DE102011052767B4

DE102011052767B4 - Ultraschalltransducer für einen Näherungssensor

Info

Publication number: DE102011052767B4
Application number: DE102011052767.2A
Authority: DE
Inventors: Ray Rand Kalani
Original assignee: Schneider Electric USA Inc
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2020-01-30
Anticipated expiration: 2031-08-18
Also published as: US8456957B2; DE102011052767A1; CN102376302A; CN102376302B; US20100309018A1

Abstract

Ultraschalltransduceraufbau zur Verwendung beim Abtasten bzw. Erfassen der Position von Objekten in der Nähe des Transducers, wobei der Ultraschalltransduceraufbau aufweist:eine piezokeramische Resonatorplatte, die ein längliches Element mit einer größten Ausdehnung und einer kleinsten Ausdehnung hat,einen Koppler, der mit einer Oberfläche der Resonatorplatte neben einem Ende der größten Ausdehnung verbunden ist, für das akustische Koppeln der Resonatorplatte mit einem Medium, welches mit dem Koppler in Kontakt ist, wobeider Koppler ein im wesentlichen starres, plattenartiges Membranelement aufweist, welches sich quer zu der Resonatorplatte erstreckt,dadurch gekennzeichnet, dassdie Resonatorplatte freitragend auf dem Koppler gelagert ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Ultraschalltransducer und spezieller einen Ultraschalltransduceraufbau, der in einen Sensor eingebaut bzw. aufgenommen werden kann, um das Vorhandensein und/oder die Entfernung von Objekten zu erfassen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ultraschallmeßsysteme liefern eine effiziente und wirkungsvolle Methode zum Erfassen von Objekten, wie sie beispielsweise in automatischen industriellen Fertigungsprozessen verwendet werden können. Diese Sensoren erfordern die Verwendung eines Transducers, um Ultraschallsignale zu erzeugen. Beispielsweise erzeugt ein Transducer für solche Sensoren typischerweise ein Ultraschallsignal, das in Richtung eines Objektes übertragen wird, und ein Rücksignal oder reflektiertes Signal wird von dem Transducer erfaßt. Ein an den Transducer angeschlossener Prozessor verarbeitet das empfangene Signal und bestimmt das Vorhandensein eines Objekts und/oder den Abstand zu einem Objekt auf Basis der verstrichenen Zeit zwischen den übertragenen und den empfangenen Signalen.
Piezokeramische Ultraschalltransducer des Standes der Technik, wie z.B. diejenigen zur Verwendung in luftbasierten Time-of-Flight- bzw. Flugzeitanwendungen, wurden im allgemeinen so ausgestaltet, daß sie sehr gute, weitreichende Erfassungsfähigkeiten aufweisen. Bei der Ausgestaltung dieser Sensoren wurde es typischerweise als wünschenswert erachtet, den Q-Wert, d.h. die Resonanz, des Transducers zu maximieren und die Betriebsfrequenz zu minimieren. Ein hoher Q-Wert führt zu einer größeren Verstärkung eines zurückgegebenen bzw. zurückkehrenden Signals, und eine niedrige Frequenz dient dazu, die Abschwächung von Ultraschall in Luft zu reduzieren, da die Abschwächung eine Funktion der Frequenz ist. Solche Transducer gemäß dem Stand der Technik wurden typischerweise als dünne Scheiben aus keramischem Material ausgestaltet, die herkömmlicherweise den Vorteil eines hohen Q-Werts aufweisen.
Aus verschiedenen Gründen unterliegen die Verbesserung der Effizienz und die Reduzierung der Kosten für die Herstellung kreisförmiger Keramikscheiben Beschränkungen, was wiederum mögliche Kostenreduzierungen für Komponenten, die die Keramikscheiben beinhalten, wie z.B. in Sensoren eingebaute Transducer, begrenzt. Dementsprechend ist es wünschenswert, eine alternative Ausgestaltung für einen Sensortransducer bereitzustellen, die eine Resonatorkomponente mit einem Formfaktor oder einer Form, der bzw. die zu einer effizienten Herstellung sowohl der Resonatorkomponente als auch des zusammengesetzten Transducers beiträgt, beinhalten kann.
Aus der DE 10 2009 000 379 A1 ist ein Ultraschalltransduceraufbau zur Verwendung beim Erfassen bzw. Abtasten der Position von Objekten in der Nähe des Transducers bekannt.
