DE102013211533A1 - Ultrasonic transducer and method for operating an ultrasonic transducer - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallwandler (1), insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem Membrantopf (2), welcher eine umlaufende Wand (3) aufweist, und mit zumindest einem Wandlerelement 10), das auf einer Innenseite einer Membran (7) angeordnet und zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen eingerichtet ist. Dabei weist der Ultraschallwandler (1) ein aktiv steuerbares Dämpfungselement (4) auf, wobei das aktiv steuerbare Dämpfungselement (4) zumindest ein mikroelektromechanisches System oder dielektrisch elektroaktives Polymer (12) umfasst. Weiterhin wird ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Ultraschallwandlers (1) bereitgestellt.The invention relates to an ultrasonic transducer (1), in particular for a vehicle, with a membrane pot (2) which has a peripheral wall (3) and with at least one transducer element 10) which is arranged on an inside of a membrane (7) and for Generation of ultrasonic vibrations is set up. The ultrasonic transducer (1) has an actively controllable damping element (4), the actively controllable damping element (4) comprising at least one microelectromechanical system or dielectric electroactive polymer (12). A method for operating such an ultrasonic transducer (1) is also provided.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallwandler, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem Membrantopf, welcher eine umlaufende Wand aufweist und mit zumindest einem Wandlerelement, das auf einer Innenseite einer Membran angeordnet ist und zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen eingerichtet ist.The invention relates to an ultrasonic transducer, in particular for a vehicle, with a diaphragm pot, which has a circumferential wall and with at least one transducer element, which is arranged on an inner side of a membrane and is adapted to generate ultrasonic vibrations.

Ein derartiger Ultraschallwandler wird beispielsweise in der DE 10 2006 050 037 A1 beschrieben. Zur Dämpfung des Nachschwingens sind auf einem Wandlerelement und einem um das Wandlerelement herum angeordneten Randabschnitt Dämpfungselemente angeordnet, welche aus verschiedenen Werkstoffen gefertigt sind, um einen unterschiedlichen Dämpfungswert zu erreichen.Such an ultrasonic transducer is used for example in the DE 10 2006 050 037 A1 described. To dampen the ringing damping elements are arranged on a transducer element and arranged around the transducer element around edge portion, which are made of different materials to achieve a different damping value.

DE 10 2006 011 155 A1 beschreibt einen weiteren Ultraschallsensor für ein Fahrzeug, welcher ein auf einem Gehäuseboden angebrachtes Wandlerelement zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen umfasst. Zur Schwingungsdämpfung und zur Verbesserung der Nahmessfähigkeit sind im Gehäuse Materialschichten zur Dämpfung vorgesehen. DE 10 2006 011 155 A1 describes a further ultrasonic sensor for a vehicle, which comprises a mounted on a housing bottom transducer element for generating ultrasonic vibrations. For vibration damping and to improve the Nahmessfähigkeit material layers are provided for damping in the housing.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ein erfindungsgemäßer Ultraschallwandler weist ein aktiv steuerbares Dämpfungselement auf, wobei das aktiv steuerbare Dämpfungselement zumindest ein mikroelektromechanisches System (MEMS) oder ein dielektrisch elektroaktives Polymer (DEP) umfasst.An inventive ultrasonic transducer has an actively controllable damping element, wherein the actively controllable damping element comprises at least one microelectromechanical system (MEMS) or a dielectrically electroactive polymer (DEP).

Das mikroelektromechanische System kann im Rahmen der Erfindung auch als Mikrosystem bezeichnet werden. Es umfasst ein miniaturisiertes Gerät, eine Baugruppe oder ein Bauteil, das Komponenten typischerweise im Mikrometerbereich aufweist, die als System zusammenwirken. Das mikroelektromechanische System umfasst einen oder mehrere Sensoren, sowie Aktoren und eine Steuerungselektronik auf einem Chip. Beispielsweise kann ein derartiges mikroelektromechanisches System auf einem Substrat wie etwa Silicium oder Galliumarsenid hergestellt werden. Mikroelektromechanische Systeme haben den Vorteil, dass sie auf Grund ihrer Größe besonders kostengünstig gefertigt werden können und bieten ein großes Funktionsspektrum aufgrund der Integration elektrischer und nichtelektrischer Funktionen. The microelectromechanical system may also be referred to as a microsystem within the scope of the invention. It includes a miniaturized device, assembly, or component that typically has micron-sized components that function as a system. The microelectromechanical system comprises one or more sensors, as well as actuators and control electronics on a chip. For example, such a microelectromechanical system can be fabricated on a substrate such as silicon or gallium arsenide. Microelectromechanical systems have the advantage that they can be manufactured particularly cost-effective due to their size and offer a large range of functions due to the integration of electrical and non-electrical functions.

