DE102009002308C5 - Verfahren zum Anregen von Elektro-Akustischen Aktuatoren - Google Patents

Verfahren zum Anregen von Elektro-Akustischen Aktuatoren Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Anregen von elektro-akustischen Aktuatoren, bei dem Kamm- oder Interdigitalstrukturen zur Erzeugung von akustischen Oberflächenwellen (SAW) angeregt werden,wobei zunächst messtechnisch die frequenzabhängige Charakteristik einer den Aktuator kennzeichnenden elektrischen Größe ermittelt wird,die für die optimale Arbeitsfrequenz des Aktuators kennzeichnend ist, unddie Ermittlung solange durchgeführt wird, bis die für den Aktuator optimale Arbeitsfrequenz ermittelt ist, unddass danach der Aktuator mit der ermittelten optimalen Arbeitsfrequenz und der bestimmungsgemäßen Anregungsleistung betrieben wird,wobei während des Betriebes mit dieser optimalen Arbeitsfrequenz einmalig oder in zeitlichen Abständen mehrmalig Abweichungen von der kennzeichnenden elektrischen Größe des Aktuators messtechnisch ermittelt werden,und im Falle von festgestellten Abweichungen von der kennzeichnenden elektrischen Größe des Aktuators die abgewichene optimale Arbeitsfrequenz messtechnisch durch die Ermittlung der frequenzabhängigen Charakteristik der den Aktuator kennzeichnenden elektrischen Größe solange durchgeführt wird, bis die abgewichene optimale Arbeitsfrequenz neu bestimmt ist unddanach der Aktuator mit der neu bestimmten optimalen Arbeitsfrequenz weiter betrieben wird,dadurch gekennzeichnet, dassder zu ermittelnde Wert für die optimale Arbeitsfrequenz aus der messtechnisch ermittelten frequenzabhängigen Charakteristik des Aktuators bestimmt wird,wobei als optimale Arbeitsfrequenz diejenige Frequenz angesehen wird, bei der die bestimmungsgemäße Wellenanregung des Aktuators maximal ist, undwobei zur Ermittlung der für den Aktuator optimalen Arbeitsfrequenza) das Betragsmaximum des Vorwärtsübertragungsfaktors beziehungsweise des Streuparameters S, ermittelt mit einem Sensor im akustischen Pfad des Aktuators, oderb) das Betragsminimum des elektrischen Eingangsreflexionsfaktors beziehungsweise des Streuparameters S, oderc) das Maximum der elektrischen Konduktanz als die den Aktuator kennzeichnende Größe herangezogen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anregen von elektro-akustischen Aktuatoren, wie beispielsweise Kamm- oder Interdigitalstrukturen zur elektro-akustischen Anregung von akustischen Oberflächenwellen (engl. SAW, Surface Acoustic Wave), Elektrodenstrukturen zur Anregung von elektro-akustischen BAW (Bulk Acoustic Wave)-Bauelementen, Resonatoren von FBAW (Film Bulk Acoustic Wave)-Bauelementen, Resonatoren von SMR (Solidly mounted Resonator)-Bauelementen oder Wandlern zur Anregung von akustischen Volumenwellen.
  • Derartige Aktuatoren werden eingesetzt zum Pumpen, Mischen und Erhitzen von kleinen Flüssigkeitsmengen, zum Manipulieren von Partikeln auf Oberflächen, zum Manipulieren und Ausrichten von Molekülen wie Nanotubes oder DNA-Strängen in Flüssigkeiten sowie als elektrodynamische Wandler in Lautsprechern oder Ultraschallsonden.
  • Beim Betreiben von derartigen Aktuatoren treten in der Praxis verschiedene Probleme auf. So haben SAW-Aktuatoren für gewöhnlich nur einen schmalen Frequenzbereich in dem die Oberflächenwelle optimal angeregt und abgestrahlt werden kann. Der Frequenzbereich verkleinert sich weiter, wenn eine gerichtete Wellenabstrahlung (wie z.B. bei Einphasenrichtwandlern, englisch Single Phase Unidirectional Transducer, SPUDT) genutzt werden soll. Es soll eine hohe Leistung, bei möglichst geringer Reflexion abgegeben werden. Das Bauelement ist räumlich von der restlichen zur Anregung notwendigen Elektronik durch ein Kabel getrennt. Die jeweils optimale Arbeitsfrequenz ist nicht konstant, sondern schwankt abhängig vom jeweiligen Bauelement, der Temperatur, der Alterung, der Beladung usw. und muss kontinuierlich angepasst werden. Die Impedanz bei der optimalen Frequenz ist abhängig von Beladung, Alterung usw.
