DE102015015901B3 - Oscillating element for an ultrasonic transducer with a translation lattice-based multiple resonance - Google Patents

Oscillating element for an ultrasonic transducer with a translation lattice-based multiple resonance Download PDF

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Abstract

Schwingsystem bestehend aus einem Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) als Schwingkörper und mindestens einem die Schwingung dieses Schwingkörpers antreibenden piezoelektrische Schwingelement (2) pro Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) für die Verwendung in einem Ultraschall-Transducer (TR), wobei das piezoelektrische Schwingelement (2) des Schwingsystems mit dem Montagelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) mechanisch verbunden ist und wobei die mechanische Verbindung zwischen piezoelektrischem Schwingelement (2) des Schwingsystems und dem Montagelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) durch eine Klebung mittels eines Klebers und/oder eine Lötung und/oder Schweißung erfolgt ist, und wobei das Schwingsystem bestehend aus dem Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) und dem piezoelektrischen Schwingelement (2) dazu vorgesehen ist, mittels eines elastischen Klebers (3) mechanisch mit einem Gehäuse (1, 1a, 1c) eines Ultraschall-Transducers (TR) verbunden zu werden, wobei die kürzeste Verbindungslinie von dem Schwerpunkt des piezoelektrischen Schwingelements (2) zu dem Gehäuse (1, 1a, 1c) den elastischen Kleber (3) schneidet, gekennzeichnet dadurch, dass das Schwingsystem des Ultraschall-Transducers bestehend aus Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) und piezoelektrischem Schwingelement (2) bei Ansteuerung des piezoelektrischen Schwingelementes (2) durch einen Ansteuerschaltkreis (US) zumindest zwei oder mehr mechanische Resonanzfrequenzen, eine erste Resonanzfrequenz und eine zweite Resonanzfrequenz, die voneinander verschieden sind, aufweist, und dass zumindest eine dieser Resonanzfrequenzen von den Eigenfrequenzen des piezoelektrischen Schwingelementes (2) ohne anmontiertes Montageelement verschieden ist und dass das Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) mindestens ein Muster von Öffnungen (10) auf einer Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) und/oder Vertiefungen auf einer Oberfläche des ...Oscillation system comprising a mounting element (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) as oscillating body and at least one piezoelectric oscillating element (2) driving the oscillation of said oscillating body per mounting element (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) for use in an ultrasonic transducer (TR), the piezoelectric vibrating element (2) of the vibrating system being mechanically connected to the mounting element (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) and wherein the mechanical connection between the piezoelectric oscillating element (2) of the oscillating system and the mounting element (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) is effected by gluing by means of an adhesive and / or soldering and / or welding , and wherein the oscillating system, consisting of the mounting element (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) and the piezoelectric oscillating element (2), is provided with a housing (1) mechanically by means of an elastic adhesive (3) , 1a, 1c) of an ultrasonic transducer (TR) with the shortest connecting line from the center of gravity of the piezoelectric oscillating element (2) to the housing (1, 1a, 1c) intersecting the elastic adhesive (3), characterized in that the oscillating system of the ultrasonic transducer consisting of mounting element (6, 6b , 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) and piezoelectric vibrating element (2) upon driving the piezoelectric vibrating element (2) by a driving circuit (US) at least two or more mechanical resonance frequencies, a first resonant frequency and a second resonant frequency of each other are different, and that at least one of these resonant frequencies of the natural frequencies of the piezoelectric vibrating element (2) without anmontiertes mounting member is different and that the mounting member (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) at least one pattern of Openings (10) on a surface of the mounting element (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) and / or recesses on a surface of the ...

Description

Einleitungintroduction

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ultraschall-Transducer bekannt. Diese spielen beispielsweise im Zusammenhang mit der Abstandserkennung beim Einparken von Fahrzeugen eine wichtige Rolle. Bei diesem Vorgang wird eine Ultraschallwelle durch einen Ultraschall-Transducer ausgesandt, von einem Objekt im Fahrweg des Kfz reflektiert und typischerweise von demselben Ultraschall-Transducer wieder aufgefangen. Aus der Laufzeit und der Amplitude kann zum einen auf das Vorhandensein eines Hindernisses im Fahrweg geschlossen werden und zum anderen auf dessen Abstand zum Ultraschall-Transducer. Der Ultraschall-Transducer arbeitet somit zumindest zeitweise als Ultraschallsender und zeitweise als Ultraschallempfänger.Various ultrasonic transducers are known in the prior art. These play, for example, in connection with the distance detection when parking vehicles an important role. In this process, an ultrasonic wave is emitted by an ultrasonic transducer, reflected by an object in the path of the vehicle and typically recovered by the same ultrasonic transducer. From the running time and the amplitude can be closed on the one hand on the presence of an obstacle in the track and on the other hand on the distance to the ultrasonic transducer. The ultrasound transducer thus operates at least temporarily as an ultrasound transmitter and at times as an ultrasound receiver.

Der Stand der Technik wird anhand der 1 bis 4 erläutert.The prior art is based on the 1 to 4 explained.

1 zeigt eine typische Schaltung aus dem Stand der Technik. An dieser Stelle wird nicht auf die Bedeutung aller Bauelemente der Schaltung eingegangen. Stattdessen findet hier eine Beschränkung auf die wichtigsten Teile der Schaltung statt. Die Bauelemente sind in der Bezugszeichenliste soweit benannt, dass ein Fachmann die Schaltung nacharbeiten kann. In dieser Schaltung wird der Transducer (TR) durch den Ansteuerschaltkreis (USctr) über die erste Leitung (DRV1) und die zweite Leitung (DRV2) zur differentiellen Ansteuerung seines piezoelektrischen Schwingelements (2, 2) zum Senden veranlasst. Dabei wird in dem Übertrager (UE) das Ausgangssignal des Ansteuerschaltkreis (USctr) hochgespannt, um eine optimale Anpassung des Ausgangs (DRV1, DRV2) des Ansteuerschaltkreises an (USctr) an die Resonanzimpedanz des piezoelektrischen Schwingelements (2, 2) des Ultraschall-Transducers (TR) zu gewährleisten. Wird das piezoelektrische Schwingelement (2, 2) des Ultraschall-Transducers (TR) nicht angesteuert, so kann über ein im wesentlichen kapazitives Netzwerk (CTD1, CAIN1, CAIN2, RAIN) im Zusammenwirken mit der Induktivität des Übertragers (UE) das durch das piezoelektrische Schwingelement (2, 2) erzeugte elektrische Signal des Ultraschall-Transducers (TR) durch den Ansteuerschaltkreis über ein erstes Eingangssignal (AING) und ein zweites Eingangssignal (AINS) empfangen und verarbeitet werden. Das Ergebnis der Auswertung wird dann typischerweise über einen Datenbus, beispielsweise einen LIN-Bus, an eine übergeordnete Instanz gemeldet. 1 shows a typical circuit of the prior art. At this point, the importance of all components of the circuit is not discussed. Instead, there is a restriction to the most important parts of the circuit. The components are so far named in the list of reference numbers that a person skilled in the art can rework the circuit. In this circuit, the transducer (TR) is driven by the drive circuit (US ctr ) via the first line (DRV1) and the second line (DRV2) for the differential drive of its piezoelectric oscillating element (FIG. 2 . 2 ) to send. In this case, in the transmitter (UE), the output signal of the drive circuit (US ctr ) is clamped high in order to optimally adapt the output (DRV1, DRV2) of the drive circuit to (US ctr ) to the resonance impedance of the piezoelectric oscillating element (FIG. 2 . 2 ) of the ultrasonic transducer (TR). Is the piezoelectric vibrating element ( 2 . 2 ) of the ultrasonic transducer (TR) is not activated, it is possible, via a substantially capacitive network (C TD1 , C AIN1 , C AIN2 , R AIN ), in cooperation with the inductance of the transformer (UE), to pass through the piezoelectric oscillating element ( FIG . 2 . 2 ) received electrical signal of the ultrasonic transducer (TR) by the drive circuit via a first input signal (AING) and a second input signal (AINS) are received and processed. The result of the evaluation is then typically reported via a data bus, for example a LIN bus, to a higher-level entity.

2 zeigt einen typischen Ultraschall-Transducer im Querschnitt. 2 shows a typical ultrasonic transducer in cross section.

Die Ultraschall-Transducer sind typischerweise nicht rotationssymmetrisch gefertigt. Am Gehäuse existieren typischerweise zwei gegenüberliegende Abflachungen, um eine definierte Montage zu gewährleisten. Die Abstrahlcharakteristik wird im Stand der Technik durch eine variierende Dicke der Gehäusewand moduliert. Typische Ultraschall-Transducer aus dem Stand der Technik zeigen diese variierende Gehäusedicke, um die Öffnungswinkel in x- und y Richtung einstellen zu können. Dieses Verfahren zur Ausformung des Abstrahlwinkels ist relativ kompliziert, da es komplexe dreidimensionale Formen erfordert.The ultrasound transducers are typically not rotationally symmetrical. On the housing typically exist two opposite flats to ensure a defined assembly. The emission characteristic is modulated in the prior art by a varying thickness of the housing wall. Typical prior art ultrasonic transducers exhibit this varying case thickness to adjust the aperture angles in the x and y directions. This method of forming the radiation angle is relatively complicated because it requires complex three-dimensional shapes.

Der Gehäusedurchmesser variiert im Stand der Technik zwischen 14 und 18 mm, dies ist aber nicht exakt n·λL, wobei n eine ganze Zahl und λL die Wellenlänge des Schalls in der Luft ist, sondern die verschiedenen Frequenzen sollen im jeweils gleichen Sensormodulgehäuse durch eine breitbandige Gehäuseresonanz abstrahlbar und empfangbar sein. Die Wellenlänge λL liegt bei einer typischen Schwingfrequenz von 58 kHz bei 5,9 mm in Luft bei Raumtemperatur, und bei 108 mm in Aluminium. Die Wellenlänge in Aluminium, aus dem das Gehäuse des Ultraschall-Transducers gefertigt ist, ist also typischerweise um einen Faktor 18,3 größer als die Wellenlänge in Luft.The housing diameter varies in the prior art between 14 and 18 mm, but this is not exactly n · λ L , where n is an integer and λ L is the wavelength of the sound in the air, but the different frequencies in the same sensor module housing through a broadband cabinet resonance can be emitted and received. The wavelength λ L is at a typical oscillation frequency of 58 kHz at 5.9 mm in air at room temperature, and at 108 mm in aluminum. The wavelength in aluminum, from which the housing of the ultrasonic transducer is made, is therefore typically a factor of 18.3 greater than the wavelength in air.

Grundsätzlich ist ein Ultraschall-Transducer mit zwei und mehr Resonanzfrequenzen und unterschiedlichen Abstrahlcharakteristiken vorteilhaft, um diese verschiedenen Abstrahlcharakteristiken für verschiedene Messaufgaben nutzen zu können. Beispielhafte Eigenschaften des Ultraschall-Transducers bei diesen Resonanzfrequenzen wären ein breiter Öffnungswinkel der Schallkeule bei kurzer Reichweite und alternativ ein kleiner Öffnungswinkel der Schallkeule bei große Reichweite (z. B. 6 bis 8 m). Dies würde beispielsweise eine Nahfelderkennung für ultraschallbasierende Einparkhilfen in einer Kfz-Stoßstange ermöglichen.In principle, an ultrasonic transducer with two or more resonance frequencies and different emission characteristics is advantageous in order to be able to use these different emission characteristics for different measurement tasks. Exemplary properties of the ultrasound transducer at these resonance frequencies would be a broad opening angle of the sound lobe at short range and, alternatively, a small opening angle of the sound lobe at long range (eg 6 to 8 m). This would allow, for example, a Nahfeldkennung for ultrasound-based parking aids in a motor vehicle bumper.

Vor diesem Hintergrund wäre ein einfaches Verfahren zur Einstellung dieser Resonanzfrequenzen sowie der Bandbreite und der Güte bei diesen Resonanzfrequenzen in der Fertigung des Ultraschall-Transducers wünschenswert, um verschiedene Frequenzkonfigurationen schnell und einfach einstellen zu können.Against this background, a simple method for adjusting these resonant frequencies and the bandwidth and the quality at these resonant frequencies in the manufacture of the ultrasonic transducer would be desirable in order to be able to set different frequency configurations quickly and easily.