Das mikroelektromechanische System kann beispielsweise Initialsensoren, sogenannte Beschleunigungs- und/oder Drehsensoren umfassen, welche zur Messung der Beschleunigung in den Freiheitsgraden des Systems geeignet sind. Derartige Initialsensoren können zur Ermittlung der Schwingung der umlaufenden Wand eingesetzt werden.The microelectromechanical system may include, for example, initial sensors, so-called acceleration and / or rotation sensors, which are suitable for measuring the acceleration in the degrees of freedom of the system. Such initial sensors can be used to determine the vibration of the rotating wall.

Durch Auswertung der von den Initialsensoren bereitgestellten Beschleunigungsdaten bzw. Schwingungsdaten über eine elektronische Schaltung kann ein Aktorsystem angesteuert werden, welches der umlaufenden Wand eine der derzeitigen Schwingung entgegengesetzte Schwingung oder fast entgegengesetzte Schwingung aufprägt, um die gemessene Schwingung zu dämpfen. By evaluating the acceleration data or vibration data provided by the initial sensors via an electronic circuit, an actuator system can be activated which imposes on the rotating wall an oscillation which is opposite to the current oscillation or almost opposite oscillation in order to dampen the measured oscillation.

Als Aktor oder Sensor kann auch elektroaktives Polymer dienen, welches durch Anlegen einer elektrischen Spannung die Form ändert. Derartige Polymere können beispielsweise elektrostriktive und ferroelektrische Polymere sein sowie dielektrische Elastomere. Dielektrische Elastomermaterialien können beispielsweise Silikone oder Acryle sein, bevorzugt mit einem kleinen Elastizitätsmodul und einer hohen Dielektrizitätskonstante.As an actuator or sensor can also serve electroactive polymer, which changes the shape by applying an electrical voltage. Such polymers may be, for example, electrostrictive and ferroelectric polymers as well as dielectric elastomers. Dielectric elastomeric materials may be, for example, silicones or acrylics, preferably having a low elastic modulus and a high dielectric constant.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Ultraschallwandlers besteht darin, dass dessen Dämpfungsverhalten aktiv steuerbar ist. Mit „aktiv steuerbar“ wird bezeichnet, dass zumindest ein erster niedriger Dämpfungswert und ein zweiter hoher Dämpfungswert des Dämpfungselements einstellbar sind. Bevorzugt ist der Dämpfungswert des Dämpfungselements zwischen einem niedrigen Dämpfungswert und einem hohen Dämpfungswert vollständig regelbar. Durch die Ansteuerung des mikroelektromechanischen Systems oder des dielektrisch elektroaktiven Polymers kann insbesondere eine Schwingungsdämpfung des Ultraschallwandlers nach Anregung der Ultraschallschwingung erfolgen. An advantage of the ultrasonic transducer according to the invention is that its damping behavior is actively controllable. By "actively controllable" is meant that at least a first low attenuation value and a second high attenuation value of the attenuation element are adjustable. Preferably, the attenuation value of the attenuation element between a low attenuation value and a high attenuation value is completely controllable. By controlling the microelectromechanical system or the dielectrically electroactive polymer, a vibration damping of the ultrasonic transducer after excitation of the ultrasonic vibration can be carried out in particular.