  • Zur Anregung von derartigen Aktuatoren ist es üblich, einen Frequenzgenerator anzuwenden: Der Aktuator wird dabei im Vorfeld ausgemessen, wobei die Eingangsreflexionsfaktor-Kennlinie bestimmt wird. Die ermittelte optimale Arbeitsfrequenz wird dann in dem Frequenzgenerator eingestellt und über einen Verstärker verstärkt. Nachteil hierbei ist, dass eine Verschiebung der optimalen Arbeitsfrequenz nicht erkannt wird und sich damit die Anregung verschlechtern kann.
  • Bekannt ist für diese Zwecke auch ein Frequenzgenerator mit einzustellender Frequenz und Amplitude, wie z.B. beim Produkt „SAWStation4“ der Firma Advalytix, München. Nachteilig ist, dass dieser Frequenzgenerator nicht leerlaufsicher ist und dass keine Rückmeldung über den Zustand des SAW-Bauelements erhalten wird.
  • Weiterhin ist es bekannt, zur Anregung eine Oszillatorschaltung zu verwenden. Der Aktuator ist dabei als frequenzbestimmendes Element in die Oszillatorschaltung eingesetzt (Taschenbuch der Elektrotechnik. Grundlagen und Elektronik, Kapitel 7, von Ralf Kories, Heinz Schmidt-Walter, Verlag Harry Deutsch, Frankfurt/Main, 2000). Bei einer Beladung des Aktuators muss die Verstärkung nachgestellt werden. Bei Aktuatoren mit einer hohen Impedanz und/oder einem schlechtem Gütefaktor ist dann kein Betrieb mehr möglich. Nachteil ist hier auch, dass der Aktuator räumlich nah in der Schaltung integriert sein muss. Die Betriebssicherheit der Schaltung ist unter dieser Bedingung nicht immer gewährleistet, insbesondere wenn durch eine Beladung des Aktuators hohe Verstärkungen notwendig sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anregen von elektro-akustischen Aktuatoren zu entwickeln, das eine leerlauf- und defektsichere Anregung von Aktuatoren gewährleistet und eine selbständige Anpassung der Arbeitsfrequenz im Falle von Temperaturänderungen sowie bei der Alterung und einer Änderung der Beladung der Aktuatoren ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem abhängigen Unteranspruch enthalten.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anregen von elektro-akustischen Aktuatoren, bei dem Kamm- oder Interdigitalstrukturen zur Erzeugung von akustischen Oberflächenwellen (SAW) angeregt werden,
    wobei zunächst messtechnisch die frequenzabhängige Charakteristik einer den Aktuator kennzeichnenden elektrischen Größe ermittelt wird,
    die für die optimale Arbeitsfrequenz des Aktuators kennzeichnend ist, und
    die Ermittlung solange durchgeführt wird, bis die für den Aktuator optimale Arbeitsfrequenz ermittelt ist, und
    dass danach der Aktuator mit der ermittelten optimalen Arbeitsfrequenz und der bestimmungsgemäßen Anregungsleistung betrieben wird, wobei während des Betriebes mit dieser optimalen Arbeitsfrequenz einmalig oder in zeitlichen Abständen mehrmalig Abweichungen von der kennzeichnenden elektrischen Größe des Aktuators messtechnisch ermittelt werden,
    und im Falle von festgestellten Abweichungen von der kennzeichnenden elektrischen Größe des Aktuators die abgewichene optimalen Arbeitsfrequenz messtechnisch durch die Ermittlung der frequenzabhängigen Charakteristik der den Aktuator kennzeichnenden elektrischen Größe solange durchgeführt wird, bis die abgewichene optimale Arbeitsfrequenz neu bestimmt ist und
    danach der Aktuator mit der neu bestimmten optimalen Arbeitsfrequenz weiter betrieben wird, wobei
    der zu ermittelnde Wert für die optimale Arbeitsfrequenz aus der messtechnisch ermittelten frequenzabhängigen Charakteristik des Aktuators bestimmt wird,
    wobei als optimale Arbeitsfrequenz diejenige Frequenz angesehen wird, bei der die bestimmungsgemäße Wellenanregung des Aktuators maximal ist, und
    wobei zur Ermittlung der für den Aktuator optimalen Arbeitsfrequenz
    • a) das Betragsmaximum des Vorwärtsübertragungsfaktors beziehungsweise des Streuparameters S21, ermittelt mit einem Sensor im akustischen Pfad des Aktuators, oder
    • b) das Betragsminimum des elektrischen Eingangsreflexionsfaktors beziehungsweise des Streuparameters S11, oder
    • c) das Maximum der elektrischen Konduktanz
    als die den Aktuator kennzeichnende Größe herangezogen wird.
