer Basiselektrode 5 verbunden. An der der Basiselektrode 5 gegenüberliegenden Seite ist das Wandlermaterial 3 mit mindestens zwei Gegenelektroden 7 verbunden. Neben der hier dargestellten Ausführungsform, bei der nur eine Basiselektrode 5 mit dem Wandlermaterial 3 verbunden ist, ist es alternativ auch möglich, dass zum Beispiel jeder Gegenelektrode 7 eine Basiselektrode 5 zugeordnet ist. Weiterhin ist es auch möglich, insbesondere bei mehr als zwei Gegenelektroden 7, dass jeweils mehrere Gegenelektroden 7 mit einer Basiselektrode 5 verbunden sind. So ist es zum Beispiel möglich, die Gegenelektroden 7 in mehreren Reihen einzuordnen und jede Reihe mit einer Basiselektrode 5 zu versehen.
  • Die Gegenelektroden 7 sind in der hier dargestellten Ausführungsform auf einer Leiterplatte 9 strukturiert. Die Strukturierung der Leiterplatte 9 zur Ausbildung der Gegenelektroden 7 kann dabei durch jedes beliebige, dem Fachmann bekannte Verfahren erfolgen. Üblicherweise verwendete Verfahren, zur Strukturierung von Leiterplatten, sind zum Beispiel Ätzverfahren, Photoresist-Verfahren oder Druckverfahren. Geeignete Verfahren zur Strukturierung einer Leiterplatte 9 sind dem Fachmann bekannt.
  • Die Gegenelektroden 7 sind haftfest mit der Schicht aus dem Wandlermaterial 3 verbunden. Die Verbindung der Gegenelektroden 7 mit der Schicht aus dem Wandlermaterial 3 erfolgt zum Beispiel durch Aufdampfen der Elektrodenstruktur, beispielsweise durch ein PVD(Physical Vapor Deposition)-Verfahren, oder Verkleben mit einem leitfähigen oder alternativ auch mit einem nicht leitenden Kleber.
  • Das Aufbringen der Basiselektrode 5 auf das Wandlermaterial 3 kann beispielsweise ebenfalls durch Strukturieren einer Leiterplatte und Verbinden mit dem Wandlermaterial 3 erfolgen. Alternativ ist es auch möglich, die Basiselektrode 5 direkt auf das Wandlermaterial 3 aufzubringen. So ist es zum Beispiel möglich, die Basiselektrode 5 durch ein PVD-Verfahren direkt auf das Wandlermaterial 3 aufzubringen. Wenn die Gegenelektroden 7 nicht auf einer Leiterplatte 9 strukturiert werden, so ist es alternativ auch möglich, die Gegenelektroden 7 direkt auf das Wandlermaterial 3 aufzubringen. Dies kann wie bei der Basiselektrode 5 ebenfalls zum Beispiel durch ein PVD-Verfahren erfolgen.
  • Um die Beständigkeit der Vorrichtung 1 gegenüber Kavitationserosion zu erhöhen, ist bei der in 1 dargestellten Ausführungsform eine Schutzschicht 11 vorgesehen, die die Basiselektrode 5, die Schicht aus dem Wandlermaterial 3 und die Gegenelektroden 7 umschließt. Als Material für die Schutzschicht eignen sich zum Beispiel gegebenenfalls substituiertes Poly-p-xylylen oder Silkonkautschuk. Auch jedes beliebige andere, dem Fachmann bekannte Material, das sich für eine Schutzschicht 11 eignet, kann verwendet werden. Das Verfahren, mit dem die Schutzschicht 11 aufgebracht wird, ist abhängig vom eingesetzten Material. So wird zum Beispiel eine Schutzschicht aus gegebenenfalls substituiertem Poly-p-xylylen vorzugsweise durch eine Dampfphasenabscheidung aufgebracht.
  • Zur besseren Handhabbarkeit der Vorrichtung 1 wird der durch Leiterplatte 9, Gegenelektroden 7, Schicht aus Wandlermaterial 3, Basiselektrode 5 und Schutzschicht 11 gebildete Sensoraufbau mit einem Grundkörper 13 verbunden. Zur Verbindung des Sensoraufbaus mit dem Grundkörper 13 eignet sich jedes beliebige, dem Fachmann bekannte Verfahren. So ist es zum Beispiel möglich, den Sensoraufbau lösbar mit dem Grundkörper 13 zu verbinden. Ein geeignetes Verfahren ist zum Beispiel Verschrauben des Sensoraufbaus mit dem Grundkörper 13. Alternativ ist jedoch eine feste Verbindung von Sensoraufbau und Grundkörper 13 möglich. So ist es zum Beispiel möglich, durch eine Klemmverbindung, eine Klebverbindung oder auch eine beliebige andere fest haftende Verbindung den Grundkörper 13 mit dem Sensoraufbau zu verbinden.