Vorteilhaft sind notwendige elektronische Schalt- und Steuereinheiten zur Steuerbarkeit des Dämpfungselements im mikroelektromechanischen System oder dielektrisch elektroaktiven Polymer integriert. Eine Stromversorgung des mikroelektromechanischen Systems oder dielektrisch elektroaktiven Polymers kann wie jene des Wandlerelements über das Innere des Membrantopfes erfolgen.Advantageously, necessary electronic switching and control units for controllability of the damping element in the microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer are integrated. A power supply to the microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer, like that of the transducer element, may be via the interior of the diaphragm cup.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Schalldruckerzeugung wie bei bereits existierenden Ultraschallwandlern erfolgen kann. Insbesondere kann der Membrantopf eine Geometrie aufweisen, die der Geometrie eines Serienmembrantopfs entspricht, so dass auf bewährte Bauteile mit hoher Qualität zurückgegriffen werden kann.Another advantage is that the sound pressure generation can be done as with existing ultrasonic transducers. In particular, the diaphragm pot may have a geometry that corresponds to the geometry of a standard master pot, so that proven components with high quality can be used.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Ultraschallwandlers möglich.The measures listed in the dependent claims are advantageous developments and improvements of the independent claim specified ultrasonic transducer possible.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das aktiv steuerbare Dämpfungselement dazu eingerichtet, Schwingungen der umlaufenden Wand zu dämpfen. Die Schwingungen der umlaufenden Wand werden im Rahmen der Erfindung auch als Nebenschwingungen des Ultraschallwandlers bezeichnet. Vorteilhaft wird eine selektive Dämpfung nach Bedarf bereitgestellt, beispielsweise eine niedrige Dämpfung der Nutzschwingung und eine hohe Dämpfung der Schwingungen der umlaufenden Wand.According to a preferred embodiment, the actively controllable damping element is adapted to damp vibrations of the rotating wall. The oscillations of the circumferential wall are referred to in the context of the invention as secondary oscillations of the ultrasonic transducer. Advantageously, a selective damping is provided as needed, for example, a low damping of Nutzschwingung and high damping of the vibrations of the rotating wall.

Nach einer bevorzugten weiteren Ausführungsform ist das aktiv steuerbare Dämpfungselement dazu eingerichtet, Schwingungen der umlaufenden Wand zu erfassen. Die aktive Steuerung des Dämpfungselements kann in dieser Ausgestaltung besonders vorteilhaft vollständig automatisiert ablaufen. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine integrierte Schaltung auf dem mikroelektromechanischen System die Schwingung der umlaufenden Wand beispielsweise durch einen Beschleunigungssensor erfasst und hiervon abhängig ein Reaktionsverhalten selektiert, welches die erfasste Schwingung effektiv dämpft.According to a preferred further embodiment, the actively controllable damping element is adapted to detect vibrations of the peripheral wall. In this refinement, the active control of the damping element can be carried out in a particularly advantageous manner in a completely automated manner. In this case, it can be provided that an integrated circuit on the microelectromechanical system detects the oscillation of the rotating wall, for example by means of an acceleration sensor, and selects therefrom a reaction behavior which effectively dampens the detected oscillation.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das aktiv steuerbare Dämpfungselement an der umlaufenden Wand angeordnet. Bevorzugt ist eine ringförmige Ausführungsform, wobei aber auch Ausführungsformen mit einem lückenhaften Ring vorgesehen sein können. Es können Ausführungsformen mit einem oder mit mehreren Ringen übereinander an der umlaufenden Wand des Membrantopfs vorgesehen sein. Bevorzugt ist eine Anordnung des Dämpfungselements in etwa auf mittiger Höhe der umlaufenden Wand, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 30% und 70% der Höhe der umlaufenden Wand, so dass zumindest eine Hauptschwingungsmode der umlaufenden Wand optimal vom Dämpfungselement erfassbar und dämpfbar ist.According to a preferred embodiment, the actively controllable damping element is arranged on the circumferential wall. Preferred is an annular embodiment, but also embodiments may be provided with a patchy ring. Embodiments with one or more rings can be provided one above the other on the circumferential wall of the diaphragm pot. Preferably, an arrangement of the damping element is approximately at the central height of the circumferential wall, more preferably in a range between 30% and 70% of the height of the peripheral wall, so that at least one main vibration mode of the circumferential wall is optimally detected and damped by the damping element.

Bevorzugt ist das aktiv steuerbare Dämpfungselement an die umlaufende Wand geklebt. Preferably, the actively controllable damping element is glued to the peripheral wall.