  • Vorteilhafterweise wird
    für die Bestimmung der für den Aktuator optimalen Arbeitsfrequenz messtechnisch die frequenzabhängige Charakteristik einer den Aktuator kennzeichnenden elektrischen Größe ermittelt, wobei
    die Ermittlung solange durchgeführt wird, bis die für den Aktuator optimale Arbeitsfrequenz ermittelt ist, und
    der Aktuator mit einer niedrigeren als der bestimmungsgemäßen Anregeleistung betrieben wird.
  • Unter optimaler Arbeitsfrequenz im Sinne der vorliegenden Erfindung wird diejenige Frequenz verstanden, bei der die bestimmungsgemäße Wellenanregung des Aktuators maximal ist.
  • Zur Ermittlung der für den Aktuator optimalen Arbeitsfrequenz kann vorteilhaft das Betragsminimum des elektrischen Eingangsreflexionsfaktors als die den Aktuator kennzeichnende elektrische Größe herangezogen werden. Der Eingangsreflexionsfaktor wird auch als Streuparameter S11 bezeichnet.
  • Eine Alternative zur Ermittlung der für den Aktuator optimalen Arbeitsfrequenz besteht darin, dass das Betragsminimum der elektrischen Impedanz als die den Aktuator kennzeichnende elektrische Größe herangezogen wird.
  • Eine weitere Alternative zur Ermittlung der für den Aktuator optimalen Arbeitsfrequenz besteht im Heranziehen des Maximums der elektrischen Konduktanz als die den Aktuator kennzeichnende elektrische Größe.
  • Zur Ermittlung der für den Aktuator optimalen Arbeitsfrequenz kann auch das Betragsmaximum des Vorwärtstransmissionsfaktors zwischen dem Aktuator und einem im akustischen Pfad befindlichen Sensor als die den Aktuator kennzeichnende elektrische Größe herangezogen werden. Der Vorwärtstransmissionsfaktor wird auch als Streuparameter S21 bezeichnet.
  • Die Bestimmung der für den Aktuator optimalen Arbeitsfrequenz gemäß Schritt a) kann der Aktuator mit der bestimmungsgemäßen Anregeleistung oder mit einer höheren oder niedrigeren Anregeleistung betrieben werden.
  • Bei der Ermittlung der optimalen Arbeitsfrequenz gemäß Schritt a) und/oder beim Betreiben des Aktuators gemäß Schritt b) kann die Anregeleistung erfindungsgemäß zwischen 0,01 % und 100 % der für den Aktuator maximal verträglichen Leistung eingestellt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber dem Stand der Technik folgende Vorteile:
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird die dargestellte Aufgabe vollständig gelöst. Darüber hinaus wird die Möglichkeit geschaffen, Aktuatoren unterschiedlichen Aufbaus und unterschiedlichen Kennwerten hinsichtlich Arbeitsfrequenz, Leistungsbereich und Wirkungsgrad anzuregen. Außerdem werden defekte Aktuatoren und solche, die während der Anregung defekt werden, ohne Schaden für die Anregeanordnung oder den Bediener automatisch erkannt und ausselektiert.