Aus der DE 1 100 355 ist ein elektroakustischer Wandler für Resonanzbetrieb im Ultraschallgebiet mit einem piezoelektrischen Körper bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Ultraschalltransduceraufbau zur Verwendung beim Abtasten bzw. Erfassen der Position von Objekten in der Nähe des Transducers bereitgestellt. Der Ultraschalltransduceraufbau beinhaltet eine piezokeramische Resonatorplatte mit einem länglichen Glied, das eine große Ausdehnung und eine kleine Ausdehnung hat. Der Transduceraufbau beinhaltet weiterhin einen Koppler, der mit einer Oberfläche der Resonatorplatte verbunden ist, für das akustische Koppeln der Resonatorplatte mit einem Medium, welches mit dem Koppler in Kontakt ist. Der Koppler weist ein im Wesentlichen festes, plattenartiges Membranglied auf, welches sich quer zur Resonatorplatte erstreckt. Die Resonatorplatte ist dabei freitragend auf dem Koppler gelagert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Ultraschalltransduceraufbau zur Verwendung beim Abtasten der Position von Objekten in der Nähe des Transducers bereitgestellt. Der Ultraschalltransduceraufbau beinhaltet eine piezokeramische Resonatorplatte mit gegenüberliegenden ebenen Flächen. Elektrische Kontakte sind mit jeder ebenen Fläche der Resonatorplatte verbunden, um die Resonatorplatte mit einer Energieversorgung zu verbinden. Der Transduceraufbau weist weiterhin einen Koppler auf, welcher eine erste und eine zweite Seite, die sich gegenüberliegen, auf, wobei sich die erste Seite quer zu einer Oberfläche der Resonatorplatte erstreckt und mit dieser verbunden ist, für das akustische Koppeln der Resonatorplatte mit einem Medium, welches mit der zweiten Seite des Kopplers in Kontakt ist. Die Resonatorplatte ist dabei freitragend auf dem Koppler gelagert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Sensor, welcher einen Ultraschalltransduceraufbau beinhaltet, zur Verwendung beim Abtasten der Position von Objekten in der Nähe des Transducers bereitgestellt. Der Sensor beinhaltet eine rechteckige piezokeramische Resonatorplatte, die eine längliche große Abmessung und eine kleine Abmessung definiert. Die Resonatorplatte weist gegenüberliegende ebene Seiten auf. Elektrische Kontakte sind mit jeder der ebenen Seiten verbunden, um die Resonatorplatte mit einer Energieversorgung zu verbinden. Der Sensor beinhaltet weiterhin einen scheibenförmigen Koppler, welcher ein ebenes Element mit einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten aufweist. Die erste Seite erstreckt sich quer zu einer Oberfläche der Resonatorplatte und schließt an diese an, wobei die Resonatorplatte in einer Trägerbeziehung auf dem Koppler gehalten wird, mit einem Ende seiner großen Ausdehnung, das sich von der ersten Seite des Kopplers erstreckt. Der Koppler wird durch die Resonatorplatte akustisch angeregt, so daß er ein Signal zu einem Objekt in der Nähe des Kopplers überträgt, und der Koppler empfängt reflektierte Signale von dem Objekt und überträgt sie an die Resonatorplatte.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Obwohl die Beschreibung mit Patentansprüchen abschließt, die die vorliegende Erfindung speziell darlegen und klar beanspruchen, wird davon ausgegangen, daß die vorliegende Erfindung sich anhand der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen besser verstehen läßt, worin gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:

1 eine Seitenaufrißansicht eines Sensorsystems, welches einen Transduceraufbau gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, im Teilquerschnitt ist.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Transduceraufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Kopplerendes des Transduceraufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung,
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Montage einer Resonatorplatte an einem Leiterplattensubstrat für den Transduceraufbau gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Kopplerendes eines Transduceraufbaus gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine perspektivische Explosionsansicht der alternativen Ausführungsform von 5.
7 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Transduceraufbaus in Übereinstimmung mit einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung, und
8 ist eine Seitenansicht als teilweiser Querschnitt eines Sensorsystems, das den Transduceraufbau von 7 beinhaltet

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die ein Teil hiervon sind und in denen zur Veranschaulichung und nicht zu Zwecken der Beschränkung eine spezifische bevorzugte Ausführungsform gezeigt ist, in der die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, daß auch andere Ausführungsformen verwendet werden können und daß Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
1, auf die nun Bezug genommen wird, zeigt einen Ultraschallsensor 10 zum Feststellen bzw. Bestimmen des Vorhandenseins und der Entfernung eines Objektes 12 in der Nähe des Sensors 10. Der Sensor weist ein Gehäuse 14 und einen Transduceraufbau 16 auf und beinhaltet ein dämpfendes Material 18, welches den Transduceraufbau 16 innerhalb des Gehäuses 14 umgibt, wie weiter unten beschrieben wird.
Bezugnehmend auf 2 beinhaltet der Transduceraufbau 16 ein Substratelement 20, welches durch eine Leiterplatte definiert ist, eine Transducer- oder Resonatorplatte 22 und einen plattenartigen Koppler oder Kopplungsaufbau 24, der mit der Resonatorplatte 22 verbunden ist und sich quer zu dieser erstreckt. Der Kopplungsaufbau 24 stellt eine Ultraschallschnittstelle zwischen der relativ kleinen Resonatorplatte 22 und einem Medium, wie Luft, welches den Raum zwischen dem Sensor 10 und dem Objekt 12 ausfüllt, bereit, wie in 1 durch den Bereich 15 dargestellt.
Die Resonatorplatte 22 kann aus jedem beliebigen geeigneten piezoelektrischen Material hergestellt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Resonatorplatte 22 eine piezokeramische Platte auf. Insbesondere kann die Resonatorplatte 22 aus einem Bleizirkonattitanat, wie PZT5A, hergestellt sein, welches beispielsweise von Morgan Electro Ceramics, Bedford, Ohio, erhalten werden kann. Wünschenswerte, mit einem piezokeramischen Material assoziierte Merkmale für die vorliegende Anwendung umfassen eine hohe mechanisch-elektrische Umwandlungseffizienz, eine im wesentlichen flache Temperaturantwort und einen relativ hohen mechanischen Qualitätsfaktor (Qm), der im vorliegenden Beispiel ungefähr 75 beträgt.
Unter Bezugnahme auf 3 weist der Kopplungsaufbau 24 eine beträchtliche Oberfläche für die Übertragung von Ultraschallenergie von der Resonatorplatte 22 auf das Medium auf. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet der Kopplungsaufbau 24 eine Membran 26, die eine erste Seite 28 des Kopplungsaufbaus 24 definiert. Die Membran 26 kann in Reaktion auf Vibrations- bzw. Schwingungsenergie von der Resonatorplatte 22 vibrieren. Die Membran 26 umfaßt ein steifes oder starres Material und kann aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt sein, einschließlich Metall, Kunststoff oder einem Polymer, z.B. einem geformten duroplastischen Polymer, wie einem Epoxidharz, jedoch nicht hierauf beschränkt. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Membran 26 aus einer dünnen Platte aus nichtrostendem Stahl hergestellt sein. Wie hier gezeigt, ist die Membran 26 der vorliegenden Ausführungsform ein dünnes oder plattenartiges, scheibenförmiges Teil, bei dem die Schwingungsenergie von der Resonatorplatte 22 im wesentlichen in einer Richtung verteilt ist, die zu dem Substratelement 20 senkrecht ist. Das heißt, die akustischen Schwingungssignale verlaufen entlang eines in Umfangsrichtung und radial von einer zentralen Position auf der Membran 26 geführten Pfades, die an einer Öffnung 30 in der Membran 26 definiert ist, zu einer äußeren Kante der Membran 26. Es versteht sich, daß die Membran 26 nicht auf ein scheibenförmiges Teil beschränkt ist und auch ein plattenartiges Teil aufweisen kann, welches andere Formen verkörpert.