Nach einer bevorzugten vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Ultraschallwandler ein weiteres mikroelektromechanisches System oder dielektrisch elektroaktives Polymer, das auf dem Wandlerelement angeordnet ist. According to a preferred advantageous embodiment, the ultrasonic transducer comprises a further microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer which is arranged on the transducer element.

Besonders bevorzugt ist das weitere mikroelektromechanische System oder dielektrisch elektroaktive Polymer dazu eingerichtet, Schwingungen des Wandlerelements zu erfassen und/oder Schwingungen der Membran, auf deren Innenseite das Wandlerelement angeordnet ist, zu erfassen. Die Schwingungen der Membran, auf deren Innenseite das Wandlerelement angeordnet ist, werden im Rahmen der Erfindung auch als Hauptschwingung des Ultraschallwandlers bezeichnet. Particularly preferably, the further microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer is adapted to detect vibrations of the transducer element and / or to detect vibrations of the diaphragm, on the inside of which the transducer element is arranged. The vibrations of the membrane, on the inside of which the transducer element is arranged, are also referred to in the context of the invention as the main vibration of the ultrasonic transducer.

Es kann vorgesehen sein, dass das weitere mikroelektromechanische System oder dielektrisch elektroaktive Polymer mit dem aktiv steuerbaren Dämpfungselement gekoppelt ist, welches das erste mikroelektromechanische System oder dielektrisch elektroaktive Polymer umfasst. Insbesondere ist auch möglich, dass das weitere mikroelektromechanische System oder dielektrisch elektroaktive Polymer Schwingungen der umlaufenden Wand erfasst und hiervon abhängig das aktiv steuerbare Dämpfungselement zur Dämpfung der Schwingungen der umlaufenden Wand ansteuert.It can be provided that the further microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer is coupled to the actively controllable damping element which comprises the first microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer. In particular, it is also possible that the further microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer detects vibrations of the peripheral wall and, depending thereon, activates the actively controllable damping element for damping the vibrations of the peripheral wall.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das weitere mikroelektromechanische System oder dielektrisch elektroaktive Polymer dazu eingerichtet, Schwingungen des Wandlerelements zu dämpfen und/oder Schwingungen der Membran zu dämpfen, auf deren Innenseite das Wandlerelement angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da hierdurch das Abklingverhalten des Ultraschallwandlers in Abhängigkeit der Stärke der gemessenen Hauptschwingung beeinflussbar ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das weitere mikroelektromechanische System oder dielektrisch elektroaktive Polymer das Wandlerelement zur Erzeugung einer der Hauptschwingung entgegengesetzten Schwingung anregt, um die Hauptschwingung zu dämpfen. According to a preferred embodiment, the further microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer is adapted to damp vibrations of the transducer element and / or to dampen vibrations of the diaphragm, on the inside of which the transducer element is arranged. This embodiment is particularly advantageous, since in this way the decay behavior of the ultrasonic transducer can be influenced as a function of the strength of the measured main oscillation. For example, it can be provided that the further microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer excites the transducer element to produce a vibration opposite to the main vibration in order to dampen the main vibration.

Die Erfindung kann insbesondere bei solchen Ultraschallwandlern eingesetzt werden, welche beispielsweise im vorderen und/oder hinteren Stoßfänger eines Fahrzeugs zum Zwecke der Parkassistenz und/oder Kollisionsvermeidung vorgesehen sind. Dabei werden üblicherweise Ultraschallsignale durch ein Medium wie Luft oder Wasser von einem Emitter zu einem Empfänger übermittelt oder von einem Emitter in eine Umgebung übermittelt oder von einem in der Umgebung befindlichen Objekt reflektierte Ultraschallsignale erfasst und die Laufzeit und/oder Laufzeitdifferenzen und/oder weitere Größen wie beispielsweise Amplituden und Phasen der Ultraschallsignale gemessen. Typischerweise werden dabei Ultraschallwandler eingesetzt, welche sowohl Ultraschallwellen emittieren können, als auch Ultraschallwellen empfangen können. The invention can be used in particular in such ultrasonic transducers, which are provided for example in the front and / or rear bumper of a vehicle for the purpose of parking assistance and / or collision avoidance. In this case, ultrasound signals are usually transmitted through a medium such as air or water from an emitter to a receiver or transmitted from an emitter into an environment or detected by an object located in the surrounding ultrasonic signals and the running time and / or differences in runtime and / or other variables such For example, measured amplitudes and phases of the ultrasonic signals. Typically, ultrasonic transducers are used which can both emit ultrasonic waves and receive ultrasonic waves.