  • In 2 ist eine Möglichkeit der Positionierung des Sensoraufbaus auf dem Grundkörper und eine mögliche Anordnung der Gegenelektroden dargestellt.
  • Die Gegenelektroden 7 können zum Beispiel, wie in 2 dargestellt, in zwei Reihen zu je zwei Elektroden angeordnet sein. Neben der hier dargestellten Anordnung ist aber auch jede beliebige Anordnung der Gegenelektroden 7 möglich. So können diese zum Beispiel in beliebiger ungeordneter Anordnung angeordnet sein. Auch ist es möglich, mehr als vier Gegenelektroden 7 vorzusehen. Diese können dann in zwei oder mehr Reihen zu jeweils einer gleichen oder auch in unterschiedlicher Anzahl angeordnet sein.
  • Zur Erfassung von Messsignalen ist jede Gegenelektrode 7 mit einer Signalleitung 15 verbunden. Die Signalleitungen 15 können zum Beispiel in Form einer Leiterbahnstruktur auf einer Leiterplatte ausgebildet sein. Alternativ ist es auch möglich, dass die Signalleitungen 15 zum Beispiel Kabel aus einem elektrisch leitfähigen Material sind. Um zu vermeiden, dass sich die durch die Signalleitungen 15 übertragenen Signale gegenseitig beeinflussen, ist es bevorzugt, wenn die Signalleitungen 15 geschirmt sind. Das Abschirmen kann auf jede beliebige, dem Fachmann bekannte Weise erfolgen.
  • In der hier dargestellten Anordnung mit vier Gegenelektroden 7 weist das Wandlermaterial 3 eine quadratische Grundfläche auf. Neben der hier dargestellten quadratischen Grundfläche kann das Wandlermaterial 3 aber auch jede beliebige andere Grundfläche aufweisen. So kann diese zum Beispiel rund, oval oder eckig mit einer beliebigen Anzahl an Ecken sein. Bevorzugt ist die Grundfläche des Wandlermaterials 3 doch rund oder viereckig.
  • Der Grundkörper 13 ist in der hier dargestellten Ausführungsform in Form eines Quaders ausgebildet, auf dem die Leiterplatte 9 aufgebracht ist. Der Grundkörper 13 kann aber auch jede beliebige andere Form aufweisen. Zur Anpassung an verschiedene Grundkörper kann die Leiterplatte 9 flexibel ausgeführt sein. Bevorzugt entspricht die Grundfläche des Grundkörpers 13 der Form der Leiterplatte 9, wobei die Fläche des Grundkörpers 13 die der Leiterplatte 9 vorzugsweise an allen Seiten überragt. Insbesondere dann, wenn nur einzelne Oberflächenbereiche zu bewerten sind, kann der Sensoraufbau bzw. die Leiterplatte 9 den Grundkörper 13 auch nur partiell abdecken.
  • Um die von den Gegenelektroden 7, der Basiselektrode 5 und dem Wandlermaterial 3 gebildeten, von den Sensorelementen aufgenommenen Messsignale zu verarbeiten und auszuwerten, sind die Signalleitungen 15 mit einer hier nicht dargestellten Auswerteeinheit verbunden. Zur besseren Übertragung der Messsignale ist es möglich, zwischen die Vorrichtung 1 und die Auswerteeinheit eine Zwischenverstärkung zu positionieren, in der die Messsignale verstärkt werden. Auch ist es möglich, die Messsignale über die Signalleitungen 15 einem Funksender zuzuführen, von dem diese zu einer geeigneten Auswerteeinheit gesendet werden. Vorteil einer Funkübertragung ist, dass die Auswerteeinheit an einen festen Standort positioniert werden kann und an unterschiedlichen Stellen Messungen durchgeführt werden können, ohne dass jedes Mal auch die Auswerteeinheit mitgeführt werden muss.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 5460047 [0006]

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Messung der Druckverteilung auf einem Bauteil, umfassend eine Schicht aus einem Wandlermaterial (3), das Schwingungen in ein elektrisches Signal umwandelt, wobei das Wandlermaterial (3) mit mindestens einer Basiselektrode (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandlermaterial (3) weiterhin mit mindestens zwei Gegenelektroden (7) verbunden ist, wobei die mindestens eine Basiselektrode (5) und jeweils eine Gegenelektrode (7) zusammen mit dem Wandlermaterial (3) jeweils ein Sensorelement bilden.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektroden (7) in Reihen angeordnet sind.