Der Kopplungsaufbau 24 kann weiterhin ein Impedanzanpassungselement 32 aufweisen, welches hier als ein scheibenförmiges Element veranschaulicht ist, das über der Membran 26 positioniert ist. Das Impedanzanpassungselement 32 definiert eine zweite, nach außen weisende Seite 34 des Kopplungsaufbaus 24. Das Impedanzanpassungselement 32 beinhaltet ein Material, welches so ausgewählt ist, daß die Kopplung der Ultraschallenergie von der Resonatorplatte 22 zu dem Medium 15 maximiert wird, und typischerweise ein anderes Material ist als das Material der Membran 26. Beispielsweise kann das Impedanzanpassungselement 32 ein relativ elastisches bzw. nachgiebiges Material, wie Gummi, ein Epoxidharzmaterial, ein Polymer, Glas oder Kombinationen und/oder Gemische dieser Materialien beinhalten. In einer bevorzugten Ausführungsform zur Verbindung mit einem Luftmedium beinhaltet das Impedanzanpassungselement 32 ein mit Glas gefülltes Epoxidharzelement. Es versteht sich, daß, obwohl zu Zwecken der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform auf Luft als Medium Bezug genommen wird, das Material und der Aufbau des Impedanzanpassungselements 32 so gewählt werden können, daß das Impedanzanpassungselement 32 für eine Kopplung mit anderen Medien, einschließlich Flüssigkeiten oder anderen Gasen, ausgestaltet ist. Darüber hinaus ist das Impedanzanpassungselement 32 nicht auf die veranschaulichte scheibenförmige Ausgestaltung beschränkt und kann auch andere Formen haben, wie beispielsweise eine Form, die zur Form der Membran 26 paßt.
Wie in den 2 und 3 zu sehen ist, weist das Impedanzanpassungselement 32 einen Aussparungsbereich 31 für die Aufnahme der Membran 26 auf. Die Oberfläche der Membran 26, die der ersten Seite 28 gegenüberliegt, ist so angeordnet, daß eine Oberfläche 33 des Impedanzanpassungselements 32 mit der Aussparung 31 in Eingriff ist, für die Übertragung von Ultraschallsignalen zwischen der Membran 26 und dem Impedanzanpassungselement 32.
Des weiteren versteht es sich, daß es in manchen Anwendungen des hier beschriebenen Sensors 10 möglich ist, den Kopplungsaufbau 24 ohne ein Impedanzanpassungselement 32 auszugestalten. Beispielsweise kann der Kopplungsaufbau 24 mit dem Material der Membran 26 ausgestaltet sein, welches so gewählt ist, daß eine zufriedenstellende Kopplung bereitgestellt wird, um Ultraschallenergie in effizienter Weise an das Medium zu übertragen und von diesem zu empfangen.
Ein Isolationselement 35 ist benachbart zu der ersten Seite 28 des Kopplungsaufbaus 24 angeordnet, d.h. hinter dem Impedanzanpassungselement 32 und der Membran 26. Das Isolationselement 35 besteht bevorzugt aus einem elastischen bzw. nachgiebigen Material und stellt eine Isolationsschicht oder Barriere zum Isolieren zumindest der Membran 26 und bevorzugt sowohl der Membran 26 als auch des Impedanzanpassungselements 32 gegenüber dem dämpfenden Material 18 innerhalb des Gehäuses 14 bereit. In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das dämpfende Material 18 ein Urethanmaterial, und das Isolationselement 35 beinhaltet ein Silikonkautschukmaterial, d.h. einen Silikonschaumgummi, und hat eine kreisförmige Ausgestaltung mit einer zentralen Öffnung 37. Das Isolationselement 35 hat vorzugsweise einen Außendurchmesser, der im wesentlichen zum Durchmesser des Kopplungsaufbaus 24 paßt.
Wie in 2 zu sehen ist, ist das Substratelement 20 als längliches rechteckiges Element ausgestaltet mit einer oberen ebenen Oberfläche 36, einer unteren ebenen Oberfläche 38 und einer Umfangskante 40, die durch einander gegenüberliegende, im allgemeinen parallele Seitenkanten 42, 44 bzw. durch einander gegenüberliegende, im allgemeinen parallele vordere und hintere Kanten 46, 48 definiert wird. Ein Zungen- oder Laschenabschnitt 50 erstreckt sich in freitragender Beziehung von der vorderen Kante 46 in der Mitte zwischen den Seitenkanten 42, 44.
Unter Bezugnahme auf 4 ist die Resonatorplatte 22 so gezeigt, daß sie ein längliches plattenartiges Element mit einer im wesentlichen ebenen inneren Oberfläche 52, einer im wesentlichen ebenen äußeren Oberfläche 54, einer vorderen Kante 56, einer hinteren Kante 58 und einander gegenüberliegenden Seitenkanten 60, 62 aufweist. Eine große Abmessung D₁ ist zwischen den vorderen und hinteren Kanten 56, 58 definiert, und eine kleine Abmessung D₂ ist zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenkanten 60, 62 definiert. Die Resonatorplatte 22 ist so angeordnet, daß ihre innere Oberfläche 52 auf oder neben der oberen Oberfläche 36 des Substratelements 20 liegt und daß ihre große Abmessung D₁ sich von der vorderen Kante 46 des Substratelements 20 über den Laschenabschnitt 50 erstreckt. Die vordere Kante 56 der Resonatorplatte 22 liegt neben einer vorderen Kante 59 des Laschenabschnitts 59. Die kleine Abmessung D₂ der Resonatorplatte 22 ist im wesentlichen gleich einer Breite des Laschenabschnitts 50, gemessen zwischen einander gegenüberliegenden Seiten 64 und 66 des Laschenabschnitts 50.