  • Nachfolgend ist die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörigen Abbildungen zeigen:
    • 1. das Blockschaltbild einer Anordnung zur Anregung von elektro-akustischen Aktuatoren, enthaltend nur einen Frequenzgenerator,
    • 2: das Ablaufschema eines Verfahrens zur Anregung von elektro-akustischen Aktuatoren
    • 3: das Blockschaltbild einer Anordnung zur Anregung von elektro-akustischen Aktuatoren, enthaltend zwei Frequenzgeneratoren,
    • 4: das Ablaufschema eines Verfahrens zur Anregung von elektro-akustischen Aktuatoren mit Hilfe der Anordnung gemäß 3,
    • 5: das Ablaufschema eines weiteren Verfahrens zur Anregung von elektro-akustischen Aktuatoren.
  • Beispiel 1
  • Dieses Beispiel wird an Hand der 1 und 2 erläutert.
  • Die in 1 dargestellte Anordnung ist mit einem bezüglich seiner Frequenz und Amplitude einstellbaren Frequenzgenerator 1, einem bezüglich seiner Verstärkung einstellbaren Verstärker 2, einem Messmodul 3 und einem Steuermodul 4 aufgebaut. Das Messmodul 3 dient in dieser Anordnung zur S-Parameterbestimmung. Das Messmodul 3 ist mit einem anzuregenden elektro-akustischen Aktuator 5 verbunden. Das Steuermodul 4 steuert Frequenz und Amplitude des Frequenzgenerators 1 sowie die Verstärkung des Verstärkers 2 nach einem vorgegebenen Algorithmus unter Berücksichtigung der vom Messmodul 3 bestimmten S-Parameterwerte.
  • Der Aktuator 5 ist in diesem Fall ein auf einem piezoelektrischen Lithiumniobatsubstrat (128° gedrehter Y-Schnitt mit x-Ausbreitungsrichtung) angeordneter Interdigitalwandler, dessen Aufgabe es ist, mit Hilfe akustischer Oberflächenwellen (SAW) in einer mit der Substratoberfläche in Kontakt befindlichen Flüssigkeit eine wirksame akustisch induzierte Strömung zur effektiven Durchmischung anzuregen.
  • Mit dieser Anordnung wird das nachstehend beschriebene Verfahren durchgeführt, das eine kontrollierte Anregung des Aktuators entsprechend dem in 2 gezeigten Ablaufschema vorsieht.
  • Hierzu wird zunächst eine Eingangswobbelschleife durchlaufen, bei der in einem vordefinierten Frequenzintervall von 125 MHz bis 135 MHz, innerhalb dessen sich die aktuatorspezifische optimale Arbeitsfrequenz befindet, die frequenzabhängige Charakteristik des elektrischen Eingangsreflexionsfaktors (Streuparameter S11) des Aktuators mit geringer Anregungsleistung von 1 mW bestimmt wird. Hierbei wobbelt der durch das Steuermodul gesteuerte Frequenzgenerator das Frequenzintervall mit einer hohen Frequenzauflösung von 10 kHz durch, wobei die zugehörigen frequenzabhängigen S11-Werte durch das Messmodul bestimmt und durch das Steuermodul gespeichert und nach einem aktuatorspezifischen Algorithmus ausgewertet werden. Das Steuermodul bestimmt dabei für den messtechnisch ermittelten S11-Werteverlauf das Betragsminimum und legt die zugehörige Frequenz als optimale Arbeitsfrequenz fest. Ist aufgrund eines nicht ordnungsgemäßen Aktuatorzustands, z.B. durch einen Defekt des Aktuators oder durch Degradation der Interdigitalstruktur, kein ausreichend ausgeprägtes Minimum im vordefinierten Frequenzintervall bestimmbar, kann die optimale Arbeitsfrequenz nicht ermittelt werden und die Eingangswobbelschleife wird erneut durchlaufen. Ist die optimale Arbeitsfrequenz bestimmbar, wird die Eingangswobbelschleife verlassen, der Frequenzgenerator auf die optimale Arbeitsfrequenz eingestellt und die Verstärkung des Verstärkers so gewählt, dass der Aktuator bei dieser Frequenz mit der bestimmungsgemäßen hohen Anregeleistung von 200 mW für einen durch das Steuermodul vorgegebenen Zeitraum angeregt wird. Nach Ablauf dieser Zeit wird erneut die Eingangswobbelschleife durchlaufen, das heißt, die frequenzabhängige S11-Charakteristik des Aktuators wird mit geringer Anregungsleistung von 1 mW erneut bestimmt, um beim weiteren Betrieb eventuelle Änderungen der optimalen Arbeitsfrequenz durch eine belastungsbedingte Degradation des Aktuators oder eine thermische Drift zu berücksichtigen.