Typischerweise ist der Ultraschall-Transducer symmetrisch zu einer 2-zähligen Achse (13) gefertigt. In diesem Beispiel verfügt er über ein Gehäuse (1) mit einem Gehäuseboden (1b) und Gehäusewänden (1c). Typischerweise handelt es sich um eine zumindest annähernd zylindrische Gehäusewand (1c). Das Gehäuse (1) ist zumindest teilweise, vorzugsweise als Ganzes, elektrisch leitend, beispielsweise aus Aluminium ausgeführt und beispielsweise in einem Tiefziehprozess hergestellt. Ein piezoelektrisches Schwingelement (2) ist mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers (8) in das Gehäuse (1) auf dessen Gehäuseboden (1b) geklebt. Das piezoelektrische Schwingelement (2) weist einen zweiten elektrischen Kontakt (2b) auf, der auf der Seite des piezoelektrischen Schwingelements (2) angebracht ist, die dem elektrisch leitenden Kleber (8) zugewandt ist. Der zweite elektrische Kontakt des piezoelektrischen Schwingelements (2) ist somit typischerweise elektrisch leitend mit dem elektrisch leitenden Kleber (8) verbunden. Der andere erste Kontakt (2a) befindet sich typischerweise auf der anderen Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelements (2), die der Oberfläche mit dem zweiten Kontakt (2b) des piezoelektrischen Schwingelementes (2) gegenüberliegt. Der erste Kontakt (2a) des piezoelektrischen Schwingelements (2) ist somit weitestgehend elektrisch von dem zweiten Kontakt (2b) des piezoelektrischen Schwingelements (2) – abgesehen von der kapazitiven Kopplung zwischen beiden – isoliert. Der elektrisch leitende Kleber (8) berührt bis zu einer äußeren Klebekante (3c) das piezoelektrische Schwingelement (2). Dieses besitzt typischerweise eine Außenkante (2c), die typischerweise einen größeren Durchmesser als die besagte Klebekante (3c) aufweist. Der erste elektrische Kontakt (2a) des piezoelektrischen Schwingelements (2) ist typischerweise mittels einer ersten elektrischen Zuleitung (4) angeschlossen. Das Gehäuse (1) und damit auch der zweite elektrische Kontakt (2b) des piezoelektrischen Schwingelements (2) sind über eine zweite Zuleitung (5) angeschlossen. Wird zwischen der ersten und zweiten Zuleitung (4, 5) eine Spannung angelegt, so kommt es aufgrund der piezoelektrischen Eigenschaften des piezoelektrischen Schwingelements (2) zu einer Kontraktion oder Expansion desselben je nach Polarität der angelegten Spannung. Geschieht dies mit einer geeigneten Sendefrequenz, so gerät insbesondere der Gehäuseboden (1b) und die Gehäusewand (1c) in mechanische Resonanz und eine Schallwelle wird durch den Gehäuseboden (1b) nach unten hin in die Luft abgestrahlt. Der Durchmesser des Gehäusebodens beträgt typischerweise ein ganzzahliges (n-faches) Vielfaches der Wellenlänge (λL) des Schalls in der Luft bei Sendefrequenz. In der Vergangenheit hat es sich als sinnvoll erwiesen, wenn der Durchmesser des Gehäusebodens das 6-fache der Schallwellenlänge (λL) in Luft betrug.Typically, the ultrasound transducer is symmetrical to a 2-fold axis ( 13 ). In this example he has a housing ( 1 ) with a housing bottom ( 1b ) and housing walls ( 1c ). Typically, it is an at least approximately cylindrical housing wall ( 1c ). The housing ( 1 ) is at least partially, preferably as a whole, electrically conductive, for example made of aluminum and, for example produced in a thermoforming process. A piezoelectric oscillating element ( 2 ) is by means of an electrically conductive adhesive ( 8th ) in the housing ( 1 ) on the housing bottom ( 1b ) glued. The piezoelectric vibrating element ( 2 ) has a second electrical contact ( 2 B ), which on the side of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) attached to the electrically conductive adhesive ( 8th ) is facing. The second electrical contact of the piezoelectric oscillating element ( 2 ) is thus typically electrically conductive with the electrically conductive adhesive ( 8th ) connected. The other first contact ( 2a ) is typically located on the other surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ), the surface with the second contact ( 2 B ) of the piezoelectric oscillating element ( 2 ) is opposite. The first contact ( 2a ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) is thus largely electrically from the second contact ( 2 B ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) - apart from the capacitive coupling between the two - isolated. The electrically conductive adhesive ( 8th ) touches up to an outer adhesive edge ( 3c ) the piezoelectric vibrating element ( 2 ). This typically has an outer edge ( 2c ), which is typically larger in diameter than the said adhesive edge ( 3c ) having. The first electrical contact ( 2a ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) is typically by means of a first electrical lead ( 4 ) connected. The housing ( 1 ) and thus also the second electrical contact ( 2 B ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) are connected via a second supply line ( 5 ) connected. Is between the first and second supply line ( 4 . 5 ) applied a voltage, it is due to the piezoelectric properties of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) to a contraction or expansion thereof depending on the polarity of the applied voltage. If this happens with a suitable transmission frequency, then in particular the housing bottom ( 1b ) and the housing wall ( 1c ) into mechanical resonance and a sound wave is transmitted through the housing bottom ( 1b ) radiated downwards into the air. The diameter of the housing bottom is typically an integer (n-fold) multiple of the wavelength (λ L ) of the sound in the air at transmission frequency. In the past, it has proven to be useful if the diameter of the housing bottom was 6 times the sound wavelength (λ L ) in air.

3 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch das Ultraschallmodul (SM). Eine gedruckte Schaltung (PCB) trägt typischerweise den Ansteuerschaltkreis (USctr, 1) und die peripheren Bauelemente (siehe 1). Diese gedruckte Schaltung (PCB) ist über einen Stecker (Con) mit der Außenwelt verbindbar. Der Ultraschall-Transducer (TR) befindet sich links von der gedruckten Schaltung um 90° gedreht mit dem Gehäuseboden (1c, 2) nach links zeigend. Typischerweise werden die Ultraschall-Transducer direkt in der Stoßstange eines Kfz montiert. Allenfalls eine Lackierung verhindert den direkten Kontakt mit elektrisch geladenen Gegenständen. Im Falle einer elektrostatischen Entladung – allgemein als ESD-Ereignis (ESD) bezeichnet – verhindert das kapazitive Netzwerk (CTD1, CAIN1, CAIN2, RAIN) im Zusammenwirken mit der Induktivität des Übertragers (UE), dass dieser ESD-Puls den Ansteuerschaltkreis (USctr) ungedämpft erreichen und somit beschädigen kann. 3 shows a simplified cross section through the ultrasonic module (SM). A printed circuit board (PCB) typically carries the drive circuit (US ctr , 1 ) and the peripheral components (see 1 ). This printed circuit board (PCB) can be connected to the outside world via a plug (Con). The ultrasonic transducer (TR) is located to the left of the printed circuit rotated 90 ° with the housing bottom ( 1c . 2 ) pointing to the left. Typically, the ultrasonic transducers are mounted directly in the bumper of a vehicle. If necessary, a coating prevents direct contact with electrically charged objects. In the case of an electrostatic discharge - commonly referred to as ESD event (ESD) - prevents the capacitive network (C TD1 , C AIN1 , C AIN2 , R AIN ) in cooperation with the inductance of the transmitter (UE) that this ESD pulse the Drive circuit (US ctr ) reach undamped and thus damage.

Der in 1 verwendete Übertrager ist jedoch relativ kostspielig. Daher besteht das Bedürfnis, auf diesen verzichten zu können. 4 zeigt eine Schaltung aus dem Stand der Technik ohne den Übertrager (UE) mit einem anderen Ansteuerschaltkreis (US), der für eine solche direkte Ansteuerung geeignet ist.The in 1 used transformer is relatively expensive. Therefore, there is a need to be able to dispense with this. 4 shows a prior art circuit without the transmitter (UE) with another drive circuit (US), which is suitable for such a direct drive.

Der Ultraschall-Transducer (TR) wird in dem Beispiel der der 4 direkt mittels der ersten Leitung (DRV1) und der zweiten Leitung (DRV2) betrieben und angesteuert.The ultrasonic transducer (TR) is in the example of the 4 operated and controlled directly by means of the first line (DRV1) and the second line (DRV2).

Die erste Leitung (DRV1) und die zweite Leitung (DRV2) des Treibers (DRV) sind Ausgänge. Dies erschwert einen wirksamen ESD-Schutz, weil über diese beiden Leitungen (DRV1, DRV2) die Sendeenergie in den Wandler eingebracht werden muss und jedes ESD-Schutzelement in der Zuleitung den Treiberwirkungsgrad absenken würde.The first line (DRV1) and the second line (DRV2) of the driver (DRV) are outputs. This makes effective ESD protection difficult because these two lines (DRV1, DRV2) require the transmission energy to be introduced into the converter and any ESD protection element in the supply line would lower the drive efficiency.

Über zwei Kapazitäten wird das Empfangssignal mittels eines ersten Eingangssignals (AING) für die Einkopplung des Empfangssignals des Transducers (TR) in den Ansteuerschaltkreis (USctr), das die Rolle einer Signalmasse spielt, und mittels eines zweiten Eingangssignals (AINS) für die Einkopplung des Empfangssignals des Transducers (TR) in den Ansteuerschaltkreis (USctr), das die Rolle des Signals spielt, abgegriffen und der Verarbeitung zugeführt. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit nehmen wir hier beispielhaft an, dass die zweite Zuleitung (5, 2) mit der zweiten Leitung (DRV2) und kapazitiv mit dem zweiten Eingangssignal (AING) verbunden ist. Analog nehmen wir an, dass die erste Zuleitung (4, 2) mit der ersten Leitung (DRV1) und kapazitiv mit dem ersten Eingangssignal (AINS) verbunden ist.About two capacitances, the received signal by means of a first input signal (AING) for coupling the received signal of the transducer (TR) in the drive circuit (US ctr ), which plays the role of a signal ground , and by means of a second input signal (AINS) for the coupling of the Receiving signal of the transducer (TR) in the drive circuit (US ctr ), which plays the role of the signal, tapped and fed to the processing. Without limiting the generality, we assume here by way of example that the second supply line ( 5 . 2 ) is connected to the second line (DRV2) and capacitively connected to the second input signal (AING). Analogously, we assume that the first supply line ( 4 . 2 ) is connected to the first line (DRV1) and capacitively connected to the first input signal (AINS).

Aus der JP S61-29 596 U ist eine Ultraschallsendevorrichtung bekannt, bei der ein piezoelektrisches Schwingelement (Bezugszeichen 12 der JP S61-29 596 U ) auf einem Montagelement (Bezugszeichen 11 der JP S61-29 596 U ) montiert wird. Die Montage geschieht dabei auf einer freigestanzten oder freigeätzten Montageinsel (Bezugszeichen 11-2 der JP S61-29 596 U ), die über vier kreuzförmig symmetrisch angeordnete Stege (Bezugszeichen 11-1 der JP S61-29 596 U9 die mechanische Verbindung zu einem verbleibenden Rahmen, der Teil des Montagelementes (Bezugszeichen 11 der JP S61-29 596 U ) ist, herstellen. Diese Anordnung aus Montageelement (Bezugszeichen 11 der JP S61-29 596 U ) und piezoelektrischem Schwingelement (Bezugszeichen 12 der JP S61-29 596 U ) ist in ein Gehäuse (Bezugszeichen 13 der JP S61-29 596 U ) eingebaut. Die Stege (Bezugszeichen 11-1 der JP S61-29 596 U ) stellen mechanische Federn dar, die bei Anregung des piezoelektrischen Schwingelements (Bezugszeichen 12 der JP S61-29 596 U ) mit der Masse des Schwingsystems bestehend aus Montageelement (Bezugszeichen 11 der JP S61-29 596 U ) und piezoelektrischem Schwingelement (Bezugszeichen 12 der JP S61-29 596 U ) ein resonanzfähiges Schwingungssystem bilden. Das System wir durch eine perforierte Abdeckplatte mit Schalldurchtrittsöffnungen (Bezugszeichen 10 der JP S61-29 596 U ) mechanisch vor dem Eindringen von Fremdkörpern geschützt. Dieses System hat den Vorteil, dass mittels eines größeren piezoelektrischen Schwingkörpers (Bezugszeichen 12 der JP S61-29 596 U ) sehr hohe Schallpegelleistungen abgestrahlt werden können. Neben dem Nachteil der Materialermüdung der Federn (Bezugszeichen 11-1 der JP S61-29 596 U ) weist dieses System aber nur eine Hauptresonanzfrequenz auf und ist daher für den erfindungsgemäßen Zweck alleine nicht geeignet.From the JP S61-29 596 U an ultrasonic transmitting device is known in which a piezoelectric vibrating element (reference numeral 12 of the JP S61-29 596 U ) on a mounting element (reference numeral 11 of the JP S61-29 596 U ) is mounted. The assembly is done on a punched or etched free mounting island (reference numeral 11-2 of the JP S61-29 596 U ), which via four cross-shaped symmetrically arranged webs (reference numeral 11-1 of the JP S61-29 596 U9 the mechanical connection to a remaining frame, the part of the mounting element (reference numeral 11 of the JP S61-29 596 U ). This arrangement of mounting element (reference numeral 11 of the JP S61-29 596 U ) and piezoelectric vibrating element (reference numeral 12 of the JP S61-29 596 U ) is in a housing (reference numeral 13 of the JP S61-29 596 U ) built-in. The webs (reference numeral 11-1 of the JP S61-29 596 U ) represent mechanical springs that upon excitation of the piezoelectric vibrating element (reference numeral 12 of the JP S61-29 596 U ) with the mass of the oscillating system consisting of mounting element (reference numeral 11 of the JP S61-29 596 U ) and piezoelectric vibrating element (reference numeral 12 of the JP S61-29 596 U ) form a resonant vibration system. The system we through a perforated cover plate with sound passage openings (reference numeral 10 of the JP S61-29 596 U ) mechanically protected against the ingress of foreign bodies. This system has the advantage that by means of a larger piezoelectric oscillating body (reference numerals 12 of the JP S61-29 596 U ) very high sound power levels can be radiated. In addition to the disadvantage of material fatigue of the springs (reference numeral 11-1 of the JP S61-29 596 U However, this system has only one main resonant frequency and is therefore not suitable for the purpose of the invention alone.

Ein ähnliches System ist aus der JP S60-111 199 U bekannt. Hierbei weist das Montageelement (Bezugszeichen 3-2 der JP S60-111 199 U ) jedoch keine Durchbrüche auf. Das Montageelement bildet hier eine homogene rotationssymmetrische Fläche und weist wie im Falle der JP S61-29 596 U nur eine Resonanzfrequenz auf.A similar system is from the JP S60-111 199 U known. Here, the mounting element (reference numeral 3-2 of the JP S60-111 199 U ) but no breakthroughs. The mounting element here forms a homogeneous rotationally symmetric surface and has as in the case of JP S61-29 596 U only one resonance frequency.

Aus der US 2010/060 111 A1 ist ein MEMS Oszillator bekannt, der mittels Durchbrüchen mehrere Resonanzfrequenzen aufweisen kann. (4 und Abschnitt [0064] der US 2010/060 111 A1 ) Es ist bekannt, dass solche MEMS Oszillatoren derzeit keine ausreichende Schallabstrahlleistung erreichen, um beispielsweise eine Ultraschallmessvorrichtung für die Verwendung in einer Einparkhilfe für ein Kfz damit aufbauen zu können. Darüber hinaus sind solche MEMS-Vorrichtungen gegenüber den beiden vorausgehenden japanischen Konstruktionen zu teuer.From the US 2010/060 111 A1 is a MEMS oscillator is known, which can have several resonant frequencies by means of breakthroughs. ( 4 and section [0064] US 2010/060 111 A1 It is known that such MEMS oscillators currently do not achieve sufficient Schallabstrahlleistung, for example, to build an ultrasonic measuring device for use in a parking aid for a car with it. Moreover, such MEMS devices are too expensive over the two previous Japanese designs.

Aus diesem Kostenaspekt heraus ist es auch notwendig, Übertrager zwischen dem piezoelektrischen Schwingelement und dem Ansteuerschaltkreis, wie beispielsweise aus der JP H03- 182 200 A bekannt, zu vermeiden. Eine solche direkte Ansteuerung führt aber bei ungeeigneter Konstruktion zu ESD-Problemen.From this cost aspect, it is also necessary transformer between the piezoelectric vibrating element and the drive circuit, such as from JP H03-182 200 A known to avoid. However, such direct drive leads to unsuitable design to ESD problems.