Die Resonatorplatte 22 ist parallel zu dem Substratelement 20 ausgerichtet und ist vorzugsweise auf einem ersten Kontaktblock 68 positioniert, der auf dem Substratelement 20 liegt, um einen elektrischen Kontakt zwischen der inneren Oberfläche 52 und dem ersten Kontaktblock 68 zu bilden. Der Kontaktblock 68 weist vorzugsweise einen erhöhten Abschnitt auf, der sich oberhalb des Substratelements 20 erstreckt, um die Resonatorplatte 22 in freitragender Beziehung beabstandet von dem Substratelement 20 zu haltern. Somit gibt es vorzugsweise einen Luftspalt zwischen der inneren Oberfläche 52 der Resonatorplatte 22 und der oberen Oberfläche 36 des Substratelements 20. Zusätzlich ist ein Oberdraht 70 vorgesehen, welcher sich zwischen der äußeren Oberfläche 54 und einem zweiten Kontaktblock 72 auf dem Substratelement 20 erstreckt. Die ersten und zweiten Kontaktblöcke 68, 72 weisen Leiter auf, die elektrisch an eine Energieversorgung 74 und den Prozessor 76 (siehe 2) auf dem Substratelement 20 angeschlossen sind. Die elektrischen Anschlüsse bzw. Verbindungen von den Kontaktblöcken 68, 72 können durch jeweilige elektrische Leiterbahnen 69, 73 gebildet werden, die in die Leiterplatte eingeätzt sind, welche das Substratelement 20 definiert, siehe 2 und 4. Es versteht sich, daß entweder die Energieversorgung 74 oder der Prozessor 76 oder beide durch eine Leiterplattenstruktur auf dem Substratelement 20 in herkömmlicher Weise definiert sein können oder alternativ von dem Substratelement 20 entfernt angeordnet sein können.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform einen einzelnen Träger beinhaltet, d.h. den ersten Kontaktblock 68, um die Resonatorplatte 22 zu haltern, kann die Resonatorplatte 22 auch von einem oder mehreren zusätzlichen Trägern gehaltert werden. Beispielsweise kann die Resonatorplatte 22 auf einem Paar von Trägern gehaltert sein, die benachbart zu in Längsrichtung verlaufenden Enden der Resonatorplatte 22 positioniert sind, wobei wenigstens einer der Träger vorzugsweise einen elektrischen Kontakt mit der elektrischen Leiterbahn 69 bildet.
In einem Verfahren zum Zusammensetzen bzw. Montieren des Transduceraufbaus 16 kann die Resonatorplatte 22 mittels einer Vorrichtung, die einen Aufnahme- und Absetzvorgang ausführt, um die Resonatorplatte 22 auf dem Laschenabschnitt 50 zu positionieren, und sich über den ersten Kontaktblock 68 erstreckt, an dem Substratelement 20 angebracht werden. Der Oberdraht 70 kann in einem automatisch ablaufenden Vorgang, wie z.B. einem Vorgang, bei dem eine Mehrzahl von vorbereiteten Oberdrähten 70 in Form einer herkömmlichen Band-Spulen-Zuführung zugeführt wird, an dem Substratelement 20 angebracht werden. Jeder aufeinanderfolgende Oberdraht 70 kann so angeordnet werden, daß ein vertikaler Abschnitt desselben mit dem zweiten Kontaktblock 72 in Eingriff kommt und daß ein horizontaler Abschnitt des Oberdrahts 70 über der oberen Oberfläche der Resonatorplatte 22 in Eingriff ist, um einen elektrischen Kontakt zwischen der äußeren Oberfläche 54 und dem elektrischen Leiter 73 der Leiterplatte über den zweiten Kontaktblock 72 zu bilden, siehe 4. In der veranschaulichten Ausführungsform ist ein Loch in dem zweiten Kontaktblock 72 für die Aufnahme des vertikalen Abschnitts des Oberdrahts 70 gezeigt, jedoch ist ein solches Loch nicht erforderlich, um die vorliegende Erfindung zu implementieren.
Das Anbringen der Resonatorplatte 22 an dem Substratelement 20 kann mit einem Anbringungsverfahren durchgeführt werden, welches das Anordnen anderer Komponenten auf dem Substratelement 20 umfaßt. Speziell können die Resonatorplatte 22 und der Oberdraht 70 zusammen mit anderen Komponenten, einschließlich derjenigen, die den Prozessor 76 und die Energieversorgung 74 bilden, auf der das Substratelement 20 definierenden Leiterplatte angeordnet werden und einem herkömmlichen Reflow-Oberflächenmontage-Prozeß (Surface Mount Technology - SMT) unterzogen werden, um die Komponenten mit der Leiterplatte zu verbinden. Somit wird durch den SMT-Reflow-Prozeß eine Seite der Resonatorplatte 22 direkt an der Leiterplatte des Substratelements 20 angebracht. Des weiteren stellt das Anbringen der Resonatorplatte 22 mittels SMT-Reflow eine Anbringung mit hoher Integrität bereit, die im Vergleich zu bekannten Anbringungsformen und Verfahren, die typischerweise für das Anbringen von piezokeramischen Ultraschallkomponenten gemäß Stand der Technik an Leiterplatten oder ähnlichen Befestigungsstrukturen verwendet werden, im allgemeinen weniger Teile und weniger Arbeitsaufwand erfordert.