  • Beispiel 2
  • Dieses Beispiel wird an Hand der 3 und 4 erläutert.
  • Die in 3 dargestellte Anordnung besteht aus zwei bezüglich ihrer Frequenz und Amplitude einstellbaren Frequenzgeneratoren 6 und 8, zwei bezüglich ihrer Verstärkung einstellbaren Verstärkern 7 und 9, einem Messmodul 10 und einem Steuermodul 11. Das Messmodul 10 dient zur frequenzselektiven S-Parameterbestimmung. Das Messmodul 10 ist mit einem anzuregenden elektro-akustischen Aktuator 12 verbunden. Das Steuermodul 11 steuert Frequenz und Amplitude der beiden Frequenzgeneratoren 6;8 sowie die Verstärkung der Verstärker 7;9 nach einem vorgegebenen Algorithmus unter Berücksichtigung der vom Messmodul 10 bestimmten S-Parameterwerte.
  • Der Aktuator 12 ist in diesem Fall ein auf einem piezoelektrischen Lithiumniobatsubstrat (Y-Schnitt mit Z-Ausbreitungsrichtung) angeordneter Unidirektionalwandler zur einseitig ausgerichteten Anregung von SAW zum akustisch induzierten Transport von auf die Substratoberfläche aufgebrachten Partikeln.
  • Mit dieser Anordnung wird das nachstehend beschriebene Verfahren durchgeführt, das eine kontrollierte Anregung des Aktuators entsprechend dem in 4 gezeigten Ablaufschema vorsieht.
  • Hierbei wird zunächst eine Eingangswobbelschleife gestartet, bei der in einem vordefinierten Frequenzintervall von 105 MHz bis 125 MHz, innerhalb dessen sich die aktuatorspezifische optimale Arbeitsfrequenz befindet, die frequenzabhängige Charakteristik des elektrischen Eingangsreflexionsfaktors (Streuparameter S11) des Aktuators mit geringer Anregungsleistung von 1 mW bestimmt und hieraus die Frequenzcharakteristik der elektrischen Konduktanz (Realteil der elektrischen Admittanz) berechnet wird. Hierbei wobbelt der durch das Steuermodul gesteuerte Frequenzgenerator 6 bei geringer Verstärkung des Verstärkers 7 das Frequenzintervall mit einer hohen Frequenzauflösung von 10 kHz durch, wobei durch das Messmodul die zugehörigen frequenzabhängigen S11-Werte bestimmt, im Steuermodul gespeichert und nach einem aktuatorspezifischen Algorithmus ausgewertet werden. Das Steuermodul bestimmt dabei für den messtechnisch ermittelten Verlauf der S11-Werte den zugehörigen frequenzabhängigen Verlauf der Konduktanz, ermittelt das Konduktanzmaximum und legt als optimale Arbeitsfrequenz für die unidirektionale SAW-Anregung die um einen aktuatorspezifischen Frequenzversatz verschobene Frequenz des Konduktanzmaximums fest. Ist aufgrund eines nicht ordnungsgemäßen Aktuatorzustands, z.B. durch einen Nebenschluss des Aktuators oder durch Degradation der Interdigitalstruktur, kein ausreichend ausgeprägtes Maximum der Konduktanz im vordefinierten Frequenzintervall bestimmbar oder weicht der Konduktanzverlauf in starkem Maße vom ordnungsgemäßen Verlauf ab, kann die optimale Arbeitsfrequenz nicht ermittelt werden und die Eingangswobbelschleife wird erneut durchlaufen. Ist die optimale Arbeitsfrequenz bestimmbar, wird die Leistungsanregung durch das Steuermodul freigegeben, der Frequenzgenerator 8 auf die optimale Arbeitsfrequenz eingestellt und die Verstärkung des Verstärkers 9 so gewählt, dass der Aktuator bei dieser Frequenz mit der bestimmungsgemäßen höheren Anregeleistung von 5 W so lange angeregt wird, wie die Leistungsanregung freigegeben bleibt. Parallel zur Leistungsanregung wird laufend der