Insbesondere kann der Ultraschallwandler in einem Ultraschallsystem verbaut sein, welches eine Gruppe von Ultraschallwandlern umfasst, wobei zumindest einer, bevorzugt alle Ultraschallwandler die erfindungsgemäßen Merkmale aufweisen. Das Ultraschallsystem kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, einen Bereich einer Umgebung eines Kraftfahrzeugs zu erfassen. Das Ultraschallsystem weist darüber hinaus bevorzugt auch eine der jeweiligen Gruppe zugeordnete Steuereinrichtung und eine Signalverarbeitungseinrichtung auf. In particular, the ultrasound transducer can be installed in an ultrasound system which comprises a group of ultrasound transducers, wherein at least one, preferably all ultrasound transducers have the features according to the invention. The ultrasound system can be set up, for example, to detect a region of an environment of a motor vehicle. The ultrasound system points In addition, a control device assigned to the respective group and a signal processing device are also preferred.

Nach einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Ultraschallwandlers vorgeschlagen, wobei nach einem ausgesendeten Ultraschallsignal das aktiv steuerbare Dämpfungselement angesteuert wird, um die Schwingung der umlaufenden Wand zu dämpfen. Bevorzugt erfasst dabei nach dem ausgesendeten Ultraschallsignal das aktiv steuerbare Dämpfungselement die Schwingung der umlaufenden Wand und steuert in Abhängigkeit von dem erfassten Signal die Dämpfung der Schwingung der umlaufenden Wand. Alternativ hierzu oder zusätzlich hierzu kann vorgesehen sein, dass nach dem ausgesendeten Ultraschallsignal ein weiteres aktiv steuerbares Dämpfungselement, welches auf dem Wandlerelement angeordnet ist, die Schwingung der umlaufenden Wand erfasst und das erste aktiv steuerbare Dämpfungselement zur Dämpfung der Schwingung der umlaufenden Wand ansteuert. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das weitere mikroelektromechanische System oder dielektrisch elektroaktive Polymer die Schwingung des Wandlerelements oder die Schwingung der Membran, auf deren Innenseite das Wandlerelement angeordnet ist erfasst und das Wandlerelement ansteuert, um die Schwingung abzudämpfen.According to a further aspect, a method for operating such an ultrasonic transducer is proposed, wherein after an emitted ultrasonic signal, the actively controllable damping element is driven in order to dampen the vibration of the rotating wall. In this case, the actively controllable damping element preferably detects the oscillation of the circumferential wall after the emitted ultrasonic signal and controls the damping of the oscillation of the circumferential wall as a function of the detected signal. As an alternative to this or in addition thereto, provision can be made for a further actively controllable damping element, which is arranged on the transducer element, to detect the oscillation of the encircling wall and to control the first actively controllable damping element for damping the oscillation of the encircling wall after the emitted ultrasonic signal. Furthermore, it can be provided that the further microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer detects the oscillation of the transducer element or the oscillation of the diaphragm, on the inside of which the transducer element is arranged, and drives the transducer element in order to damp the oscillation.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenEmbodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. Show it

1 Eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ultraschallwandlers; 1 A schematic sectional view of a first embodiment of an ultrasonic transducer according to the invention;

2 Eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ultraschallwandlers. 2 A schematic sectional view of a second embodiment of an ultrasonic transducer according to the invention.

3 Eine schematische Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels längs der Schnittlinie X-X nach 1 gemäß einer Ausführungsform. 3 A schematic sectional view of the first embodiment along the section line XX 1 according to one embodiment.