Im Anschluß an das Anbringen der Resonatorplatte 22 an dem Substratelement 20 wird der Kopplungsaufbau 24 zumindest an der äußeren Oberfläche 54 der Resonatorplatte 22 so angebracht, daß er neben der vorderen Kante 56 liegt und sich in einer orthogonalen Beziehung zur Ebene der Resonatorplatte 22 erstreckt. Insbesondere ist die zentrale Öffnung 30 in der Membran 26 über dem Ende der Resonatorplatte 22 positioniert, und die vordere Kante 56 der Resonatorplatte 22 ist so positioniert, daß sie mit einer inneren Fläche 33 des Impedanzanpassungselements 32 in Eingriff oder dicht dazu benachbart ist. Zusätzlich ist das Isolationselement 35 an der ersten Seite 28 des Kopplungsaufbaus 24 angeordnet, wobei sich die Resonatorplatte 22 durch seine zentrale Öffnung 37 erstreckt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Membran 26 und das Impedanzanpassungselement 32 mit der Resonatorplatte 22 so verbunden, daß die innere Oberfläche 33 des Impedanzanpassungselements 32 mit der vorderen Kante 56 der Resonatorplatte 22 verbunden ist. Darüber hinaus erfolgt typischerweise auch eine Verbindung zwischen den anderen Oberflächen der Resonatorplatte 22, d.h. inneren und äußeren Oberflächen 52 und 54 und Seitenkanten 60, 60, den Oberflächen 36, 38, 59, 64 und 66 an dem Laschenabschnitt 50 und der Oberfläche der Membran 26 neben der Öffnung 30. Mit anderen Worten, alle zueinander benachbarten Oberflächen der Membran 26, der Resonatorplatte 22 und des Laschenabschnitts 50 können durch die Verbindung miteinander verbunden werden. Typischerweise kann die Verbindung über eine Epoxidharzbindung 80 bewerkstelligt werden, die am Ende der Resonatorplatte 22 angebracht ist und so eine mechanische Verbindung zwischen den Komponenten Resonatorplatte 22 und Membran 26 und Impedanzanpassungselement 32 des Kopplungsaufbaus 24 bildet und das Isolationselement 35 an der ersten Seite 28 des Kopplungsaufbaus 24 anklebt. Die Epoxidharzbindung 80 fixiert zusätzlich den Kopplungsaufbau 24 an dem Laschenabschnitt 50 des Substratelements 20, so daß der Kopplungsaufbau 24 von dem Substratelement 20 gehaltert wird, wobei die erste Seite 28 des Kopplungsaufbaus 24 neben der vorderen Kante 46 des Substratelements 20 liegt und hierzu beabstandet ist.
Dementsprechend wird die Übertragung von Ultraschallenergie zwischen der Resonatorplatte 22 und dem Kopplungsaufbau 24 durch die mechanische Bindung vereinfacht, die durch die Epoxidharzbindung 80 gebildet wird. Durch die Kopplung mit der Resonatorplatte 22 zeigt der Kopplungsaufbau 24 bei den Betriebsfrequenzen der Resonatorplatte 22, die in der vorliegend beschriebenen Ausführungsform im Bereich von ungefähr 100 kHz bis ungefähr 1 MHz liegen können, eine gute Übertragung und Impedanzanpassung an das Medium.
Ein Vorteil des Aufbaus des hier beschriebenen Transduceraufbaus 16 betrifft den Aufbau der Resonatorplatte 22 und ihre Anbringung an dem Substratelement 20. Speziell ist die geometrische Ausgestaltung der Resonatorplatte 22 derart, daß eine Mehrzahl der Resonatorplatten 22 aus einer einzigen Bahn aus keramischem Material erhalten werden kann. Insbesondere kann eine Bahn aus keramischem Material, wie beispielsweise PZT5A, so hergestellt und gerillt oder geschnitten werden, daß eine Mehrzahl von einzelnen rechteckigen Stücken entsteht, die im wesentlichen den gewünschten Abmessungen der Resonatorplatte 22 entsprechen. Somit können mehrere Resonatorplatten 22 mit minimalem Abfall- oder Restmaterial hergestellt werden, verglichen mit der Bildung von scheibenförmigen Transducerresonatoren gemäß Stand der Technik, die mehr Schritte erfordern, um die gewünschte Form zu bilden, und bei denen auch die Materialien weniger effizient eingesetzt werden.
Weiterhin vereinfacht, wie oben angemerkt, die Anordnung der Resonatorplatte 22 parallel zu dem Substratelement 20 den automatischen Aufbau des Transduceraufbaus 16, wie beispielsweise mittels eines herkömmlichen Aufnahme- und Absetzvorgangs. Im Gegensatz dazu erfordern bekannte Montagevorgänge für den Aufbau von Transducerresonatoren, die nicht in paralleler Beziehung zur Befestigungsstruktur, d.h. der Leiterplatte, angeordnet werden, häufig eine Bearbeitung des keramischen Resonators durch den Benutzer, um den Resonator in effizienter Weise relativ zu der Befestigungsstruktur anzuordnen. Dementsprechend trägt eine Kombination der Effizienz bei der vorliegenden Transducergestaltung zu einer leichten Herstellbarkeit und einem wirtschaftlichen Aufbau bei.
Es sei angemerkt, daß die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die hier beschriebene, spezielle rechteckige Form für die Resonatorplatte 22 beschränkt ist. So können auch andere Formen für die Resonatorplatte 22 gewählt werden, obwohl eine Resonatorplatte 22 bevorzugt ist, die einen Formfaktor hat, welcher eine wirtschaftliche Herstellung der Resonatorplatte 22 vereinfacht.
Ein Beispiel einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den 5 und 6 dargestellt, in denen eine scheibenförmige Resonatorplatte 122 auf einem Substratelement 120 in einer Weise gehaltert ist, die derjenigen ähnlich ist, welche für die in den 1-4 veranschaulichte Ausführungsform beschrieben wurde, und wobei Elemente der Ausführungsform der 5 und 6, die der Ausführungsform der 1-4 entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen plus 100 bezeichnet sind.
Die Resonatorplatte 122 beinhaltet vorzugsweise eine piezokeramische Platte, ähnlich dem Material, das oben für die Resonatorptatte 22 beschrieben wurde. Die Resonatorplatte 122 kann auf einem ersten Kontaktblock 168 derart gehaltert sein, daß die Resonatorplatte 122 im Abstand zu einer oberen ebenen Oberfläche 136 des Substratelements 120 gehaltert ist, mit einem Luftspalt zwischen der Resonatorplatte 122 und dem Substratelement 120. Bevorzugt tritt der erste Kontaktblock 168 mit der Resonatorplatte 122 in der geometrischen Mitte der Resonatorplatte 122 in Eingriff und kann durch eine Lötverbindung 167 angebracht sein, wie sie beispielsweise durch einen SMT-Reflow-Prozeß implementiert werden kann, um eine elektrische Verbindung zwischen einer Elektrode an der inneren Oberfläche 152 der Resonatorplatte 122 und dem ersten Kontaktblock 168 zu bilden. So ist die Resonatorplatte 122 in freitragender Beziehung auf dem ersten Kontaktblock 168 gehaltert. Eine zweite elektrische Verbindung zu einer Elektrode an der äußeren Oberfläche 154 der Resonatorplatte 122 kann durch einen Oberdraht 170 bereitgestellt werden, welcher sich zu einem Kontaktblock 172 auf dem Substratelement 120 erstreckt, und kann mittels eines SMT-Reflow-Prozesses angeschlossen werden.