Aus der Literatur (z. B. John R. Vig, „Dual-mode Oscillators for Clocks and Sensors”, 1999 IEEE Ultrasonics Symposium, Seiten 859 bis 868) ist bekannt, dass piezoelektrische Schwingelemente bei drei verschiedenen Resonanzgrundfrequenzen, bei einer quasi-longitudinalen Mode und bei einer schnellen Quasi-Scheer-Mode und bei einer langsamen Quasi-Scheer-Mode, und deren Oberwellen angeregt werden können. (Siehe John R. Vig, „Dual-mode Oscillators for Clocks and Sensors”, 1999 IEEE Ultrasonics Symposium, 1) Diese Resonanzfrequenzen werden im Folgenden und in den Ansprüchen als Eigenfrequenzen des piezoelektrischen Schwingelements bezeichnet.It is known from the literature (for example, John R. Vig, "Dual-mode oscillators for clocks and sensors", 1999 IEEE Ultrasonics Symposium, pages 859 to 868) that piezoelectric oscillating elements at three different resonance fundamental frequencies, in a quasi-longitudinal Fashion and in a fast quasi-Scheer mode and in a slow quasi-Scheer mode, and whose harmonics can be excited. (See John R. Vig, "Dual-mode Oscillators for Clocks and Sensors," 1999 IEEE Ultrasonics Symposium, 1 These resonant frequencies are referred to below and in the claims as natural frequencies of the piezoelectric vibrating element.

Aus der EP 0 707 898 A2 , der US 4 434 827 A und der US 5 423 319 A ist ein Verfahren zum Herstellen eines Transducer-Bauteils und eben dieses Transducer-Bauteil selbst bekannt, bei dem in einen piezoelektrischen Grundkörper (Bezugszeichen 98 der EP 0 707 898 A2 ) eine Struktur zur Impedanz-Anpassung (Bezugszeichen 24 der EP 0 707 898 A2 ) in den elektrischen Grundkörper eingebracht wird. Dies geschieht mittels regelmäßig angeordneter Gräben (Bezugszeichen 30 der EP 0 707 898 A2 ), die in diesem Bereich im piezoelektrischen Grundkörper (Bezugszeichen 98 der EP 0 707 898 A2 ) gefertigt werden. Nach elektrischer Kontaktierung kann das so hergestellte Bauteil genutzt werden. Die in der EP 0 707 898 A2 offenbarte technische Lehre löst nicht das Problem der Einstellung einer weiteren Resonanzfrequenz.From the EP 0 707 898 A2 , of the US 4 434 827 A and the US 5 423 319 A For example, a method for producing a transducer component and precisely this transducer component itself is known, in which a piezoelectric base body (reference symbol 98 of the EP 0 707 898 A2 ) a structure for impedance matching (reference numerals 24 of the EP 0 707 898 A2 ) is introduced into the electrical base body. This is done by means of regularly arranged trenches (reference numerals 30 of the EP 0 707 898 A2 ), which in this area in the piezoelectric body (reference numeral 98 of the EP 0 707 898 A2 ) are manufactured. After electrical contacting, the component produced in this way can be used. The in the EP 0 707 898 A2 disclosed technical teaching does not solve the problem of setting a further resonant frequency.

Aus der US 2004/0 114 467 A1 ist ein High-Density-Pixel-Array bekannt.From the US 2004/0 114 467 A1 is a high-density pixel array known.

Aus der US 2002/0 156 373 A1 ist ein Ultraschall-Transducer-Array mit einer Mehrzahl piezoelektrischer Elemente bekannt, die unabhängig betrieben werden können. Die piezoelektrischen Elemente sind dabei in regelmäßigen Abständen angeordnet und bilden auf diese Weise ein eindimensionales Gitter. In einer Weiterbildung der technischen Lehre der US 2002/0 156 373 A1 (12 der US 2002/0 156 373 A1 ) werden diese in einem Zylindersegment zueinander angeordnet und können so ein zweidimensionales Gitter von Schwingkörpern bilden.From the US 2002/0156373 A1 For example, an ultrasonic transducer array having a plurality of piezoelectric elements that can be operated independently is known. The piezoelectric elements are arranged at regular intervals and form in this way a one-dimensional grid. In a further development of the technical teaching of US 2002/0156373 A1 ( 12 of the US 2002/0156373 A1 ) These are arranged in a cylinder segment to each other and can thus form a two-dimensional grid of vibrating bodies.

Aus der JP S62-098 394 U ist ein Ultraschalltransducer bekannt, dessen Abdeckung (Bezugszeichen 3 der JP S62-098 394 U ) durch Schalldurchtrittsöffnungen durchbrochen ist, die in einem zweidimensionalen hexagonalen Gitter angeordnet sind.From the JP S62-098 394 U an ultrasonic transducer is known whose cover (reference numeral 3 of the JP S62-098 394 U ) is pierced by sound passage openings arranged in a two-dimensional hexagonal lattice.

Allen diesen Vorrichtungen ist gemeinsam, dass sie keine Möglichkeit zur Erzeugung weiterer Resonanzfrequenzen vorschlagen.All these devices have in common that they suggest no possibility for generating further resonance frequencies.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung als Schwingsystem aus Montagelement und piezoelektrischem Schwingkörper für die Verwendung in einem Ultraschall-Transducer, zur Verwendung für ultraschallbasierende Abstandsmessvorrichtungen für Einparkhilfen im Kfz vorgesehen ist, bereitzustellen, der Schall bei mehreren Resonanzfrequenzen abstrahlen kann, die von den Eigenfrequenzen des piezoelektrischen Schwingkörpers verschieden sind.It is the object of the invention to provide a device as a vibration system of mounting element and piezoelectric vibrating body for use in an ultrasonic transducer, which is intended for use with ultrasonic-based distance measuring devices for parking aids in the motor vehicle, which can radiate sound at a plurality of resonant frequencies, which are different from the natural frequencies of the piezoelectric vibrating body.

Diese Aufgabe wird durch Schwingsystem bestehend aus einen Montageelement und einem piezoelektrischen Schwingelement nach Anspruch 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausprägungen bilden die Unteransprüche.This object is achieved by a vibration system consisting of a mounting element and a piezoelectric vibrating element according to claim 1. Further embodiments according to the invention form the subclaims.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Erfindung betrifft einen Ultraschall-Transducer (TR) mit mindestens einem piezoelektrischen Schwingelement (2). Das besondere Merkmal dieses Ultraschall-Transducers ist, dass er über ein Gehäuse (1) verfügt, das zumindest teilweise elektrisch leitend ist, und dass das Gehäuse (1) über einen elektrisch leitfähigen, insbesondere metallischen, Gehäuseboden (1a) und mindestens eine zumindest teilweise elektrisch leitende, insbesondere metallische, Gehäusewand (1c) verfügt. Entscheidender unterschied zum Stand der Technik ist nun, dass das Gehäuse (1) gegenüber dem mindestens einem piezoelektrischen Schwingelement (2) elektrisch isoliert ist. Hierdurch kann das Gehäuse (1) separat geerdet werden und im Falle eines ESD-Ereignisses kann die Energie des ESD-Pulses nicht mehr über das Schwingelement (2) an die Ein- und Ausgänge (DRV1, DRV2, AING, AINS) der Ansteuerschaltung gelangen.The invention relates to an ultrasound transducer (TR) having at least one piezoelectric oscillating element (FIG. 2 ). The special feature of this ultrasound transducer is that it has a housing ( 1 ), which is at least partially electrically conductive, and that the housing ( 1 ) via an electrically conductive, in particular metallic, housing bottom ( 1a ) and at least one at least partially electrically conductive, in particular metallic, housing wall ( 1c ). The decisive difference with the prior art is that the housing ( 1 ) relative to the at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ) is electrically isolated. This allows the housing ( 1 ) are earthed separately and in the case of an ESD event the energy of the ESD pulse can no longer be 2 ) to the inputs and outputs (DRV1, DRV2, AING, AINS) of the drive circuit.

Eine typische Ausprägung des Ultraschall-Transducers zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse (1) des Ultraschall-Transducers mit mindestens einer elektrisch isolierenden und akustisch geeignet dämpfenden Verguss- oder Füllmassemasse (12) gefüllt, insbesondere ausgegossen, ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, um die mechanische Integrität des Ultraschall-Transducers (TR) über seine Lebensdauer zu gewährleisten und um ein rasches Abschwingen des Gehäuses zu ermöglichen. Es hat sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Gehäuse (1) mit einer elektrisch isolierenden und akustisch dämpfenden Verguss- oder Füllmassemasse (12) gefüllt, insbesondere ausgegossen, ist, die die Schwingungsamplitude des piezoelektrischen Schwingelements (2) des Ultraschall-Transducers pro Schwingungsperiode um mehr als 0,05% oder mehr als 0,1% oder mehr als 0,2% oder mehr als 0,5% oder mehr als 1% oder mehr als 2% oder mehr als 5% oder mehr als 10% dämpft.A typical feature of the ultrasonic transducer is characterized in that the housing ( 1 ) of the ultrasonic transducer with at least one electrically insulating and acoustically suitable damping casting compound or filling compound ( 12 ), in particular poured, is. This is particularly advantageous in order to ensure the mechanical integrity of the ultrasonic transducer (TR) over its lifetime and to allow a rapid swinging of the housing. It has proven to be particularly advantageous if the housing ( 1 ) with an electrically insulating and acoustically damping encapsulant or filler mass ( 12 ) is filled, in particular poured, is that the oscillation amplitude of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) of the ultrasound transducer per oscillation period by more than 0.05% or more than 0.1% or more than 0.2% or more than 0.5% or more than 1% or more than 2% or more than 5% or more than 10%.

Im Sinne dieser Offenbarung bedeutet „akustisch dämpfend”, dass dieses Material die Schwingungen in der Art dämpft, so dass nach Durchgang der akustischen Welle durch das betreffende akustisch dämpfende Material die Amplitude geringer ist. Die Vergussmasse ist daher in der Regel dämpfend ausgeführt, damit die Abstrahlung in das Sensorgehäuse selbst minimiert wird. Der Kleber sollte hingegen eine geringe akustische Dämpfung haben, damit Schallleistung und akustische Empfindlichkeit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber den Bauformen aus dem Stand der Technik möglichst gleichwertig sind.For the purposes of this disclosure, "acoustically damping" means that this material dampens the vibrations in such a way that, after the passage of the acoustic wave through the relevant acoustically damping material, the amplitude is lower. The potting compound is therefore designed usually dampening, so that the radiation is minimized in the sensor housing itself. On the other hand, the adhesive should have a low level of acoustic damping so that the sound power and acoustic sensitivity of a device according to the invention are as equal as possible to those of the prior art.

Typischerweise wird das mindestens eine piezoelektrische Schwingelement (2) mittels mindestens eines elektrisch isolierenden Klebers (3) in dem elektrisch leitenden Gehäuse (1) mechanisch an dem Gehäuseboden (1b) befestigt. Natürlich sind auch andere Befestigungsmethoden denkbar. Es hat sich aber gezeigt, dass diese Befestigungsmethode die vorteilhafteste ist. Der sich ergebende Vorteil im Unterschied zum Stand der Technik ist, dass das mindestens eine piezoelektrische Schwingelement (2) elektrisch von diesem Gehäuse (1) isoliert ist und somit die besagten ESD-Ereignisse nicht mehr an die Anschlüsse (DRV1, DRV2, AING, AINS) des Ansteuerschaltkreises (USctr) gelangen können.Typically, the at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ) by means of at least one electrically insulating adhesive ( 3 ) in the electrically conductive housing ( 1 ) mechanically on the housing bottom ( 1b ) attached. Of course, other attachment methods are conceivable. However, it has been shown that this method of attachment is the most advantageous. The resulting advantage, unlike the prior art, is that the at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ) electrically from this housing ( 1 ) and thus the said ESD events can no longer reach the connections (DRV1, DRV2, AING, AINS) of the drive circuit (US ctr ).

Somit ist es vorzugsweise so, dass das mindestens eine piezoelektrische Schwingelement (2) des Ultraschall-Transducers (TR) mindestens einen ersten elektrischen Kontakt (2a) und mindestens einen zweiten elektrischen Kontakt (2b) aufweist, wobei zumindest diese beiden Kontakte (2a, 2b) des mindestens einen piezoelektrischen Schwingelements (2) von dem Gehäuse (1) und/oder von einem elektrischen Anschluss (7) des Gehäuses (1) elektrisch isoliert sind. Sind weitere Kontakte vorhanden, so sollten diese die Isolation des Ansteuerschaltkreises (USctr) gegenüber ESD-Ereignissen nicht schmälern.Thus, it is preferably such that the at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ) of the ultrasound transducer (TR) at least one first electrical contact ( 2a ) and at least one second electrical contact ( 2 B ), wherein at least these two contacts ( 2a . 2 B ) of the at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ) of the housing ( 1 ) and / or from an electrical connection ( 7 ) of the housing ( 1 ) are electrically isolated. If there are further contacts, they should not reduce the isolation of the control circuit (US ctr ) from ESD events.

Typischerweise befindet sich dabei mindestens ein erster Kontakt (2a) auf der einer ersten Oberfläche des Schwingelements (2) und/oder mindestens ein zweiter Kontakt (2b) auf einer der ersten Oberfläche des Schwingelements (2) gegenüberliegenden, zweiten Oberfläche des Schwingelements (2).Typically, at least one first contact ( 2a ) on a first surface of the vibrating element ( 2 ) and / or at least one second contact ( 2 B ) on one of the first surface of the vibrating element ( 2 ) opposite, the second surface of the vibrating element ( 2 ).