Aktuatorzustands überwacht, indem die Eingangswobbelschleife ständig bei geringer Anregeleistung wiederholt wird. Wird hierbei eine Frequenzverschiebung des Konduktanzverlauf festgestellt, wird die optimale Arbeitsfrequenz neu bestimmt und Generator 8 entsprechend eingestellt. Werden jedoch starke Abweichungen vom ordnungsgemäßen Konduktanzverlauf des Aktuators, die auf eine Bauelementefehlfunktion hindeuten, festgestellt, wird die Leistungsanregung durch das Steuermodul gesperrt und die Verstärkung von Verstärker 9 auf einen vordefinierten Wert herabgeregelt. Die Leistungsanregung bleibt so lange gesperrt, wie durch die nun erneut durchlaufene Eingangswobbelschleife keine optimale Arbeitsfrequenz bestimmt werden kann.
  • Beispiel 3
  • Dieses Beispiel wird an Hand der 1 und 5 erläutert.
  • Hinsichtlich des Aufbaus der Anordnung und des angeschlossenen Aktuators wird auf das Beispiel 1 verwiesen.
  • Mit der Anordnung gemäß 1 wird das nachstehend beschriebene Verfahren durchgeführt, das eine kontrollierte Anregung des Aktuators entsprechend dem in 5 gezeigten Ablaufschema vorsieht.
  • Dabei wird zunächst eine Eingangswobbelschleife durchlaufen, bei der in einem vordefinierten Frequenzintervall von 125 MHz bis 135 MHz, innerhalb dessen sich die aktuatorspezifische optimale Arbeitsfrequenz befindet, die frequenzabhängige Charakteristik des elektrischen Eingangsreflexionsfaktors (Streuparameter S11) des Aktuators mit geringer Anregungsleistung von 1 mW bestimmt wird. Hierbei wobbelt der durch das Steuermodul gesteuerte Frequenzgenerator das Frequenzintervall mit einer hohen Frequenzauflösung von 10 kHz durch, wobei die zugehörigen frequenzabhängigen S11-Werte durch das Messmodul bestimmt und durch das Steuermodul gespeichert und nach einem aktuatorspezifischen Algorithmus ausgewertet werden. Das Steuermodul bestimmt dabei für den messtechnisch ermittelten S11-Werteverlauf das Betragsminimum und legt die zugehörige Frequenz als optimale Arbeitsfrequenz fest. Ist aufgrund eines nicht ordnungsgemäßen Aktuatorzustands, z.B. durch einen Defekt des Aktuators oder durch Degradation der Interdigitalstruktur, kein ausreichend ausgeprägtes Minimum im vordefinierten Frequenzintervall bestimmbar, kann die optimale Arbeitsfrequenz nicht ermittelt werden und die Wobbelschleife wird erneut durchlaufen. Ist die optimale Arbeitsfrequenz bestimmbar, wird die Eingangswobbelschleife verlassen, der Frequenzgenerator auf die optimale Arbeitsfrequenz eingestellt und die Verstärkung des Verstärkers so gewählt, dass der Aktuator bei dieser Frequenz mit der bestimmungsgemäßen hohen Anregeleistung von 1 W für einen durch das Steuermodul vorgegebenen Zeitraum angeregt wird. Während dieser Zeit wird ständig der aktuelle S11-Wert des Aktuators durch das Messmodul bestimmt und durch das Steuermodul mit dem aktuatorspezifisch vorgegebenen Sollwert verglichen. Im Fall einer als kritisch vordefinierten Abweichung wird die Anregeleistung durch Herabsetzen der Verstärkung verringert und die Eingangswobbelschleife erneut gestartet. Andernfalls wird nach Ablauf des vorgegebenen Anregungszeitraums ohne Verringerung der Anregeleistung eine zweite Wobbelschleife gestartet, bei der der Frequenzgenerator, gesteuert durch das Steuermodul, die Frequenz nur in einem kleinen Intervall von 500 kHz um die