4 Eine schematische Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels nach 2 längs der Schnittlinie Y-Y gemäß einer Ausführungsform. 4 A schematic sectional view of the second embodiment according to 2 along the section line YY according to an embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein erfindungsgemäßer Ultraschallwandler 1 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Ein Membrantopf 2, vorzugsweise in zylindrischer Form, weist eine umlaufende Wand 3 auf, die einseitig mit einer Membran 7 verschlossen ist. Der Membrantopf 2 weist an seiner Oberseite eine Öffnung 6 auf. An der Außenseite des Membrantopfs 2 ist in der Nähe der Öffnung 6 eine Verdickung 5 angeordnet, welche beispielsweise zur Verbindung mit einem nicht gezeigten Halteelement und/oder Entkopplungsring vorgesehen ist. Der Membrantopf 2 kann beispielsweise ein fließgepresstes Aluminiumteil sein.In 1 is an inventive ultrasonic transducer 1 shown in a sectional view. A diaphragm pot 2 , preferably in cylindrical form, has a peripheral wall 3 on, the one-sided with a membrane 7 is closed. The diaphragm pot 2 has an opening at its top 6 on. On the outside of the diaphragm pot 2 is near the opening 6 a thickening 5 arranged, which is provided for example for connection to a holding element and / or decoupling ring, not shown. The diaphragm pot 2 may be, for example, a extruded aluminum part.

Die umlaufende Wand 2 umschließt einen Innenraum 11, in dem auf der Innenseite der Membran 7 ein Wandlerelement 10, zum Beispiel ein Piezowandler angeordnet ist. Das Wandlerelement 10 ist im zentrischen Abschnitt 8 angeordnet und dort beispielsweise mit einem Kleber befestigt. Der zentrische Abschnitt 8 ist von einem Randabschnitt 9 umgeben. The surrounding wall 2 encloses an interior 11 in which on the inside of the membrane 7 a transducer element 10 , For example, a piezoelectric transducer is arranged. The transducer element 10 is in the centric section 8th arranged and fixed there, for example, with an adhesive. The centric section 8th is from a border section 9 surround.

Der Ultraschallwandler 1 weist außerdem ein aktiv steuerbares Dämpfungselement 4 auf, welches zumindest ein mikroelektromechanisches System oder ein dielektrisch elektroaktives Polymer umfasst. Das Dämpfungselement 4 ist an der umlaufenden Wand 3 befestigt, beispielsweise mit einem Kleber an der umlaufenden Wand 3 angeklebt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Dämpfungselement 4 in etwa auf mittiger Höhe der umlaufenden Wand 3 angeordnet, um eine optimale Kopplung zu den Hauptschwingungsmoden der umlaufenden Wand 3 zu erreichen. Die genaue Positionierung des Dämpfungselements 4 an der umlaufenden Wand 3 kann das Ergebnis von Versuchsreihen sein, mittels welcher ein optimales Abstrahlungs-/ Dämpfungsprofil des Ultraschallwandlers 1 ermittelt wurde. The ultrasonic transducer 1 also has an actively controllable damping element 4 which comprises at least one microelectromechanical system or a dielectrically electroactive polymer. The damping element 4 is on the surrounding wall 3 attached, for example, with an adhesive on the peripheral wall 3 glued. In the illustrated embodiment, the damping element 4 at about the middle height of the surrounding wall 3 arranged to provide optimal coupling to the main modes of vibration of the rotating wall 3 to reach. The exact positioning of the damping element 4 on the surrounding wall 3 may be the result of series of experiments, by means of which an optimal radiation / attenuation profile of the ultrasonic transducer 1 was determined.