Durch die Isolation des mindestens einen piezoelektrischen Schwingelements (2) vom Gehäuse (1) entsteht nun das Problem der elektrischen Kontaktierung des mindestens einen piezoelektrischen Schwingelementes (2), die bisher im Stand der Technik von der Rückseite mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers (8) erfolgte und nun so nicht mehr möglich ist. Ein Ziel der Erfindung ist nämlich auch, die Komponenten aus dem Stand der Technik nicht verändern zu müssen. Dieses Kontaktierungsproblem wird durch mindestens ein elektrisch leitendes Montageelement, beispielsweise einen Montagering (6), gelöst, auf dem das mindestens eine piezoelektrische Schwingelement (2) elektrisch leitend mit mindestens einem zweiten Kontakt (2b) mechanisch befestigt wird. Dieser zweite Kontakt (2b) des mindestens einen piezoelektrischen Schwingelements (2) ist somit mit mindestens einem elektrisch leitenden und/oder halbleitenden Montagelement (6, 6, 6c, 6d, 6e), insbesondere einem elektrisch leitenden Montagering (6), elektrisch und mechanisch verbunden, wobei die elektrische Verbindung beispielsweise durch mindestens einen elektrisch leitenden Kleber und/oder Lötung und/oder Schweißung erfolgt oder erfolgen kann.By the isolation of the at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ) from the housing ( 1 ) arises now the problem of electrical contacting of the at least one piezoelectric vibrating element ( 2 ), which hitherto in the prior art from the back by means of an electrically conductive adhesive ( 8th ) took place and now is no longer possible. Namely, an object of the invention is also not to change the components of the prior art. This contacting problem is caused by at least one electrically conductive mounting element, for example a mounting ring ( 6 ) on which the at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ) electrically conductive with at least one second contact ( 2 B ) is mechanically fastened. This second contact ( 2 B ) of the at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ) is thus with at least one electrically conductive and / or semiconducting mounting element ( 6 . 6 . 6c . 6d . 6e ), in particular an electrically conductive mounting ring ( 6 ), electrically and mechanically connected, wherein the electrical connection, for example, by at least one electrically conductive adhesive and / or soldering and / or welding takes place or can take place.

Theoretisch möglich, aber nicht zweckmäßig, ist eine rein mechanische Verbindung beispielsweise mit elektrisch isolierendem Kelber, da dann der elektrische Kontakt separat hergestellt werden müsste.Theoretically possible, but not appropriate, is a purely mechanical connection, for example, with electrically insulating Kelber, since then the electrical contact would have to be made separately.

Durch die Form und die Art der mechanischen Verbindung des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) können die Schwingungseigenschaften und die Schallabstrahlung sowie die Empfangseigenschaften modifiziert werden. Dies ist der Kern der Erfindung.Due to the shape and type of mechanical connection of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), the vibration characteristics and the sound radiation and the reception properties can be modified. This is the core of the invention.

Das erfindungsgemäße Schwingsystem bestehet in erster Line aus einem Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) als Schwingkörper und mindestens einem die Schwingung dieses Schwingkörpers antreibenden piezoelektrische Schwingelement (2) pro Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j). Es ist typischerweise für die Verwendung in einem Ultraschall-Transducer (TR) für die Verwendung in einem Kfz vorgesehen. Das piezoelektrische Schwingelement (2) des Schwingsystems ist mit dem Montagelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) mechanisch verbunden. Typischerweise wird die mechanische Verbindung zwischen piezoelektrischem Schwingelement (2) des Schwingsystems und dem Montagelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) durch eine Klebung mittels eines Klebers und/oder eine Lötung und/oder Schweißung hergestellt. Das Schwingsystem wird typischerweise mittels eines elastischen Klebers (3) mechanisch mit einem Gehäuse (1, 1a, 1c) eines Ultraschall-Transducers (TR) verbunden. Andere Montagemethoden wie beispielsweise Schweißen, Löte und Einpressen und andere bekannte Verbindungsformen sind denkbar. Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt die mechanische Verbindung zwischen dem Schwingsystem, bestehend aus dem Schwingelement (2) und dem Montagelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) im Bereich des Schwingelementes (2) so, dass die kürzeste Verbindungslinie von dem Schwerpunkt des piezoelektrischen Schwingelements (2) zu dem Gehäuse (1, 1a, 1c), in das das Schwingsystem montiert werden soll, den elastischen Kleber (3) schneidet. Ohne diese Elastizität des Klebers wäre das System nicht schwingfähig. Der Kleber weist dabei Verluste in Form einer Schalldämpfung auf, die vorzugsweise so gestaltet werden, dass das Schwingsystem such Schallabstrahlung und Kleberdämpfung asymptotisch schnell ausschwingt, wenn das Schwingelement nicht mehr betrieben wird. Der Kleber und seine Positionierung unterhalb des Schwingelementes sind also kritisch für eine gute Empfangsperformance, um eine Schallreflektion auch bei kurzen Abständen gut erfassen zu können. Das erfindungsgemäße Schwingsystem des Ultraschall-Transducers bestehend aus Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) und piezoelektrische Schwingelement (2) zeichnet sich nun im Gegensatz zum Stand der Technik dadurch aus, dass bei einer Ansteuerung des piezoelektrischen Schwingelementes (2) durch einen Ansteuerschaltkreis (USctr) zumindest zwei oder mehr mechanische Resonanzfrequenzen, eine erste Resonanzfrequenz und eine zweite Resonanzfrequenz und ggf. weitere Resonanzfrequenzen, angeregt werden können, die voneinander verschieden sind. Insbesondere ist dabei zumindest eine dieser Resonanzfrequenzen von den drei Eigenfrequenzen des piezoelektrischen Schwingelementes (2) und den Frequenzen der entsprechenden Oberwellen verschieden. Hierbei beziehen sich diese Frequenzen auf die Eigenfrequenzen des piezoelektrischen Schwingelements ohne anmontiertes Montageelement. Die Grundidee der Erfindung ist also, Eigenschwingungen eines Montagelementes mit einem diskreten größeren Schwingelement anzuregen. Um mehrere Eigenfrequenzen des Montageelementes, oder besser des Schwingsystems bestehend aus Montageelement und piezoelektrischem Schwingelement zu ermöglichen, wird die Struktur des Montageelementes geeignet modifiziert. Hierzu verfügt das Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) typischerweise über mindestens eine Öffnung (9, 9b, 9c, 9d) und/oder Aussparung und/oder Vertiefung, die mehrere Eigenmoden des Montageelements ermöglicht. Eine solche Aussparung kann auch eine Aus- oder Einbuchtung der Kante des Montageelements sein. Das Frequenzverhältnis des Betrags der zweiten Resonanzfrequenz dividiert durch den Betrag der ersten Resonanzfrequenz hängt dann von einem Durchmesser und/oder der Lage dieser Öffnung (9, 9b, 9c, 9d) und/oder Aus- und/oder Einbuchtung und/oder Aussparung und/oder Vertiefung auf dem Montagelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) ab.The oscillating system according to the invention consists primarily of a mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) as a vibrating body and at least one of the vibration of this vibrating body driving piezoelectric vibrating element ( 2 ) per mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ). It is typically intended for use in an ultrasonic transducer (TR) for use in a motor vehicle. The piezoelectric vibrating element ( 2 ) of the oscillating system is connected to the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) mechanically connected. Typically, the mechanical connection between piezoelectric oscillating element ( 2 ) of the vibration system and the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) by gluing with an adhesive and / or soldering and / or welding. The oscillating system is typically made by means of an elastic adhesive ( 3 ) mechanically with a housing ( 1 . 1a . 1c ) of an ultrasonic transducer (TR). Other mounting methods such as welding, soldering and pressing and other known connection forms are conceivable. In contrast to the prior art, the mechanical connection between the oscillating system, consisting of the oscillating element ( 2 ) and the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) in the region of the vibrating element ( 2 ) so that the shortest connecting line from the center of gravity of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) to the housing ( 1 . 1a . 1c ), in which the vibration system is to be mounted, the elastic adhesive ( 3 ) cuts. Without this elasticity of the adhesive, the system would not be able to oscillate. The adhesive has losses in the form of a sound attenuation, which are preferably designed so that the vibration system such as sound radiation and adhesive damping oscillates asymptotically quickly when the vibrating element is no longer operated. The adhesive and its positioning below the vibrating element are therefore critical for a good reception performance in order to be able to detect sound reflection well even at short distances. The inventive oscillation system of the ultrasonic transducer consisting of mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) and piezoelectric vibrating element ( 2 ) is characterized in contrast to the prior art in that when driving the piezoelectric vibrating element ( 2 ) by a drive circuit (US ctr ) at least two or more mechanical resonance frequencies, a first resonant frequency and a second resonant frequency and possibly other resonant frequencies can be excited, which are different from each other. In particular, at least one of these resonant frequencies is of the three natural frequencies of the piezoelectric oscillating element ( 2 ) and the frequencies of the corresponding harmonics. Here, these frequencies relate to the natural frequencies of the piezoelectric vibrating element without anmontiertes mounting element. The basic idea of the invention is therefore to excite natural oscillations of a mounting element with a discrete larger vibrating element. In order to enable several natural frequencies of the mounting element, or better of the vibration system consisting of mounting element and piezoelectric vibrating element, the structure of the mounting element is suitably modified. For this purpose, the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) typically via at least one opening ( 9 . 9b . 9c . 9d ) and / or recess and / or recess, which allows several eigenmodes of the mounting element. Such a recess may also be a recess or indentation of the edge of the mounting element. The frequency ratio of the amount of the second resonant frequency divided by the amount of the first resonant frequency then depends on a diameter and / or the position of this opening (FIG. 9 . 9b . 9c . 9d ) and / or recess and / or recess and / or recess and / or recess on the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ).

Eine verfeinerte Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) mindestens ein Muster von Öffnungen (10) auf einer Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) und/oder Vertiefungen auf einer Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) und/oder Erhöhungen (10b) auf einer Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) aufweist, das bei translatorischer Verschiebung längs einer Oberfläche des Montageelementes (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) um zumindest einen ersten Abstand n1·a1 und/oder einen zweiten Abstand m1·a2, wobei n1 und m1 ganze Zahlen sind, zumindest teilweise wieder auf sich selbst abgebildet wird, also insbesondere ein ein- oder zweidimensionales Gitter auf einer Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) bildet. Dabei hängt das Frequenzverhältnis des Betrags der zweiten Resonanzfrequenz dividiert durch den Betrag der ersten Resonanzfrequenz von dem ersten Abstand a1 und typischerweise von dem ersten Abstand a2 sowie dem Winkel zwischen den zugehörigen Richtungen dieser Abstände (a1, a2) ab.A refined embodiment of a device according to the invention is characterized in that the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) at least one pattern of openings ( 10 ) on a surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) and / or depressions on a surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) and / or increases ( 10b ) on a surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), which translational displacement along a surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) by at least a first distance n 1 · a1 and / or a second distance m 1 · a 2 , where n 1 and m 1 are integers, at least partially imaged onto themselves, ie in particular a one- or two-dimensional grating on a surface of the mounting element (FIG. 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ). In this case, the frequency ratio of the magnitude of the second resonant frequency divided by the magnitude of the first resonant frequency depends on the first distance a 1 and typically on the first distance a 2 and the angle between the associated directions of these distances (a 1 , a 2 ).

Analog kann das Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) mindestens ein Muster von Öffnungen (10) auf einer Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) und/oder Vertiefungen auf einer Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) und/oder Erhöhungen (10b) auf einer Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) aufweisen, das bei rotatorischer Verschiebung um eine Symmetrieachse längs einer Oberfläche des Montageelementes (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) um zumindest einen ersten Winkel n3·ϑ1 wobei n3 eine ganze Zahl ist, zumindest teilweise wieder auf sich selbst abgebildet wird,. Es bildet also ebenfalls typischerweise ein ein- oder zweidimensionales rotatorisches Gitter auf einer Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j). In diesem Fall hängt nun das Frequenzverhältnis des Betrags der zweiten Resonanzfrequenz dividiert durch den Betrag der ersten Resonanzfrequenz von dem ersten Winkel ϑ1 ab.Analogously, the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) at least one pattern of openings ( 10 ) on a surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) and / or depressions on a surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) and / or increases ( 10b ) on a surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) which, when rotationally displaced about an axis of symmetry along a surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) by at least a first angle n 3 · θ 1 where n 3 is an integer, at least partially mapped back on itself. It also typically forms a one- or two-dimensional rotary grid on a surface of the mounting element (FIG. 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ). In this case, the frequency ratio of the magnitude of the second resonance frequency divided by the magnitude of the first resonance frequency now depends on the first angle θ 1 .

Das Schwingsystem des Ultraschal-Transducers und damit der der Ultraschall-Transducer selbst weist typischerweise zumindest zwei voneinander verschiedene Güten oder Resonanzbandbreiten, eine erste Güte oder erste Resonanzbandbreite bei der ersten Resonanzfrequenz auf der einen Seite und eine zweite Güte oder zweite Resonanzbandbreite bei der zweiten Resonanzfrequenz auf der anderen Seite, aufweist. Dies kann beispielsweise durch geeignete Anordnung von Klebestellen zwischen Montageelement und Gehäuse erreicht werden.The ultrasonic transducer transducer system, and thus the ultrasonic transducer itself, typically has at least two distinct grades or resonant bandwidths, a first grade or first resonant bandwidth at the first resonant frequency on one side, and a second grade or second resonant bandwidth at the second resonant frequency the other side. This can be achieved for example by suitable arrangement of splices between the mounting element and the housing.

Auf ähnliche Weise kann der Ultraschall-Transducer zwei und mehr voneinander verschiedene Abstrahlcharakteristiken, eine erste Abstrahlcharakteristik bei der ersten Resonanzfrequenz und eine zweite Abstrahlcharakteristiken bei der zweiten Resonanzfrequenz, aufweisen. Dabei ist Abstrahlcharakteristik so zu verstehen, dass die durch das Schwingsystem abgestrahlte Schallamplitude pro Steradiant in den Raum hinein von dem Winkel zwischen der Verbindungsachse vom dem Punkt, an dem die Schallamplitude erfasst wird, zu einem Aufpunkt der zur Flächennormale (14) zur Oberfläche (2a) auf der einen Seite und der entsprechenden Flächennormale (14) zur Oberfläche (2a) des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) auf der anderen Seite abhängt.Similarly, the ultrasonic transducer may have two or more distinct radiation characteristics, a first radiation characteristic at the first resonance frequency and a second radiation characteristics at the second resonance frequency. In this case, radiation characteristic is to be understood such that the sound amplitude radiated by the vibration system per steradian into the space from the angle between the connection axis from the point at which the sound amplitude is detected to a point of reference to the surface normal ( 14 ) to the surface ( 2a ) on the one side and the corresponding surface normal ( 14 ) to the surface ( 2a ) of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) depends on the other side.