optimale Arbeitsfrequenz herum durchwobbelt und die frequenzabhängige Charakteristik von S11 bestimmt und durch das Steuermodul eine durch thermische Drift oder etwaige Degradation des Aktuators bedingte Frequenzverschiebung der S11-Verlaufs erfasst wird. Durch das Steuermodul erfolgt dann eine Neubestimmung der optimalen Arbeitsfrequenz, bei der der Aktuator weiterhin mit der bestimmungsgemäßen hohen Anregeleistung betrieben wird. Für diese zweite Wobbelschleife nebst festgesetztem Anregungszeitraum bei optimaler Arbeitsfrequenz erfolgt eine festgelegte Anzahl von Durchläufen, bevor die Eingangswobbelschleife erneut gestartet und somit die Aktuatorcharakteristik erneut in einem größeren Frequenzintervall bestimmt wird.

Claims (2)

  1. Verfahren zum Anregen von elektro-akustischen Aktuatoren, bei dem Kamm- oder Interdigitalstrukturen zur Erzeugung von akustischen Oberflächenwellen (SAW) angeregt werden, wobei zunächst messtechnisch die frequenzabhängige Charakteristik einer den Aktuator kennzeichnenden elektrischen Größe ermittelt wird, die für die optimale Arbeitsfrequenz des Aktuators kennzeichnend ist, und die Ermittlung solange durchgeführt wird, bis die für den Aktuator optimale Arbeitsfrequenz ermittelt ist, und dass danach der Aktuator mit der ermittelten optimalen Arbeitsfrequenz und der bestimmungsgemäßen Anregungsleistung betrieben wird, wobei während des Betriebes mit dieser optimalen Arbeitsfrequenz einmalig oder in zeitlichen Abständen mehrmalig Abweichungen von der kennzeichnenden elektrischen Größe des Aktuators messtechnisch ermittelt werden, und im Falle von festgestellten Abweichungen von der kennzeichnenden elektrischen Größe des Aktuators die abgewichene optimale Arbeitsfrequenz messtechnisch durch die Ermittlung der frequenzabhängigen Charakteristik der den Aktuator kennzeichnenden elektrischen Größe solange durchgeführt wird, bis die abgewichene optimale Arbeitsfrequenz neu bestimmt ist und danach der Aktuator mit der neu bestimmten optimalen Arbeitsfrequenz weiter betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der zu ermittelnde Wert für die optimale Arbeitsfrequenz aus der messtechnisch ermittelten frequenzabhängigen Charakteristik des Aktuators bestimmt wird, wobei als optimale Arbeitsfrequenz diejenige Frequenz angesehen wird, bei der die bestimmungsgemäße Wellenanregung des Aktuators maximal ist, und wobei zur Ermittlung der für den Aktuator optimalen Arbeitsfrequenz a) das Betragsmaximum des Vorwärtsübertragungsfaktors beziehungsweise des Streuparameters S21, ermittelt mit einem Sensor im akustischen Pfad des Aktuators, oder b) das Betragsminimum des elektrischen Eingangsreflexionsfaktors beziehungsweise des Streuparameters S11, oder c) das Maximum der elektrischen Konduktanz als die den Aktuator kennzeichnende Größe herangezogen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bestimmung der für den Aktuator optimalen Arbeitsfrequenz messtechnisch die frequenzabhängige Charakteristik einer den Aktuator kennzeichnenden elektrischen Größe ermittelt wird, wobei die Ermittlung solange durchgeführt wird, bis die für den Aktuator optimale Arbeitsfrequenz ermittelt ist, und der Aktuator mit einer niedrigeren als der bestimmungsgemäßen Anregeleistung betrieben wird.
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