2 zeigt einen erfindungsgemäßen Ultraschallwandler 1 in schematischer Schnittdarstellung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Der Ultraschallwandler 1 kann im Wesentlichen wie mit Bezug zu 1 beschrieben ausgestaltet sein und umfasst darüber hinaus ein weiteres mikroelektromechanisches System oder dielektrisch elektroaktives Polymer 12, welches auf dem Wandlerelement 10 angeordnet ist. Das weitere mikroelektromechanische System oder dielektrisch elektroaktive Polymer 12 ist eingerichtet, die Schwingungen des Wandlerelements 10 oder der Membran 7, auf deren Innenseite das Wandlerelement 10 angeordnet ist, zu erfassen. In 2 ist das weitere mikroelektromechanische System oder dielektrisch elektroaktive Polymer 12 über einen Leiter 13 an das Dämpfungselement 4 gekoppelt. Über den Leiter 13 kann eine Stromversorgung erfolgen. Über den Leiter 13 kann beispielsweise auch eine Kommunikation des aktiv steuerbaren Dämpfungselements 4 mit dem weiteren mikroelektromechanischen System oder dielektrisch elektroaktiven Polymer 12 erfolgen, so dass eine gegenseitige Steuerung möglich ist und/oder gegenseitig Messwerte bereitgestellt werden. Eine weitere Stromversorgungsleitung 14 zeigt die Stromversorgung des Dämpfungselements 4. 2 shows an ultrasonic transducer according to the invention 1 in a schematic sectional view according to another embodiment. The ultrasonic transducer 1 can essentially be related as well 1 described and further includes a further microelectromechanical system or dielectric electroactive polymer 12 which is on the transducer element 10 is arranged. The other microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer 12 is set up, the vibrations of the transducer element 10 or the membrane 7 on the inside of which the transducer element 10 is arranged to capture. In 2 is the other microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer 12 over a ladder 13 to the damping element 4 coupled. About the conductor 13 can be a power supply. About the conductor 13 For example, a communication of the actively controllable damping element 4 with the further microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer 12 be carried out so that a mutual control is possible and / or mutually measured values are provided. Another Power line 14 shows the power supply of the damping element 4 ,

3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels in 1 längs der Schnittlinie X-X. Das Wandlerelement 10 ist zentrisch im Membrantopf 2 angeordnet und von dem Randabschnitt 9 umgeben. Das aktiv steuerbare Dämpfungselement 4 des Ultraschallwandlers 1, welches zumindest ein mikroelektromechanisches System oder ein dielektrisch elektroaktives Polymer umfasst, ist hier ringförmig gestaltet. Das Dämpfungselement 4 ist außerdem als ein sogenanntes Array ausgebildet, mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten mikroelektromechanischen Systemen oder dielektrisch elektroaktiven Polymeren 15. 3 shows a schematic sectional view of the embodiment in 1 along the section line XX. The transducer element 10 is centric in the diaphragm pot 2 arranged and from the edge portion 9 surround. The actively controllable damping element 4 of the ultrasonic transducer 1 , which comprises at least one microelectromechanical system or a dielectrically electroactive polymer, is designed annular here. The damping element 4 is also formed as a so-called array, with a plurality of juxtaposed microelectromechanical systems or dielectrically electroactive polymers 15 ,

4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels des Ultraschallwandlers 1 entlang der Linie Y-Y. Der Ultraschallwandler 1 umfasst ein weiteres mikroelektromechanisches System oder dielektrisch elektroaktives Polymer 12, welches auf dem Wandlerelement 10 angeordnet ist. Das Dämpfungselement 4 umfasst hier mehrere Einzelelemente 17, welche an der umlaufenden Wand 3 voneinander durch eine lichte Weite 16 beabstandet angeordnet sind. Dargestellt sind sechs Einzelelemente 17, es können aber auch mehr oder weniger als sechs Elemente vorgesehen sein, wobei die Anzahl und Verteilung der Elemente an die jeweiligen Betriebsbedingungen angepasst sind. 4 shows a schematic sectional view of the in 2 illustrated embodiment of the ultrasonic transducer 1 along the line YY. The ultrasonic transducer 1 comprises another microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer 12 which is on the transducer element 10 is arranged. The damping element 4 here includes several individual elements 17 , which are on the surrounding wall 3 from each other through a clear width 16 spaced apart. Shown are six individual elements 17 However, more or less than six elements may be provided, wherein the number and distribution of the elements are adapted to the respective operating conditions.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereiche eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the areas specified by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

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Claims (10)