Ein Koppler 124, der beispielsweise ein mit Glas gefülltes Epoxidharzelement aufweist, befindet sich an der äußeren Oberfläche 154 der Resonatorplatte 122, um eine Impedanzanpassung zwischen der Resonatorplatte 122 und einem Medium bereitzustellen. Der Koppler 124 kann mit einer Aussparung versehen sein, um den Oberdraht 170 aufzunehmen, wo er an der oberen Oberfläche 154 der Resonatorplatte 122 angebracht ist. Der Pfad für akustische Signale, die von der Resonatorplatte 122 und dem Koppler 124 übertragen und empfangen werden, erstreckt sich in einer Richtung, die im allgemeinen orthogonal zu der ebenen Oberfläche 136 des Substratelements 120 ist. Es sei angemerkt, daß in der vorliegenden Ausführungsform der Koppler 124 ohne Membran ausgestaltet ist, so daß die Resonatorplatte 122 die Vibrationsenergie im wesentlichen über die gesamte Fläche des Kopplers 124 verteilt, ohne daß eine Membran erforderlich ist, um die Energie in radialer Richtung zu verteilen.
Zusätzlich kann eine Halterung oder ein Halterungsring 180 auf dem Substratelement 120 positioniert sein, der im wesentlichen mit wenigstens einem Abschnitt eines äußeren Umfangsabschnitts der inneren Oberfläche 152 der Resonatorplatte 122 ausgerichtet ist. Der Halterungsring 180 erstreckt sich über die Ebene der ebenen Oberfläche 136 und beinhaltet eine obere Oberfläche 182, die vorzugsweise um einen relativ kleinen Abstand von der inneren Oberfläche 152 der Resonatorplatte 122 beabstandet ist. Der Halterungsring 180 kann mit der inneren Oberfläche 152 in Eingriff kommen, um die Hebelkräfte zu beschränken, die an dem Befestigungspunkt mit dem ersten Kontaktblock 168 wirken können.
Während bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und beschrieben wurden, ist es für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich, daß verschiedene weitere Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Die anhängenden Ansprüche sollen daher alle solche Veränderungen und Modifikationen abdecken, die innerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung liegen.
Ein Beispiel einer weiteren alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den 7 und 8 dargestellt, in denen ein Transduceraufbau 216 bereitgestellt werden kann und bei denen Elemente der Ausführungsform der 7 und 8, die der Ausführungsform der 1 bis 4 entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen, jedoch um 200 erhöht, bezeichnet sind.
Der Transduceraufbau 216, der in den 7 und 8 gezeigt ist, ist ähnlich zu dem Transduceraufbau 16, der in Bezug auf die 1 bis 4 beschrieben ist, ist jedoch ohne ein Substratelement, welches eine Resonatorplatte 222 trägt, konstruiert. Die Resonatorplatte 222 wird in einer Auslegerbeziehung von einem Koppler 224 getragen. Die Resonatorplatte 222 weist vorzugsweise eine piezokeramische Platte ähnlich dem Material, das oben für die Resonatorplatte 22 beschrieben wurde, auf. Die Resonatorplatte 222 kann weiterhin ein längliches, rechteckiges Element aufweisen, ähnlich der vorher beschriebenen Resonatorplatte 22 und kann gegenüberliegende ebenen Flächen 252, 254, eine vordere Kante 256, eine hintere Kante 258 und gegenüberliegende Seitenkanten (nur die Seitenkante 260 ist gezeigt) haben. Die Resonatorplatte 222 hat eine größte Ausdehnung und eine kleinste Ausdehnung, wie für die Resonatorplatte 22 definiert ist, siehe größte und kleinste Ausdehnung D₁ und D₂ in 4.
Der Koppler 224 kann einen Aufbau beinhalten einschließlich einer Membran 226 und einem Impedanzanpassungsglied 232. Zusätzlich kann der Koppler 224 ein Isolationsglied 235 beinhalten. Der Koppler 224, einschließlich der Membran 226, dem Impedanzanpassungsglied 232 und dem Isolationsglied 235 kann die gleichen Materialien aufweisen und in der gleichen Weise konstruiert sein, wie oben für den Kopplungsaufbau 24 beschrieben wurde. Insbesondere beinhaltet der Koppler 224 eine erste Seite 228, die von der Membran 226 festgelegt wird, und eine zweite Seite 234, die von dem Impedanzanpassungsglied 232 festgelegt wird. Die Membran 226 beinhaltet einen zentralen Abschnitt 230 mit einer reduzierten Dicke in Bezug auf einen umgebenden Abschnitt der Membran 226. Ein Ende der Resonatorplatte 222 erstreckt sich derart, um die vordere Kante 256 neben dem zentralen Abschnitt 230 zu positionieren, wobei sich die erste Seite 228 des Kopplers 224 quer erstreckt, d. h. senkrecht zu der Resonatorplatte 222.
Eine Befestigungs- bzw. Bondingstruktur, die beispielsweise eine Epoxyklebung 280 aufweist, verbindet die äußeren Flächen der Resonatorplatte 222 neben der vorderen Kante 256 mechanisch mit der Membran 226 und verbindet auch das Isolationsglied 235 mit der ersten Seite 228 des Kopplers 224. Die Klebung 280 trägt die Resonatorplatte 222 auf dem Koppler 224, die sich in einer Auslegerbeziehung von dem Koppler 224 erstreckt. Dieses heißt, im Unterschied zu der Ausführungsform von den 1 bis 4, wird ein Ende der größten Ausdehnung der Resonatorplatte 222 neben der vorderen Kante 256 an dem Koppler 224 gestützt und kann im wesentlichen ungestützt von anderer Struktur sein.