Wie bereits erwähnt kann die Fläche des Montagelementes variiert werden, um die geeigneten akustischen Eigenschaften hervorzurufen. Insbesondere kann eine erste ebene Querschnittsfläche eines Montagelements (6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j), insbesondere des Montagerings (6), die senkrecht zur Flächennormale einer Oberfläche des Montageelementes (6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j), insbesondere des Montagerings (6), ist, eine andere Form haben als eine zweite ebene Querschnittsfläche des piezoelektrischen Schwingelements (2), die ebenfalls senkrecht zur Flächennormale einer ersten oder zweiten Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelementes (2) ist. Hierbei ist es besonders sinnvoll, wenn das Montageelement mit akustischen Stichleitungen versehen ist, die vorzugsweise jede für sich einen Resonator für die gewünschte Resonanzfrequenz darstellt. In besonderen Ausprägungen der Erfindung wird somit der Flächenschwerpunkt der Oberfläche des Montageelementes (6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) gegenüber dem Flächenschwerpunkt einer ersten oder zweiten Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelementes (2) versetzt angeordnet.As already mentioned, the area of the mounting element can be varied to produce the appropriate acoustic properties. In particular, a first plane cross-sectional area of a mounting element (FIG. 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), in particular the mounting ring ( 6 ) perpendicular to the surface normal of a surface of the mounting element ( 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), in particular the mounting ring ( 6 ), have a different shape than a second plane cross-sectional area of the piezoelectric vibrating element (FIG. 2 ), which are also perpendicular to the surface normal of a first or second surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ). In this case, it is particularly useful if the mounting element is provided with acoustic stub lines, which preferably each individually represents a resonator for the desired resonant frequency. In special embodiments of the invention, the centroid of the surface of the mounting element ( 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) with respect to the centroid of a first or second surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) arranged offset.

Bei einer geeigneten Kombination von solchen akustischen Leitungen und Dämpfungselementen in Form eines geeigneten, nur lokal angebrachten Klebers 10 kann erreicht werden, dass die Schallabstrahlachse (11) Schwingsystems des Ultraschall-Transducers (TR) nicht parallel zur die Oberflächennormalen (14, 15) der ersten oder zweiten Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelements (2) ist. Dies aus der Literatur (z. B. US 4413629 ) nur bei Verwendung mehrerer Schwingsysteme bekannt.With a suitable combination of such acoustic lines and damping elements in the form of a suitable, only locally applied adhesive 10 can be achieved that the Schallabstrahlachse ( 11 ) Vibrational system of the ultrasound transducer (TR) not parallel to the surface normal ( 14 . 15 ) of the first or second surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ). This from the literature (eg US 4413629 ) only known when using multiple vibrating systems.

Ganzbevorzugt wird das Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) mit mindestens einer Öffnung (9, 9b, 9c, 9d) und/oder Aussparung und/oder Vertiefung unterhalb des Schwingelements (2) versehen, um die Biegesteifigkeit des Montagelements anzupassen. Dies hat den Zweck die Akustische Impedanz des Montageelementes als akustische Schalleitung im Bereich des Schwingelementes an die akustische Impedanz des Schwingelementes anzupassen und ist so in dieser Funktion aus der Literatur nicht bekannt. Es ist somit die Funktion dieser Öffnung, die Energieeinkopplung vom piezoelektrischen Schwingelement in das Montageelement zu verbessen.It is most preferred that the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) with at least one opening ( 9 . 9b . 9c . 9d ) and / or recess and / or recess below the vibrating element ( 2 ) to adjust the flexural rigidity of the mounting member. This has the purpose of adjusting the acoustic impedance of the mounting element as an acoustic sound conductor in the region of the vibrating element to the acoustic impedance of the vibrating element and is thus not known in this function from the literature. It is thus the function of this opening to improve the energy input from the piezoelectric vibrating element into the mounting element.

Ganz bevorzugt weist das Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) das besagte Gitter auf. Vorzugsweise wird die Gitterstruktur hexagonal oder quadratisch ausgeführt. Die Gittersymmetrie also vorzugsweise vier oder sechszählig.Very preferably, this indicates Mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) the said grid on. Preferably, the grid structure is hexagonal or square. The lattice symmetry thus preferably four or sechzählig.

Vorzugsweise weist das Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) oder ein Teil desselben, z. B. eine akustische Stichleitung, mindestens ein Längenmaß auf, das ein ganzzahliges (k-faches) Vielfaches der mittleren Schallwellenlänge (λ) im Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) geteilt durch vier ist (k·λ/4).Preferably, the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) or a part thereof, z. B. an acoustic stub, at least a measure of length, which is an integer (k-fold) multiple of the average sound wavelength (λ) in the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) divided by four is (k · λ / 4).

Ein wesentliches Element eines solchen akustischen Montageelementes (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) kann sein, dass es eine akustische Abzweigleitung, z. B. als akustische Stichleitung, aufweist. Eine solche Stichleitung kann frei im Raum enden oder durch einen geeigneten Kleber am Ende fixiert sein. Dieser akustische Abschluss kann durch die Wahl des Klebers und die Prozessierung des Klebevorgangs geeignet angepasst werden. Hierdurch können beispielsweise λ/2 und λ/4 Resonatoren erzeugt werden.An essential element of such an acoustic mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) may be that there is an acoustic branch line, z. B. as acoustic stub, having. Such a stub can end freely in the room or be fixed by a suitable adhesive at the end. This acoustic finish can be suitably adjusted by the choice of adhesive and the processing of the gluing process. As a result, for example λ / 2 and λ / 4 resonators can be generated.

Neben dem Montageelement selbst kann auch das Gehäuse geeignet strukturiert werden. Beispielsweise kann der Ultraschall-Transducer (TR) zumindest eine weitere Struktur im Gehäuseboden aufweisen, die ein Muster von Vertiefungen (17) und/oder Erhöhungen (17) und/oder Öffnungen aufweist, das bei translatorischer Verschiebung längs einer Oberfläche des Gehäusebodens (1b) um zumindest einen ersten Abstand n2·a3 und/oder einen zweiten Abstand m2·a4, wobei n2 und m2 ganze Zahlen sind, zumindest teilweise wieder auf sich selbst abgebildet wird, also insbesondere ein ein- oder zwei- oder dreidimensionales Gitter bildet.In addition to the mounting element itself and the housing can be structured appropriately. For example, the ultrasound transducer (TR) may have at least one further structure in the housing bottom, which has a pattern of depressions (FIG. 17 ) and / or increases ( 17 ) and / or openings, the translational displacement along a surface of the housing bottom ( 1b ) by at least a first distance n 2 · a 3 and / or a second distance m 2 · a 4 , where n 2 and m 2 are integers, is at least partially imaged on itself, ie in particular a one- or two- or forming a three-dimensional grid.

Von besonderer Bedeutung ist dabei eine Schaltung zur Ansteuerung eines erfindungsgemäßen Schwingsystems die eine Ansteuerschaltung (USctr) zumindest als Teilschaltung aufweist, wobei die Ansteuerschaltung (USctr) über eine erste elektrische Leitung (DRV1) und eine zweite elektrische Leitung (DRV2) direkt und vor allem übertragerlos mit dem piezoelektrischen Schwingelement (2) des Schwingsystems elektrisch verbunden ist. Die Ansteuerschaltung (USctr) kann dabei ein elektrisches spannungsmoduliertes Sendesignal mit einer Sendefrequenz über die erste Leitung (DRV1) und die zweite Leitung (DRV2) an das piezoelektrischen Schwingelement (2) des Schwingsystems anlegen. Die Ansteuerschaltung (USctr) umfasst dabei mindestens einem ersten Inverter bestehend aus mindestens einem ersten Transistor (T1), der mit einem ersten Sendesignal (Φ1a) angesteuert wird, und mindestens einem zweiten Transistor (T3), der mit einem komplementären ersten Sendesignal (Φ1b) angesteuert wird. Dabei treibt der erste Inverter die zweite Leitung (DRV2) zur direkten übertragerlosen differentiellen Ansteuerung des piezoelektrischen Schwingelements (2). Die Ansteuerschaltung (USctr) umfasst mindestens einen zweiten Inverter bestehend aus mindestens einem zweiten Transistor (T2), der mit einem zweiten Sendesignal (Φ2a), das insbesondere gegenläufig zum ersten Sendesignal (Φ1a) sein kann, angesteuert wird, und mindestens einem vierten Transistor (T4), der mit einem komplementären zweiten Sendesignal (Φ2b), das insbesondere gegenläufig zum komplementären ersten Sendesignal (Φ1b) sein kann, angesteuert wird. Der zweite Inverter treibt die erste Leitung (DRV1) zur direkten übertragerlosen differentiellen Ansteuerung des piezoelektrischen Schwingelements (2). Die Ansteuerschaltung (USctr) schaltet typischerweise während des Empfangs die Sendesignale (Φ1a, Φ1b, Φ2a, Φ2b) und damit die Transistoren (T1, T2, T3, T4) zumindest zeitweise ab. Vorzugsweise kann die Ansteuerschaltung (USctr) mindestens eine erste Sendefrequenz erzeugen, mit der die Spannungsdifferenz zwischen der ersten Leitung (DRV1) und der zweiten Leitung (DRV2) moduliert wird und die die erste Resonanzfrequenz des Schwingsystems anregt. Darüber hinaus kann bevorzugt die Ansteuerschaltung (USctr) mindestens eine zweite Sendefrequenz ggf. auch gleichzeitig zur ersten Sendefrequenz erzeugen, mit der die Spannungsdifferenz zwischen der ersten Leitung (DRV1) und der zweiten Leitung (DRV2) moduliert wird und die die zweite Resonanzfrequenz des Schwingsystems anregt.Of particular importance is a circuit for controlling a vibrating system according to the invention which has a drive circuit (USctr) at least as a subcircuit, the drive circuit (US ctr ) via a first electrical line (DRV1) and a second electrical line (DRV2) directly and above all transformerless with the piezoelectric oscillating element ( 2 ) of the vibrating system is electrically connected. The drive circuit (US ctr ) can be an electrical voltage- modulated transmit signal with a transmission frequency via the first line (DRV1) and the second line (DRV2) to the piezoelectric vibrating element ( 2 ) of the vibration system. The control circuit (US ctr ) comprises at least one first inverter consisting of at least one first transistor (T1), which is driven by a first transmit signal (Φ 1a ), and at least one second transistor (T3), which with a complementary first transmit signal ( Φ 1b ) is driven. In this case, the first inverter drives the second line (DRV2) for direct transferless differential activation of the piezoelectric oscillating element (FIG. 2 ). The drive circuit (US ctr ) comprises at least one second inverter consisting of at least one second transistor (T2), which is driven with a second transmit signal (Φ 2a ), which may be in particular opposite to the first transmit signal (Φ 1a ), and at least one fourth transistor (T4), which is driven with a complementary second transmission signal (Φ 2b ), which may in particular be opposite to the complementary first transmission signal (Φ 1b ). The second inverter drives the first line (DRV1) for direct transferless differential activation of the piezoelectric oscillating element (FIG. 2 ). The drive circuit (US ctr ) typically switches off the transmit signals (φ 1a , φ 1b , φ 2a , φ 2b ) during reception and thus at least temporarily the transistors (T1, T2, T3, T4). Preferably, the drive circuit (US ctr ) can generate at least a first transmission frequency, with which the voltage difference between the first line (DRV1) and the second line (DRV2) is modulated and which excites the first resonant frequency of the oscillating system. In addition, the control circuit (US ctr ) may preferably generate at least one second transmission frequency possibly also simultaneously with the first transmission frequency with which the voltage difference between the first line (DRV1) and the second line (DRV2) is modulated and which the second resonant frequency of the oscillating system stimulates.

Der erfindungsgemäße Ultraschall-Transducer kann somit durch eine geeignete Wahl und Gestaltung des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) nicht nur eine, sondern zwei oder drei oder auch mehr Resonanzfrequenzen, insbesondere eine erste Resonanzfrequenz und eine zweite Resonanzfrequenz und ggf. eine dritte Resonanzfrequenz und ggf. weitere Resonanzfrequenzen aufweisen, die voneinander verschieden sind. Dabei werden die Montageelemente (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) und die Aufbautechnik mit Klebungen (3, b) so gestaltet, dass die Güte der jeweiligen Resonanzschwingung bei jeder Resonanzfrequenz für sich eigenen frequenzspezifischen Anforderungen genügt. Der erfindungsgemäße Ultraschall-Transducer weist daher zumindest zwei voneinander verschiedene Guten oder Resonanzbandbreiten, eine erste Güte oder erste Resonanzbandbreite bei einer ersten Resonanzfrequenz auf der einen Seite und eine zweite Güte oder zweite Resonanzbandbreite bei einer zweiten Resonanzfrequenz auf der anderen Seite, auf. Diese stellen ein Mittel dazu dar, die Abstrahlcharakteristiken mittels frequenzspezifischer Anregungen durch einen Ansteuerschaltkreis (US) im Betrieb je nach anfallender Messaufgabe ohne Konstruktionsänderung durch einfache Frequenzumschaltung umschalten zu können. Der erfindungsgemäße Ultraschall-Transducer (TR) weist daher zumindest zwei voneinander verschiedene Abstrahlcharakteristiken, eine erste Abstrahlcharakteristiken bei einer ersten Resonanzfrequenz und eine zweite Abstrahlcharakteristiken bei einer zweiten Resonanzfrequenz, auf. Diese wiederum sind ein Mittel, um zwischen zumindest zwei Messaufgaben, beispielsweise Nahbreichsabstandsmessung beim Einparken mit einem Kfz und Fernbereichsabstandsmessung beim suchen einer Parklücke umschalten zu können, was das letztendliche Ziel ist.The ultrasonic transducer according to the invention can thus by a suitable choice and design of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) not only one, but two or three or even more resonant frequencies, in particular a first resonant frequency and a second resonant frequency and optionally a third resonant frequency and possibly further resonant frequencies which are different from each other. The mounting elements ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) and the construction technique with bonds ( 3 , b) designed so that the quality of each resonant oscillation at each resonant frequency satisfies its own frequency-specific requirements. The ultrasonic transducer according to the invention therefore has at least two mutually different goodness or resonance bandwidths, a first quality or first resonance bandwidth at a first resonance frequency on the one side and a second quality or second resonance bandwidth at a second resonance frequency on the other side. These provide a means to be able to switch the emission characteristics by means of frequency-specific excitations by a drive circuit (US) in operation depending on the resulting measurement task without design change by simple frequency switching. The ultrasound transducer (TR) according to the invention therefore has at least two mutually different emission characteristics, a first emission characteristic at a first resonance frequency and a second emission characteristic at a second resonance frequency. These, in turn, are a means of being able to switch between at least two measurement tasks, such as near-range distance measurement when parking with a car and far-range distance measurement when looking for a parking space, which is the ultimate goal.