Ultraschallwandler (1), insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem Membrantopf (2), welcher eine umlaufende Wand (3) aufweist, und mit zumindest einem Wandlerelement (10), das auf einer Innenseite einer Membran (7) angeordnet und zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallwandler (1) ein aktiv steuerbares Dämpfungselement (4) aufweist, wobei das aktiv steuerbare Dämpfungselement (4) zumindest ein mikroelektromechanisches System oder dielektrisch elektroaktives Polymer umfasst.Ultrasonic transducer ( 1 ), in particular for a vehicle, with a diaphragm pot ( 2 ), which has a circumferential wall ( 3 ), and with at least one transducer element ( 10 ) located on an inner side of a membrane ( 7 ) and adapted to generate ultrasonic vibrations, characterized in that the ultrasonic transducer ( 1 ) an actively controllable damping element ( 4 ), wherein the actively controllable damping element ( 4 ) comprises at least one microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer. Ultraschallwandler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aktiv steuerbare Dämpfungselement (4) eingerichtet ist, Schwingungen der umlaufenden Wand (3) zu dämpfen.Ultrasonic transducer ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the actively controllable damping element ( 4 ), oscillations of the circumferential wall ( 3 ) to dampen. Ultraschallwandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aktiv steuerbare Dämpfungselement (4) eingerichtet ist, Schwingungen der umlaufenden Wand (3) zu erfassen.Ultrasonic transducer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the actively controllable damping element ( 4 ), oscillations of the circumferential wall ( 3 ) capture. Ultraschallwandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aktiv steuerbare Dämpfungselement (4) an der umlaufenden Wand (3) angeordnet ist.Ultrasonic transducer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that actively controllable damping element ( 4 ) on the surrounding wall ( 3 ) is arranged. Ultraschallwandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallwandler (1) ein weiteres mikroelektromechanisches System oder dielektrisch elektroaktives Polymer (12) umfasst, das auf dem Wandlerelement (10) angeordnet ist.Ultrasonic transducer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ultrasonic transducer ( 1 ) another microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer ( 12 ) mounted on the transducer element ( 10 ) is arranged. Ultraschallwandler (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere mikroelektromechanische System oder dielektrisch elektroaktive Polymer (12) eingerichtet ist, Schwingungen des Wandlerelements (10) und/oder der Membran (7), auf deren Innenseite das Wandlerelement (10) angeordnet ist, zu erfassen.Ultrasonic transducer ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the further microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer ( 12 ) is arranged, vibrations of the transducer element ( 10 ) and / or the membrane ( 7 ), on the inside of which the transducer element ( 10 ) is arranged to detect. Ultraschallwandler (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere mikroelektromechanische System oder dielektrisch elektroaktive Polymer (12) eingerichtet ist, Schwingungen des Wandlerelements (10) und/oder der Membran (7), auf deren Innenseite das Wandlerelement (10) angeordnet ist, zu dämpfen.Ultrasonic transducer ( 1 ) according to claim 5 or 6, characterized in that the further microelectromechanical system or dielectrically electroactive polymer ( 12 ) is arranged, vibrations of the transducer element ( 10 ) and / or the membrane ( 7 ), on the inside of which the transducer element ( 10 ) is arranged to dampen. Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallwandlers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei nach einem ausgesendeten Ultraschallsignal das aktiv steuerbare Dämpfungselement (4) angesteuert wird, um die Schwingung der umlaufenden Wand (3) zu dämpfen.Method for operating an ultrasonic transducer ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, wherein after an emitted ultrasonic signal, the actively controllable damping element ( 4 ) is controlled to the vibration of the circumferential wall ( 3 ) to dampen. Verfahren nach Anspruch 8, wobei nach dem ausgesendeten Ultraschallsignal das aktiv steuerbare Dämpfungselement (4) die Schwingung der umlaufenden Wand (3) erfasst.The method of claim 8, wherein after the emitted ultrasonic signal, the actively controllable damping element ( 4 ) the vibration of the circumferential wall ( 3 ) detected. Verfahren zum Betrieb eines Ultraschallwandlers (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei nach dem ausgesendeten Ultraschallsignal das weitere aktiv steuerbare Dämpfungselement (4) die Schwingung des Wandlerelements (10) und/oder der Membran (7), auf deren Innenseite das Wandlerelement (10) angeordnet ist, erfasst.Method for operating an ultrasonic transducer ( 1 ) according to any one of claims 5 to 7, wherein after the emitted ultrasonic signal, the further actively controllable damping element ( 4 ) the oscillation of the transducer element ( 10 ) and / or the membrane ( 7 ), on the inside of which the transducer element ( 10 ) is detected.
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