Elektrische Kontakte, wie z. B. Drähte 268, 270 können mit den gegenüberliegenden ebenen Flächen 252, 254 der Resonatorplatte 222 an Orten verbunden sein, die im Wesentlichen in der Mitte zwischen den gegenüberliegenden Enden 256, 258 liegen. Die Drähte 268, 270 stellen elektrische Verbindungen bereit, für das Weiterleiten von Energie zu der Resonatorplatte 222 und das Übertragen von Signalen von der Resonatorplatte 222. Es versteht sich, dass obwohl die Drähte 268, 270 als im wesentlichen in der Mitte entlang der größten Achse der Resonatorplatte 222 verbunden gezeigt sind, der bestimmte Ort für die Drähte 268, 270 variieren kann. Beispielsweise kann der Kontaktort zwischen den Drähten 268, 270 und der Resonatorplatte 222 fein eingestellt werden, um eine bestimmte Frequenzantwort für das Übertragen und das Empfangen von Signalen bereitzustellen.
In 8 kann der Transduceraufbau 216 in einem Gehäuse 214 lokalisiert sein, um einen Sensoraufbau oder einen Sensor 210 ähnlich dem, der für den Sensor 10 beschrieben wurde, bereitzustellen. Insbesondere kann der Sensor 210 ein Dämpfungsmaterial 218 beinhalten, wie z. B. Urethanmaterial, welches den Transduceraufbau 216 umgibt. Das Dämpfungsmaterial 218 kann bereitgestellt werden, um den Koppler 224 und die Resonatorplatte 222 auf einen niedrigeren Q-Wert zu dämpfen. Das Dämpfen kann gesteuert werden, um einen gewünschten Q-Wert bereitzustellen durch Steuern der Größe des Kontaktes zwischen dem Dämpfungsmaterial 218 und dem Koppler 224 und/oder der Resonatorplatte 222. Beispielsweise kann das Isolationsglied 235, das die Membran 226 und zumindest einen Teil des Impedanzanpassenden Glieds 232 von dem Dämpfungsmaterial 218 trennt, in der Größe reduziert werden, um Kontakt zwischen dem Dämpfungsmaterial 218 zu der Membran 226 und/oder dem Impedanzanpassungsmaterial 232 zu erlauben oder zu erhöhen.
Die Drähte 268, 270 stellen elektrische Verbindungen zwischen der Resonatorplatte 222 und einer Energieversorgung 274 und dem Prozessor 276, der außerhalb des Gehäuses 214 angeordnet sind, über eine Verbindung, die durch die Leitung 290 dargestellt ist, zur Verfügung. Alternativ dazu können sich die Drähte 268, 270 zu einer Energieversorgung und einem Prozessor (nicht gezeigt), der innerhalb des Gehäuses 214 angeordnet ist, erstrecken. Die Energieversorgung 274 und der Prozessor 276 sind konfiguriert, um elektrische Leistung zur Resonatorplatte 222 über die Drähte 268, 270 bereitzustellen, um ein vorbestimmtes Frequenzsignal an dem Koppler 224 zu erzeugen und ein Antwortsignal, welches von dem Koppler 224 empfangen wird, zu empfangen und zu verarbeiten für die Bestimmung des Abstandes zwischen einem Objekt und dem Sensor 210.
Ein Vorteil des Transduceraufbaus 216, wie er hier beschrieben wird, betrifft die Halterung der Resonatorplatte 222 an dem Koppler 224, die mittels einem freitragenden Ausleger erfolgt, so dass eine Einschränkung der Vibrationsmode der Resonatorplatte 222 entfernt wird verglichen mit dem Transduceraufbau 16 der 1 bis 4. Obgleich Vibrationssignale mit unterschiedlichen Frequenzen in unterschiedlichen Richtungen innerhalb der Resonatorplatte 222 erzeugt werden können, wird die dominierende Frequenz der Resonatorplatte 222 in Richtung der größten Ausdehnung sein. Man nimmt an, dass das Bereitstellen des freitragenden Halters für die Resonatorplatte 222 ein Design bereitstellt, bei dem weniger Material benötigt wird, um eine gewünschte Leistungsausgabe des Sensors 210 zu erreichen.
Weiterhin erlaubt das Fehlen einer Beschränkung entlang der längsten Ausdehnung, dass der Transduceraufbau 216 nach oben oder unten skaliert werden kann ohne dass der Aufbau 216 im wesentlichen neu konstruiert werden muss. Ebenso kann das Eliminieren einer Verbindung zwischen der Resonatorplatte 222 und einem Substrat, wie es in der Ausführungsform der 1 bis 4 bereitgestellt wird, die Zerbrechlichkeit des Transduceraufbaus 216 aufgrund der geringen Anzahl von Verbindungen oder Beschränkungen, denen die Resonatorplatte 222 ausgesetzt ist, reduzieren.
Es kann erwähnt werden, dass in einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Membran 226 mit einer Öffnung im zentralen Abschnitt 230 ausgebildet sein kann. In dieser Ausführung kann die Befestigung der Resonatorplatte 222 an den Koppler 224 das Lokalisieren der vorderen Kante 256 der Resonatorplatte durch die Öffnung in der Membran 226 und neben dem Impedanzanpassenden Glied 232 aufweisen in einer Art und Weise ähnlich der, die für die Ausführungsform der 1 bis 4 beschrieben wurde.

Claims

Ultraschalltransduceraufbau zur Verwendung beim Abtasten bzw. Erfassen der Position von Objekten in der Nähe des Transducers, wobei der Ultraschalltransduceraufbau aufweist: eine piezokeramische Resonatorplatte, die ein längliches Element mit einer größten Ausdehnung und einer kleinsten Ausdehnung hat, einen Koppler, der mit einer Oberfläche der Resonatorplatte neben einem Ende der größten Ausdehnung verbunden ist, für das akustische Koppeln der Resonatorplatte mit einem Medium, welches mit dem Koppler in Kontakt ist, wobei der Koppler ein im wesentlichen starres, plattenartiges Membranelement aufweist, welches sich quer zu der Resonatorplatte erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatorplatte freitragend auf dem Koppler gelagert ist.