Es ist daher möglich, dass es abhängig von der Anwendung sinnvoll ist, wenn zumindest eine erste ebene Querschnittsfläche zumindest eines Montagelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j), insbesondere des Montagerings (6), die senkrecht zur Flächennormale einer Oberfläche des Montageelementes (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j), insbesondere eines Montagerings (6), ist, eine andere Form hat als zumindest eine zweite ebene Querschnittsfläche zumindest eines piezoelektrischen Schwingelements (2), die ebenfalls senkrecht zur Flächennormale einer ersten oder zweiten Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelementes (2) ist. Oder kürzer gesagt: Es ist sinnvoll, wenn die Form des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) vom dem des piezoelektrischen Schwingelements (2) abweicht. Diese Form, insbesondere die Außenkannte zumindest eines Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) kann relativ frei gewählt werden, hat jedoch immer Einfluss auf die akustischen Eigenschaften des Ultraschall-Transducers (TR). Dies ist insbesondere bei der Fertigung kleiner Stückzahlen von Ultraschall-Transducern (TR) von Vorteil, da die Montageelemente (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) beispielsweise durch fotolithografisches Ätzen und/oder Laserschneiden in kleinen Stückzahlen schnell und kostengünstig hergestellt werden können. Auf diese Weise ist eine einfache und kostengünstige Anpassung der Eigenschaften des Ultraschall-Transducers an spezifische Aufgaben möglich. Diese Flexibilität der akustischen Eigenschaften der Ultraschall-Transducer (TR) in der Produktion derselben ist somit ein Nebenprodukt der zuvor skizzierten ESD-Robustheit. It is therefore possible that, depending on the application, it makes sense if at least one first plane cross-sectional area of at least one mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), in particular the mounting ring ( 6 ) perpendicular to the surface normal of a surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), in particular a mounting ring ( 6 ), has a different shape than at least one second plane cross-sectional area of at least one piezoelectric oscillating element (FIG. 2 ), which are also perpendicular to the surface normal of a first or second surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ). Or to put it briefly: it makes sense if the shape of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) deviates. This shape, in particular the outer edge of at least one mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) can be selected relatively freely, but always has an influence on the acoustic properties of the ultrasonic transducer (TR). This is particularly advantageous in the manufacture of small numbers of ultrasonic transducers (TR), since the mounting elements ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) can be produced quickly and inexpensively, for example, by photolithographic etching and / or laser cutting in small quantities. In this way, a simple and cost-effective adaptation of the properties of the ultrasonic transducer to specific tasks is possible. This flexibility of the acoustic properties of the ultrasonic transducers (TR) in their production is thus a byproduct of the ESD robustness outlined above.

Durch diese Modifikationen und/oder beispielsweise den verkippten Einbau zumindest eines Pakets aus piezoelektrischem Schwingelement (2) und Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) kann erreicht werden, dass die Schallabstrahlachse (11) des Ultraschall-Transducers (TR) nicht parallel zur einer Oberflächennormalen (14, 15) einer ersten oder zweiten Oberfläche des betreffenden piezoelektrischen Schwingelements (2) ist. Dabei wird die Oberfläche als erste Oberfläche des betreffenden piezoelektrischen Schwingelements (2) bezeichnet, die den ersten Kontakt (2a) des betreffenden piezoelektrischen Schwingelements (2) trägt. Alternativ kann die Schallabstrahlachse (11) des Ultraschall-Transducers (TR) auch nicht parallel zu einer Gehäuseachse (13) und/oder einer Symmetrieachse des Gehäuses (1c) und/oder der Gehäusewände (1c) und/oder zu einer Flächennormale einer inneren oder äußeren Oberfläche des Gehäusebodens (1b) des Gehäuses (1) sein.Through these modifications and / or, for example, the tilted installation of at least one package of piezoelectric oscillating element ( 2 ) and mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) can be achieved that the Schallabstrahlachse ( 11 ) of the ultrasound transducer (TR) not parallel to a surface normal (TR) 14 . 15 ) of a first or second surface of the respective piezoelectric vibrating element ( 2 ). In this case, the surface as the first surface of the respective piezoelectric vibrating element ( 2 ), which is the first contact ( 2a ) of the relevant piezoelectric vibrating element ( 2 ) wearing. Alternatively, the sound emission axis ( 11 ) of the ultrasonic transducer (TR) also not parallel to a housing axis ( 13 ) and / or an axis of symmetry of the housing ( 1c ) and / or the housing walls ( 1c ) and / or to a surface normal of an inner or outer surface of the housing bottom ( 1b ) of the housing ( 1 ) be.

Was für die Schallabstrahlachse (11) gilt, kann auch für die Oberflächennormale (14, 15) einer Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelements (2) erreicht werden. Auch diese kann nicht parallel zu einer Gehäuseachse (13) und/oder einer Symmetrieachse des Gehäuses (1c) und/oder der Gehäusewände (1c) und/oder zu einer Flächennormale einer inneren oder äußeren Oberfläche des Gehäusebodens (1b) des Gehäuses (1) angeordnet werden.What for the Schallabstrahlachse ( 11 ), can also be used for the surface normal ( 14 . 15 ) a surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) can be achieved. Again, this can not parallel to a housing axis ( 13 ) and / or an axis of symmetry of the housing ( 1c ) and / or the housing walls ( 1c ) and / or to a surface normal of an inner or outer surface of the housing bottom ( 1b ) of the housing ( 1 ) to be ordered.

Typischerweise wird das Gehäuse (1) des Ultraschall-Transducers becherförmig ausgeführt. Dabei ist die Aufbauhöhe (h) aus Kleber (3) und optionalem Montageelement oder optionalem Montagering (6) und Schwingelement (2) kleiner als die Höhe (hG) des Gehäuses (1).Typically, the housing ( 1 ) of the ultrasonic transducer cup-shaped. The construction height (h) of adhesive ( 3 ) and optional mounting element or optional mounting ring ( 6 ) and vibrating element ( 2 ) smaller than the height (h G ) of the housing ( 1 ).

Gleichzeitig ist typischerweise der Abstand (d) zwischen der ersten Oberfläche des Schwingelements (2) und der Oberkannte des becherförmigen Gehäuses (1) größer als die Aufbauhöhe (h).At the same time, the distance (d) between the first surface of the oscillating element is typically ( 2 ) and the upper edge of the cup-shaped housing ( 1 ) greater than the construction height (h).

Die Montageelemente (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) können relativ frei gestaltet werden. Eine besonders einfache und erfahrungsgemäß vorzugsweise Form ist die eines elektrisch leitenden Blechringes. In diesem Fall weise das Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) für den erfindungsgemäßen Ultraschall-Transducer (TR) mit erfindungsgemäßem Schwingsystem mindestens eine Öffnung (9, 9b, 9c, 9d) und/oder Aussparung und/oder Vertiefung auf, die die mechanischen Eigenschaften des Montageelementes (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) an einer Stelle des Montageelementes (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) modifizieren. Hierdurch kann beispielsweise lokal dass mittlere E-Modul geändert werden. Hierbei erfolgt die Mittelung über die Öffnung hinweg. Ein Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) kann einzelne oder auch mehrere Öffnungen (9, 9b, 9c, 9d, 10, 20) und/oder einzelne oder auch mehrere Aussparungen und/oder einzelne oder auch mehrere Vertiefungen aufweisen. Einzelne oder mehrere Öffnungen (9, 9b, 9c, 9d, 10, 20) können komplett oder auch nur teilweise unter dem piezoelektrischen Schwingelement (2) angeordnet sein. Einzelne oder mehrere Öffnungen (9, 9b, 9c, 9d, 10, 20) können komplett über oder auch nur teilweise über dem elektrisch isolierenden Kleber (3) angeordnet sein. Einzelne oder mehrere Öffnungen (9, 9b, 9c, 9d, 10, 20) können komplett über oder auch nur teilweise in einem Bereich eines Überhangs (6g, L) des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j), der später näher erläutert wird, angeordnet sein.The mounting elements ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) can be designed relatively freely. A particularly simple and experience preferably form is that of an electrically conductive sheet metal ring. In this case, the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) for the ultrasonic transducer (TR) according to the invention with a vibration system according to the invention at least one opening ( 9 . 9b . 9c . 9d ) and / or recess and / or recess, the mechanical properties of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) at a position of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ). As a result, for example, locally that mean modulus of elasticity can be changed. Here, the averaging over the opening takes place. A mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) can be single or multiple openings ( 9 . 9b . 9c . 9d . 10 . 20 ) and / or single or multiple recesses and / or single or multiple wells have. Single or multiple openings ( 9 . 9b . 9c . 9d . 10 . 20 ) can completely or only partially under the piezoelectric vibrating element ( 2 ) can be arranged. Single or multiple openings ( 9 . 9b . 9c . 9d . 10 . 20 ) can be completely over or even partially over the electrically insulating adhesive ( 3 ) can be arranged. Single or multiple openings ( 9 . 9b . 9c . 9d . 10 . 20 ) can be completely over or even partially in an area of an overhang ( 6g , L) of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), which will be explained later, may be arranged.

Einzelne oder mehrere Öffnungen (9, 9b, 9c, 9d, 10, 20) können beispielsweise zylinderförmige Durchbrüche oder Schlitze oder Öffnungen anderer Form in dem jeweiligen Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) sein. Es kann sich aber auch nur um einzelne oder auch mehrere Sacklöcher, einzelne oder auch mehrere Kerben oder einzelne oder auch mehrere andere Vertiefungen von der oberen oder unteren Oberfläche (Seite) des jeweiligen Montageelementes (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) her handeln.Single or multiple openings ( 9 . 9b . 9c . 9d . 10 . 20 ) can, for example, cylindrical openings or slots or openings of other shape in the respective mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) be. However, it may also be only individual or several blind holes, single or multiple notches or individual or several other depressions from the upper or lower surface (side) of the respective mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) act.

Es ist es denkbar, dass ein Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) statt der einzelnen oder auch mehreren Öffnungen oder einzelnen oder auch mehreren Vertiefungen und/oder einzelnen oder auch mehreren Aussparungen oder auch gleichzeitig mit diesen, in umgekehrter Weise auch einzelne oder auch mehrere Erhöhungen aufweist. Diese einzelnen oder auch mehreren Erhöhungen können beispielsweise einzelne oder auch mehrere abstehende Zylinder oder einzelne oder auch mehrere Nuten oder einzelne oder auch mehrere Ausstülpungen anderer Form an dem jeweiligen Montageelement an der oberen oder unteren Oberfläche (Seite) des jeweiligen Montageelementes sein.It is conceivable that a mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) instead of the individual or also has a plurality of openings or individual or even several recesses and / or individual or even a plurality of recesses or at the same time with these, in the reverse manner, single or multiple increases. These individual or even a plurality of elevations may be, for example, single or multiple projecting cylinders or individual or multiple grooves or single or multiple protuberances of another form on the respective mounting member on the upper or lower surface (side) of the respective mounting element.

Einige dieser einzelne oder auch mehrere Öffnungen können beispielsweise in einem zwei- oder eindimensionalem Gitter mit einer Elementarzelle angeordnet werden. Dabei wiederholt sich die Anordnung der Strukturen – z. B. Öffnungen und Erhöhungen – der Elementarzelle bei Verschiebung längs einer Oberfläche des jeweiligen Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) um mindestens einen Gittervektor in mindestens eine Gitterrichtung. Eine besondere Ausprägung eines erfindungsgemäßen Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) weist daher mindestens ein Muster – die besagte Elementarzelle – von Öffnungen (10) und/oder Erhöhungen (10b) auf, das bei translatorischer Verschiebung längs einer Oberfläche des besagten Montageelements um zumindest einen ersten Abstand n1·a1 und/oder einen zweiten Abstand m1·a2, wobei n1 und m1 ganze Zahlen sind, zumindest teilweise wieder auf sich selbst abgebildet wird, also insbesondere ein ein- oder zwei- oder dreidimensionales Gitter bildet.For example, some of these single or multiple apertures may be arranged in a two- or one-dimensional grid with a unit cell. This repeats the arrangement of the structures -. B. openings and elevations - the unit cell when moving along a surface of the respective mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) by at least one grating vector in at least one grating direction. A particular embodiment of a mounting element according to the invention ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) therefore has at least one pattern - the said unit cell - of openings ( 10 ) and / or increases ( 10b ) which translates translationally along a surface of said mounting member by at least a first distance n 1. a 1 and / or a second distance m 1 .a 2 , where n 1 and m 1 are integers, at least partially on top of each other itself is formed, so in particular forms a one- or two- or three-dimensional grid.

Besonders geeignete Muster lassen sich mittels der Anordnung in einem quadratischen hexagonalen Gitter erzeugen. In diesem Fall ist dann die Gitterstruktur des zweidimensionalen Gitters hexagonal oder quadratisch. Die Gittersymmetrie ist dann vier oder sechszählig. Natürlich sind auch rechteckige und/oder rhombische Gitter denkbar.Particularly suitable patterns can be generated by means of the arrangement in a square hexagonal grid. In this case, the lattice structure of the two-dimensional lattice is hexagonal or square. The lattice symmetry is then four or sixteen. Of course, rectangular and / or rhombic grids are conceivable.

Diese Strukturen können grundsätzlich auch in den Gehäuseboden (1b) eingebracht werden. Eine Ausprägung des erfindungsgemäßen Ultraschall-Transducers zeichnet sich somit unter anderem dadurch aus, dass der Ultraschall-Transducer zumindest eine weitere Struktur im Gehäuseboden aufweist, die in ähnlicher Weise zum Montageelement ein Muster von Vertiefungen (17) und/oder Erhöhungen (17) und/oder Öffnungen – die besagte Elementarzelle – aufweist, das bei translatorischer Verschiebung um zumindest einen ersten Abstand n2·a3 und/oder einen zweiten Abstand m2·a4, wobei n2 und m2 ganze Zahlen sind, zumindest teilweise wieder auf sich selbst abgebildet wird, also insbesondere ein ein- oder zwei- oder dreidimensionales Gitter bildet.These structures can basically also in the housing bottom ( 1b ) are introduced. One embodiment of the ultrasound transducer according to the invention is therefore characterized, inter alia, by the fact that the ultrasound transducer has at least one further structure in the housing bottom, which in a similar manner to the mounting element has a pattern of recesses (FIG. 17 ) and / or increases ( 17 ) and / or openings - the said unit cell - which, when translationally displaced by at least a first distance n 2 · a 3 and / or a second distance m 2 · a 4 , where n 2 and m 2 are integers, at least partially is again imaged on itself, so in particular forms a one- or two- or three-dimensional grid.