  3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Schutzschicht (11) umfasst ist, die zur Umgebung hin freiliegende Teile des Wandlermaterials (3), der mindestens einen Basiselektrode (5) und/oder der Gegenelektroden (7) abdeckt.
  4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (11) eine Beschichtung aus einem akustisch angepassten Material mit geringem E-Modul, vorzugsweise aus gegebenenfalls substituiertem Poly-p-xylylen oder Silikonkautschuk, ist.
  5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenelektroden (7) einer gemeinsamen Basiselektrode (5) zugeordnet sind.
  6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Gegenelektrode (7) eine Basiselektrode (5) zugeordnet ist.
  7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Basiselektrode (5) und/oder mindestens eine Gegenelektrode (7) auf einer Leiterplatte (9) ausgebildet ist und die Leiterplatte (9) mit dem Wandlermaterial (3) verbunden ist.
  8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Basiselektrode (5) und/oder mindestens eine Gegenelektrode (7) direkt auf dem Wandlermaterial (3) aufgebracht sind.
  9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch jeweils eine Gegenelektrode (7) und die Basiselektrode (5) gebildete Sensorelemente mit einer Auswerteeinheit verbunden sind.
  10. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente mit der Auswerteeinheit durch geschirmte Leitungen (15) verbunden sind.
  11. Verfahren zur Messung der Druckverteilung auf einer Oberfläche eines Bauteils unter Verwendung einer Vorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Bauteil zumindest teilweise in ein Ultraschallbad eingetaucht ist und die Vorrichtung zur Messung auf das Bauteil aufgebracht wird.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Messsignale von einzelnen durch jeweils eine Gegenelektrode (7) und eine Basiselektrode (5) gebildeten Sensorelementen seriell oder in Datenblöcke gegliedert erfasst werden.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Messsignale von einzelnen durch jeweils eine Gegenelektrode (7) und eine Basiselektrode (5) gebildeten Sensorelementen simultan erfasst werden.
  14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die von den durch jeweils eine Gegenelektrode (7) und eine Basiselektrode (5) gebildeten Sensorelementen erfassten Daten gegebenenfalls nach einer Zwischenverstärkung an eine Auswerteeinheit übertragen werden.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014222346A1 (de) 2014-11-03 2016-01-21 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Sensorelements
DE102016109520A1 (de) * 2016-05-24 2017-11-30 pd2m GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Kenngröße für die Auswirkung von Kavitationen

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4445384A (en) * 1982-03-30 1984-05-01 Honeywell Inc. Piezoelectric pressure sensor
DE4132342A1 (de) * 1991-09-27 1992-03-19 Siemens Ag Ultraschall-sensor mit gitterelektrode
US5460047A (en) 1992-11-13 1995-10-24 Panametrics, Inc. Flow measurement system including ultrasonic transducers
US5663505A (en) * 1993-08-23 1997-09-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. Pressure sensor having a piezoelectric vibrator with concencentric circular electrodes
WO2006057987A1 (en) * 2004-11-22 2006-06-01 Honeywell International Inc. Disposable wireless pressure sensor with interdigital layer formed upon a piezoelectric polymer layer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4445384A (en) * 1982-03-30 1984-05-01 Honeywell Inc. Piezoelectric pressure sensor
DE4132342A1 (de) * 1991-09-27 1992-03-19 Siemens Ag Ultraschall-sensor mit gitterelektrode
US5460047A (en) 1992-11-13 1995-10-24 Panametrics, Inc. Flow measurement system including ultrasonic transducers
US5663505A (en) * 1993-08-23 1997-09-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. Pressure sensor having a piezoelectric vibrator with concencentric circular electrodes
WO2006057987A1 (en) * 2004-11-22 2006-06-01 Honeywell International Inc. Disposable wireless pressure sensor with interdigital layer formed upon a piezoelectric polymer layer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014222346A1 (de) 2014-11-03 2016-01-21 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Sensorelements
DE102016109520A1 (de) * 2016-05-24 2017-11-30 pd2m GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Kenngröße für die Auswirkung von Kavitationen

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