Ultraschalltransduceraufbau nach Anspruch 1, bei dem die Resonatorplatte eine rechteckige Platte aufweist.
Ultraschalltransduceraufbau nach Anspruch 1, wobei der Koppler weiterhin ein Impedanzanpassungselement aufweist, welches sich über das Membranelement erstreckt.
Ultraschalltransduceraufbau nach Anspruch 3, wobei das Membranelement einen zentralen Abschnitt mit einer gegenüber einem umgebenden Abschnitt reduzierten Dicke aufweist, wobei das Membranelement und die Resonatorplatte sich zu dem zentralen Abschnitt erstrecken und eine Verbindungsstruktur beinhalten, welche die Oberfläche der Resonatorplatte mechanisch mit dem Membranelement verbindet.
Ultraschalltransduceraufbau nach Anspruch 4, wobei das Membranelement ein scheibenförmiges Element aufweist.
Ultraschalltransduceraufbau nach Anspruch 4 mit einem dämpfenden Material, welches sich an einer Seite des Kopplers gegenüber dem Medium befindet, und mit einer elastischen bzw. nachgiebigen Isolationsschicht, die das Membranelement von dem dämpfenden Material trennt.
Ultraschalltransduceraufbau nach Anspruch 1, der elektrische Verbinder aufweist, die gegenüberliegenden Seite der Resonatorplatte verbinden an Orten, die näherungsweise in der Mitte zwischen gegenüberliegenden Enden der größten Ausdehnung liegen.
Ultraschalltransduceraufbau zur Verwendung beim Erfassen bzw. Abtasten der Position von Objekten in der Nähe des Transducers, wobei der Ultraschalltransduceraufbau aufweist: eine piezokeramische Resonatorplatte mit gegenüberliegenden ebenen Flächen. elektrische Kontakte, die mit jeder der ebenen Flächen der Resonatorplatte verbunden sind, zum Verbinden der Resonatorplatte mit einer Energieversorgung und einen Koppler, welcher ein ebenes Element mit einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten aufweist, wobei sich die erste Seite quer zu einer Oberfläche der Resonatorplatte erstreckt und mit dieser verbunden ist, für das akustische Koppeln der Resonatorplatte mit einem Medium, welches mit der zweiten Seite des Kopplers in Kontakt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatorplatte freitragend auf dem Koppler gelagert ist.
Ultraschalltransduceraufbau nach Anspruch 8, wobei die Resonatorplatte eine rechteckige Platte beinhaltet, welche eine längliche große Abmessung und eine kleine Abmessung definiert, und die Resonatorplatte freitragend auf dem Koppler gelagert ist, wobei sich ein Ende ihrer länglichen größten Abmessung von der ersten Seite des Kopplers erstreckt.
Ultraschalltransduceraufbau nach Anspruch 8, wobei der Koppler eine im wesentlichen starre, scheibenförmige Membran und ein Impedanzanpassungselement, welches aus einem anderen Material besteht als die Membran und sich über die Membran erstreckt und die zweite Seite definiert, beinhaltet, und der Koppler weiterhin eine Verbindungsstruktur beinhaltet, die die Oberfläche der Resonatorplatte mechanisch mit der Membran an der ersten Seite verbindet.
Ultraschalltransduceraufbau nach Anspruch 10 mit einem dämpfenden Material, welches die Resonatorplatte und den Koppler umgibt, und der Koppler weiterhin eine elastische bzw. nachgiebige Isolationsschicht aufweist, die die Membran von dem dämpfenden Material trennt.
Ultraschalltransduceraufbau nach Anspruch 9, bei dem die elektrischen Kontakte mit der Resonatorplatte an Orten verbunden sind, die näherungsweise in der Mitte zwischen gegenüberliegenden Enden der größten Ausdehnung liegen.
Sensor mit einem Ultraschalltransduceraufbau zur Verwendung beim Erfassen bzw. Abtasten der Position von Objekten in der Nähe des Transducers, wobei der Sensor aufweist: eine rechteckige piezokeramische Resonatorplatte, die eine längliche, große Abmessung und eine kleine Abmessung definiert, wobei die Resonatorplatte gegenüberliegende ebene Flächen hat, elektrische Kontakte, die mit jeder der ebenen Fläche der Resonatorplatte verbunden sind, um die Resonatorplatte mit einer Energieversorgung zu verbinden, und einen scheibenförmigen Koppler, der ein ebenes Element mit einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Seiten aufweist, wobei sich die erste Seite quer zu einer Oberfläche der Resonatorplatte erstreckt und mit dieser verbunden ist, wobei die Resonatorplatte freitragend auf dem Koppler gelagert ist, wobei sich ein Ende seiner länglichen größten Ausdehnung von der ersten Seite des Kopplers erstreckt, und wobei der Koppler durch die Resonatorplatte akustisch angeregt wird, um ein Signal zu einem Objekt in der Nähe des Kopplers zu übertragen, und der Koppler reflektierte Signale von dem Objekt empfängt und an die Resonatorplatte überträgt.
Sensor nach Anspruch 13, wobei der Koppler eine im wesentlichen starre Membran und ein Impedanzanpassungselement, welches aus einem anderen Material besteht als die Membran und sich über die Membran erstreckt und die zweite Seite definiert, beinhaltet, und der Koppler weiterhin eine Verbindungsstruktur beinhaltet, die die Oberfläche der Resonatorplatte mechanisch mit der Membran an der ersten Seite verbindet.
Sensor nach Anspruch 14, welcher ein Gehäuse aufweist, das ein dämpfendes Material beinhaltet, welches die Resonatorplatte und den Koppler umgibt, und wobei der Koppler weiterhin eine elastische bzw. nachgiebige Isolationsschicht aufweist, die die Membran von dem dämpfenden Material trennt.