Hierbei kann die Dreidimensionalität dadurch erreicht werden, dass zumindest der Gehäuseboden aus mehreren Schichten mit einem jeweils zweidimensionalen Gitter zusammenlaminiert wird.In this case, the three-dimensionality can be achieved in that at least the housing bottom is laminated together from several layers with a respective two-dimensional grid.

Durch diese Methodik wird prinzipiell auch eine Optimierung in der Hinsicht ermöglicht, dass der Transducer (TR) mehr als eine Resonanzfrequenz aufweisen kann und dabei eine unterschiedliche Güte aufweisen kann. Ist eine Ansteuerschaltung (USctr) nicht mehr so frequenzselektiv, kann ein Anwender bei den Strukturen des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) bzw. im Gehäuseboden (1b) die Absicht verwirklichen, bei einer ersten Frequenz eine Resonanz geringerer Güte der Resonanz und damit eine größere Frequenzbandbreite des Sensors zu erreichen, um insbesondere die Ausschwingzeit nach dem Aussenden des Sendepulses und damit den ”toten” Bereich, in dem ein auf dem Ultraschall-Transducer basierender Abstandssensor, beispielsweise ein Einparksensor eines Kfz, aufgrund dieses eigenen Ausschwingens noch keine Hindernisse wahrnehmen kann, zu minimieren und bei einer anderen, zweiten Frequenz im Gegensatz dazu eine Resonanz bessere Güte der Resonanz zu erreichen, um durch den längeren Sendeimpuls eine bessere Reichweite zu erreichen.In principle, this methodology also makes possible an optimization in terms of the fact that the transducer (TR) can have more than one resonance frequency and can have a different quality. If a control circuit (US ctr ) is no longer so frequency-selective, a user can use the structures of the mounting element ( FIG. 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) or in the housing bottom ( 1b ) realize the intention to achieve at a first frequency, a resonance of lower quality of the resonance and thus a larger frequency bandwidth of the sensor, in particular the settling time after the transmission of the transmit pulse and thus the "dead" area in which a on the ultrasonic transducer based distance sensor, for example, a parking sensor of a car, due to this own decay still can not perceive obstacles to minimize and at another, second frequency, in contrast, to achieve a resonance better quality of resonance, in order to achieve a better range by the longer transmission pulse ,

Dementsprechend kann die Ansteuerschaltung (USctr) so ausgebildet werden, dass sie je nach gerade gewünschter Messaufgabe beispielsweise für eine erste Messaufgabe, beispielsweise eine Abstandsmessung in Nahbereich mit kurzer Ausschwingzeit, ein Sendesignal auf der ersten Leitung (DRV1) und der zweiten Leitung (DRV2) nutzt, das eine erste Sendesignalfrequenz hat, die zu einer Resonanz des Ultraschall-Transducers (TR) in einer ersten Resonanzfrequenz des Ultraschall-Transducers (TR) mit einer ersten Güte und einer ersten Abstrahlcharakteristik führt, und für eine zweite Messaufgabe, beispielsweise eine Abstandsmessung in Fernbereich mit langer Ausschwingzeit, ein Sendesignal auf der ersten Leitung (DRV1) und der zweiten Leitung (DRV2) nutzt, das eine zweite Sendesignalfrequenz hat, die zu einer Resonanz des Ultraschall-Transducers (TR) in einer zweiten Resonanzfrequenz des Ultraschall-Transducers (TR) mit einer zweiten Güte und einer zweiten Abstrahlcharakteristik führt. Natürlich ist es denkbar, mehr als zwei Messaufgaben mit ggf. mehr als zwei Sendefrequenzen und mit ggf. mehr als zwei Resonanzfrequenzen und ggf. mehr als zwei Güten und ggf. mehr als zwei Abstrahlcharakteristiken vorzusehen.Accordingly, the control circuit (US ctr ) can be designed such that, depending on the currently desired measurement task, for example for a first measurement task, for example a proximity measurement with a short settling time, a transmission signal on the first line (DRV1) and the second line (DRV2). which has a first transmission signal frequency which leads to a resonance of the ultrasonic transducer (TR) in a first resonance frequency of the ultrasonic transducer (TR) with a first quality and a first radiation characteristic, and for a second measurement task, for example a distance measurement in Long settling time far-end, using a transmit signal on the first line (DRV1) and the second line (DRV2) having a second transmit signal frequency resulting in resonance of the ultrasonic transducer (TR) at a second resonant frequency of the ultrasonic transducer (TR ) with a second quality and a second emission characteristic. Of course, it is conceivable to provide more than two measurement tasks with possibly more than two transmission frequencies and, if appropriate, more than two resonance frequencies and possibly more than two grades and possibly more than two emission characteristics.

Mit Hilfe eines somit elektrisch gegenüber dem Gehäuse (1) isolierten piezoelektrischen Schwingelements (2) kann nun eine elektrische Schaltung aufgebaut werden. Diese Schaltung zur Ansteuerung eines Ultraschall-Transducers (TR) mit einem erfindungsgemäßen Schwingelement umfasst mindestens ein piezoelektrisches Schwingelement (2) des Ultraschall-Transducers (TR) und die Ansteuerschaltung (DRV) Diese wiederum umfasst als Teil der Schaltung mindestens einen ersten Inverter bestehend aus mindestens einem ersten Transistor (T1) und mindestens einem zweiten Transistor (T3). Der erste Transistor (T1) wird mit einem ersten Sendesignal (Φ1a) angesteuert. Der zweite Transistor (T3) wird mit einem dazu komplementären ersten Sendesignal (Φ1b) angesteuert. Diese Transistoren (T1, T3) treiben eine zweite Leitung (DRV2) zur direkten differentiellen Ansteuerung des piezoelektrischen Schwingelements (2). Des Weiteren umfasst die Schaltung mindestens einen zweiten Inverter bestehend aus mindestens einem zweiten Transistor (T2), der mit einem zweiten Sendesignal (Φ2a), das insbesondere gegenläufig zum ersten Sendesignal (Φ1a) sein kann, angesteuert wird. Darüber hinaus umfasst die Schaltung mindestens einem vierten Transistor (T4), der mit einem komplementären zweiten Sendesignal (Φ2b), das insbesondere gegenläufig zum komplementären ersten Sendesignal (Φ1ab) sein kann, angesteuert wird. Die beiden Transistoren (T2, T4) treiben eine erste Leitung (DRV1) zur direkten differentiellen Ansteuerung des piezoelektrischen Schwingelements (2). Da die Sendesignale den Empfang stören würden, schalten die Sendesignale (Φ1a, Φ1b, Φ2a, Φ2b) während des Empfangs die Transistoren (T1, T2, T3, T4) zumindest zeitweise ab. Damit dies funktioniert, ist mindestens ein piezoelektrisches Schwingelement (2) vorzugsweise in einem zumindest becherförmig ausgeführten Faraday'schen Käfig, einem Gehäuse (1), montiert. Dieses Gehäuse (1) ist bevorzugt von der ersten Leitung (DRV1) und der zweiten Leitung (DRV2) und dem piezoelektrischen Schwingelement (2) elektrisch isoliert und durch einen Anschluss (ESD_GND) auf ein gegenüber den anderen Teilen der Schaltung definiertes Potenzial, vorzugsweise eine ESD-Masse, gelegt.With the help of a thus electrically opposite the housing ( 1 ) isolated piezoelectric vibrating element ( 2 ) can now be built an electrical circuit. This circuit for controlling an ultrasonic transducer (TR) with a vibrating element according to the invention comprises at least one piezoelectric vibrating element (FIG. 2 ) of the ultrasonic transducer (TR) and the Control circuit (DRV) This in turn comprises, as part of the circuit, at least one first inverter consisting of at least one first transistor (T1) and at least one second transistor (T3). The first transistor (T1) is driven by a first transmission signal (Φ 1a ). The second transistor (T3) is driven with a complementary first transmission signal (Φ 1b ). These transistors (T1, T3) drive a second line (DRV2) for direct differential activation of the piezoelectric oscillating element (FIG. 2 ). Furthermore, the circuit comprises at least one second inverter consisting of at least one second transistor (T2) which is driven by a second transmit signal (φ 2a ), which may in particular be opposite to the first transmit signal (φ 1a ). In addition, the circuit comprises at least one fourth transistor (T4), which is driven with a complementary second transmit signal (Φ 2b ), which may in particular be opposite to the complementary first transmit signal (Φ 1ab ). The two transistors (T2, T4) drive a first line (DRV1) for direct differential activation of the piezoelectric oscillating element (FIG. 2 ). Since the transmission signals would interfere with the reception, the transmission signals (φ 1a , φ 1b , φ 2a , φ 2b ) switch off the transistors (T1, T2, T3, T4) at least temporarily during reception. For this to work, at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ) preferably in an at least cup-shaped Faraday cage, a housing ( 1 ), assembled. This housing ( 1 ) is preferably of the first line (DRV1) and the second line (DRV2) and the piezoelectric oscillating element ( 2 ) and isolated by a connection (ESD_GND) to a potential defined with respect to the other parts of the circuit, preferably an ESD ground.

Um den Einfluss des Gehäuses (1) durch kapazitive Kopplung und dergleichen auf den Rest der Schaltung zu minimieren, ist es vorteilhaft, wenn dass das Gehäuse (1) des Ultraschall-Transducers (TR) mit einer niederohmigen Spannungsquelle oder mit einer Kapazität beispielsweise gegen Signalmasse oder mit dem Anschluss an eine Versorgungsspannungsleitung oder eine Masseleitung als ESD-Erdung verbunden ist.To the influence of the housing ( 1 ) by capacitive coupling and the like to minimize the rest of the circuit, it is advantageous if the housing ( 1 ) of the ultrasonic transducer (TR) is connected to a low-impedance voltage source or to a capacitance, for example, against signal ground or to the connection to a supply voltage line or a ground line as ESD grounding.

Damit ein piezoelektrische Schwingelement (2) anschwingen kann, ist es vorteilhaft, wenn das betreffende piezoelektrische Schwingelement (2) isoliert von der ESD-Erdung über zwei Leitungen (DRV1, DRV2) angesteuert werden kann und ein geeignetes Ansteuersignal als Spannung zwischen diesen beiden Leitungen (DRV2, DRV1) angelegt wird, das mindesten eine Flanke und/oder Polaritätswechsel vorzugsweise in digitaler Form aufweist. In dem Fall kann ein solches piezoelektrisches Schwingelement (2) mit einem digitalen Signal angeregt werden.So that a piezoelectric oscillating element ( 2 ), it is advantageous if the relevant piezoelectric oscillating element ( 2 ) can be driven isolated from the ESD ground via two lines (DRV1, DRV2) and a suitable drive signal is applied as a voltage between these two lines (DRV2, DRV1), which has at least one edge and / or polarity change, preferably in digital form. In that case, such a piezoelectric vibrating element ( 2 ) are excited with a digital signal.

Neben dem Ultraschall-Transducer (TR), den Montageelementen (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) und der zugehörigen Ansteuerschaltung umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Ultraschall-Transducers (TR).In addition to the ultrasonic transducer (TR), the mounting elements ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) and the associated drive circuit, the invention also includes a method for producing such an ultrasonic transducer (TR).

Dieses umfasst in einer ersten Ausprägung die Schritte:

  • • Bereitstellen eines Gehäuses (1),
  • • Einbringen mindestens einer elektrisch isolierenden Klebemasse (3) in das Gehäuse (1),
  • • mechanisches Verbinden mindestens eines elektrisch leitenden Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j), insbesondere eines Montagerings (6), mit der mindestens einen elektrisch isolierenden Klebemasse (3)
  • • Einbringen mindestens eines piezoelektrischen Schwingelementes (2) in das Gehäuse (1),
  • • mechanisches Verbinden des mindestens einen piezoelektrischen Schwingelementes (2), das mindestens einen ersten elektrischen Kontakt (2a) und mindestens einen zweiten Kontakt (2b) aufweist, mit der mindestens elektrisch isolierenden Klebemasse (3),
  • • mechanisches und elektrisches Verbinden des mindestens einen Schwingelementes (2) mittels mindestens eines zweiten Kontakts (2b) mit dem mindestens einen elektrisch leitenden Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j), insbesondere dem Montagering (6),
  • • elektrisches Verbinden mindestens einer ersten elektrischen Zuleitung (4) mit dem mindestens einen ersten elektrischen Kontakt (2a) des mindestens einen piezoelektrischen Schwingelements (2),
  • • elektrisches Verbinden mindestens einer zweiten elektrischen Zuleitung (5) mit dem mindestens einen zweiten elektrischen Kontakt (2b) des mindestens einen piezoelektrischen Schwingelements (2) und/oder mit dem mindestens einen elektrisch leitenden Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j), insbesondere dem elektrisch leitenden Montagering (6),
  • • ggf. elektrisches Verbinden mindestens einer dritten elektrischen Zuleitung (7) mit dem Gehäuse (1).
This includes in a first form the steps:
  • • providing a housing ( 1 )
  • Introducing at least one electrically insulating adhesive ( 3 ) in the housing ( 1 )
  • Mechanically connecting at least one electrically conductive mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), in particular a mounting ring ( 6 ), with the at least one electrically insulating adhesive ( 3 )
  • Introducing at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ) in the housing ( 1 )
  • Mechanical connection of the at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ), which has at least one first electrical contact ( 2a ) and at least one second contact ( 2 B ), with the at least electrically insulating adhesive ( 3 )
  • Mechanical and electrical connection of the at least one vibrating element ( 2 ) by means of at least one second contact ( 2 B ) with the at least one electrically conductive mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), in particular the mounting ring ( 6 )
  • Electrically connecting at least one first electrical supply line ( 4 ) with the at least one first electrical contact ( 2a ) of the at least one piezoelectric oscillating element ( 2 )
  • Electrically connecting at least one second electrical supply line ( 5 ) with the at least one second electrical contact ( 2 B ) of the at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ) and / or with the at least one electrically conductive mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), in particular the electrically conductive mounting ring ( 6 )
  • If necessary electrical connection of at least one third electrical supply line ( 7 ) with the housing ( 1 ).

Hierbei werden die Schritte vorzugsweise in der oben angegebenen Reihenfolge durchgeführt.In this case, the steps are preferably carried out in the order indicated above.

Allerdings kann auch mindestens ein piezoelektrisches Schwingelement (2) mit mindestens einem Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) zuerst verbunden werden und dann in das Gehäuse (1) eingesetzt werden. Das zugehörige Verfahren umfasst dann die Schritte:

  • • Bereitstellen eines Gehäuses (1),
  • • Einbringen mindestens einer elektrisch isolierenden Klebemasse (3, 3b) in das Gehäuse (1),
  • • mechanisches und elektrisches Verbinden mindestens eines Schwingelementes (2), das mindestens einen ersten elektrischen Kontakt (2a) und mindestens einen zweiten Kontakt (2b) aufweist, mittels mindestens eines zweiten Kontakts (2b) mit mindestens einem elektrisch leitenden Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j), insbesondere dem Montagering (6),
  • • Einbringen des mindestens einen piezoelektrischen Schwingelementes (2) und des mindestens einen Montageelementes (6, 6b, 6c, 6d, 6e) in das Gehäuse (1),
  • • mechanisches Verbinden des mindestens einen elektrisch leitenden Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e), insbesondere eines Montagerings (6), mit der mindestens einen elektrisch isolierenden Klebemasse (3, 3b) und mechanisches Verbinden des mindestens einen piezoelektrischen Schwingelementes (2) mit der mindestens einen elektrisch isolierenden Klebemasse (3, 3b),
  • • elektrisches Verbinden mindesten einer ersten elektrischen Zuleitung (4) mit dem mindestens einen ersten Kontakt (2a) des mindestens einen piezoelektrischen Schwingelements (2),
  • • elektrisches Verbinden mindestens einer zweiten elektrischen Zuleitung (5) mit dem mindestens einen zweiten Kontakt (2b) des mindestens einen piezoelektrischen Schwingelements (2) und/oder mit dem mindestens einen elektrisch leitenden Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j), insbesondere dem elektrisch leitenden Montagering (6),
  • • ggf. elektrisches Verbinden mindestens einer dritten elektrischen Zuleitung (7) mit dem Gehäuse (1)
However, at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ) with at least one mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) first and then into the housing ( 1 ) are used. The associated method then comprises the steps:
  • • providing a housing ( 1 )
  • Introducing at least one electrically insulating adhesive ( 3 . 3b ) in the housing ( 1 )
  • Mechanical and electrical connection of at least one vibrating element ( 2 ), which has at least one first electrical contact ( 2a ) and at least one second contact ( 2 B ), by means of at least one second contact ( 2 B ) with at least one electrically conductive mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), in particular the mounting ring ( 6 )
  • Introducing the at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ) and the at least one mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e ) in the housing ( 1 )
  • Mechanically connecting the at least one electrically conductive mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e ), in particular a mounting ring ( 6 ), with the at least one electrically insulating adhesive ( 3 . 3b ) and mechanically connecting the at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ) with the at least one electrically insulating adhesive ( 3 . 3b )
  • Electrically connecting at least a first electrical supply line ( 4 ) with the at least one first contact ( 2a ) of the at least one piezoelectric oscillating element ( 2 )
  • Electrically connecting at least one second electrical supply line ( 5 ) with the at least one second contact ( 2 B ) of the at least one piezoelectric oscillating element ( 2 ) and / or with the at least one electrically conductive mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), in particular the electrically conductive mounting ring ( 6 )
  • If necessary electrical connection of at least one third electrical supply line ( 7 ) with the housing ( 1 )

Auch hier folgt der Prozess der Herstellung vorzugsweise der oben angegebenen Sequenz.Again, the process of preparation preferably follows the sequence given above.

Zusätzlich kann mindestens ein Zwischenraum zwischen mindestens einem Überhang (6g) mindestens eines Montageelements (6e) und dem Gehäuseboden (1b) noch mit mindestens einer speziellen Masse (18) verfüllt werden. Dies geschieht üblicherweise vor dem Einbringen des betreffenden Montageelementes (6e) in das Gehäuse (1). Die Masse kann aber auch nach diesem Einbringen ggf. durch Öffnungen (17, 10) in den betreffenden Zwischenraum eingespritzt werden. Beide zuvor beschriebenen Grundvarianten des Prozesses können daher um den Schritt
„Einbringen mindestens einer Masse (18) oder mindestens eines Medium (18), die schließlich sich zwischen mindestens einem Montageelement (6e) und Gehäuseboden (1b) befindet,”
ergänzt werden. Wobei dieser Schritt an verschiedenen Stellen des jeweiligen Prozesses durchgeführt werden kann.
In addition, at least one space between at least one overhang ( 6g ) at least one mounting element ( 6e ) and the housing bottom ( 1b ) still with at least one special mass ( 18 ) are filled. This is usually done before the introduction of the relevant mounting element ( 6e ) in the housing ( 1 ). However, the mass may also after this introduction, if necessary, through openings ( 17 . 10 ) are injected into the space in question. Both basic variants of the process described above can therefore be around the step
"Introducing at least one mass ( 18 ) or at least one medium ( 18 ), which finally between at least one mounting element ( 6e ) and caseback ( 1b ), "
be supplemented. Whereby this step can be carried out at different points of the respective process.

Zusätzlich kann das Gehäuse (1) auch noch mit mindestens einer Vergussmasse (12) vergossen werden. Alternativ können auch andere Füllstoffe eingebracht werden. Beide zuvor beschriebenen Grundvarianten des Prozesses können daher um den Schritt

  • • „Ausfüllen des Gehäuses (1) mit mindestens einer Vergussmasse oder mindestens einer Füllmasse (12)”
ergänzt werden. Wobei dieser Schritt typischerweise als letzter Schritt des Prozesses durchgeführt wird.In addition, the housing ( 1 ) even with at least one potting compound ( 12 ) are shed. Alternatively, other fillers can be introduced. Both basic variants of the process described above can therefore be around the step
  • • "Filling the housing ( 1 ) with at least one potting compound or at least one filling compound ( 12 ) "
be supplemented. This step is typically done as the last step of the process.

Beschreibung der FigurenDescription of the figures

Im Folgenden wird die Erfindung vertieft anhand der Figuren beschrieben.The invention will be described in more detail below with reference to the figures.

1 zeigt eine Ansteuerschaltung mit einem Übertrager für einen Ultraschall-Transducer entsprechend dem Stand der Technik. 1 shows a drive circuit with a transmitter for an ultrasonic transducer according to the prior art.

2 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen Ultraschall-Transducer entsprechend dem Stand der Technik. 2 shows a simplified cross section through an ultrasonic transducer according to the prior art.

3 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch ein Sensormodul entsprechend dem Stand der Technik. 3 shows a simplified cross section through a sensor module according to the prior art.

4 zeigt eine Ansteuerschaltung ohne einen Übertrager für einen Ultraschall-Transducer entsprechend dem Stand der Technik. 4 shows a drive circuit without a transmitter for an ultrasonic transducer according to the prior art.

5 zeigt eine Treiberstufe des Ansteuerschaltkreises. 5 shows a driver stage of the drive circuit.

6 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen Ultraschall-Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem. 6 shows a simplified cross-section through an ultrasonic transducer with inventive oscillating system.

7 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen Ultraschall-Transducer Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem, der vergossen ist. 7 shows a simplified cross section through an ultrasonic transducer transducer with inventive vibration system, which is potted.

8 zeigt eine erfindungsgemäße Ansteuerschaltung ohne einen Übertrager für einen Ultraschall-Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem. 8th shows a drive circuit according to the invention without a transformer for an ultrasonic transducer with inventive oscillating system.

9 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen Ultraschall-Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem mit Gehäusesymmetrieachse. 9 shows a simplified cross section through an ultrasonic transducer with inventive oscillating system with housing axis of symmetry.

10 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen Ultraschall-Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem und mit Gehäusesymmetrieachse, der vergossen ist. 10 shows a simplified cross-section through an ultrasonic transducer with inventive vibration system and housing axis of symmetry, which is potted.

11 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen Ultraschall-Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem und mit Gehäusesymmetrieachse, wobei das piezoelektrische Schwingelement verkippt ist. 11 shows a simplified cross-section through an ultrasonic transducer with inventive vibration system and housing axis of symmetry, wherein the piezoelectric vibrating element is tilted.

12 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen vergossenen, Ultraschall-Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem und mit Gehäusesymmetrieachse, wobei das piezoelektrische Schwingelement verkippt ist. 12 shows a simplified cross section through a potted, ultrasonic transducer with inventive vibration system and housing axis of symmetry, wherein the piezoelectric vibrating element is tilted.

13 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen Ultraschall-Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem, wobei das Montageelement einseitig übersteht und die Öffnung im Montageelement asymmetrisch und verkleinert ist. 13 shows a simplified cross section through an ultrasonic transducer with inventive oscillating system, wherein the mounting member protrudes on one side and the opening in the mounting member is asymmetrical and reduced.

14 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen vergossenen, Ultraschall-Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem, wobei das Montageelement einseitig übersteht und die Öffnung im Montageelement asymmetrisch und verkleinert ist. 14 shows a simplified cross section through a molded ultrasonic transducer with inventive oscillating system, wherein the mounting member protrudes on one side and the opening in the mounting member is asymmetrical and reduced.

15 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen Ultraschall-Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem, wobei das Montageelement einseitig übersteht und die Öffnung im Montageelement asymmetrisch und verkleinert ist und wobei das piezoelektrische Schwingelement verkippt ist. 15 shows a simplified cross-section through an ultrasonic transducer with inventive oscillation system, wherein the mounting member protrudes on one side and the opening in the mounting member is asymmetrical and reduced and wherein the piezoelectric vibrating element is tilted.

16 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen vergossenen, Ultraschall-Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem, wobei das Montageelement einseitig übersteht und die Öffnung im Montageelement asymmetrisch und verkleinert ist und wobei das piezoelektrische Schwingelement verkippt ist. 16 shows a simplified cross section through a potted, ultrasonic transducer with inventive vibration system, wherein the mounting member protrudes on one side and the opening in the mounting member is asymmetric and reduced and wherein the piezoelectric vibrating element is tilted.

17a zeigt ein beispielhaftes Montagelement der 7, 9, 10, 11, 12 in der Aufsicht. 17a shows an exemplary mounting element of 7 . 9 . 10 . 11 . 12 in the supervision.

17b zeigt ein beispielhaftes Montagelement der 13, 14, 15, 16 in der Aufsicht. 17b shows an exemplary mounting element of 13 . 14 . 15 . 16 in the supervision.

18a zeigt ein beispielhaftes Montageelement bei dem nur die Öffnung verkleinert und asymmetrisch ist in der Aufsicht. 18a shows an exemplary mounting element in which only the opening is reduced in size and asymmetrical in plan view.

18b zeigt ein beispielhaftes elliptisches Montageelement mit verkleinerter asymmetrisch platzierter Öffnung und einem Überhang mit einem zweidimensionalen Loch-Gitter (zweidimensionaler Kristall) in der Aufsicht. 18b shows an exemplary elliptical mounting element with reduced asymmetrically placed opening and an overhang with a two-dimensional hole grid (two-dimensional crystal) in the plan.

19 zeigt ein beispielhaftes rundes Montagelement mit einem beidseitig aufliegendem Überhang und zwei beispielhaften Bereichen mit einem beispielhaften zweidimensionalen Lochgitter in der Aufsicht. 19 shows an exemplary round mounting element with a double-sided overhang and two exemplary areas with an exemplary two-dimensional perforated grid in the plan.

20 zeigt ein beispielhaftes rundes Montagelement mit einem beidseitig aufliegendem Überhang und vier beispielhaften Öffnungen (20) im Bereich dieses Überhangs in der Aufsicht. 20 shows an exemplary round mounting element with a double-sided overhang and four exemplary openings ( 20 ) in the area of this overhang in supervision.

21 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen Ultraschall-Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem, wobei das Montageelement einseitig übersteht und der Überhang beidseitig auf Kleber aufliegt und wobei sich im Bereich des Überhangs ein Lochgitter befindet. 21 shows a simplified cross section through an ultrasonic transducer with inventive oscillating system, wherein the mounting member protrudes on one side and the overhang rests on both sides of adhesive and wherein there is a perforated grid in the region of the overhang.

22 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen vergossenen, Ultraschall-Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem, wobei das Montageelement einseitig übersteht und der Überhang beidseitig auf Kleber aufliegt und wobei sich im Bereich des Überhangs ein Lochgitter befindet. 22 shows a simplified cross section through a potted, ultrasonic transducer with inventive oscillating system, wherein the mounting member protrudes on one side and the overhang rests on both sides of adhesive and wherein there is a perforated grid in the region of the overhang.

23 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen Ultraschall-Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem, wobei das Montageelement einseitig übersteht und der Überhang beidseitig auf Kleber aufliegt und wobei sich im Bereich des Überhangs ein Lochgitter befindet und unterhalb des Überhangs im Gehäuseboden sich ein Einlegeelement befindet. 23 shows a simplified cross section through an ultrasonic transducer with inventive oscillating system, wherein the mounting member protrudes on one side and the overhang rests on both sides of adhesive and wherein there is a perforated grid in the region of the overhang and below the overhang in the housing bottom is an insert element.

24 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen vergossenen, Ultraschall-Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem, wobei das Montageelement einseitig übersteht und der Überhang beidseitig auf Kleber aufliegt und wobei sich im Bereich des Überhangs ein Lochgitter befindet und unterhalb des Überhangs im Gehäuseboden sich Strukturelemente (hier Sacklöcher) befindet. 24 shows a simplified cross section through a potted, ultrasonic transducer with inventive oscillating system, wherein the mounting member protrudes on one side and the overhang on both sides rests on adhesive and wherein in the overhang is a perforated grid and below the overhang in the housing base structural elements (in this case blind holes) is ,

25 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch einen Ultraschall-Transducer mit erfindungsgemäßem Schwingsystem, wobei das Montageelement einseitig übersteht und der Überhang beidseitig auf Kleber aufliegt und wobei sich im Bereich des Überhangs ein Gitter aus Erhöhungen befindet. 25 shows a simplified cross-section through an ultrasonic transducer with inventive oscillating system, wherein the mounting member protrudes on one side and the overhang rests on both sides of adhesive and wherein there is a grid of elevations in the region of the overhang.

26 zeigt eine Erweiterung von 19 um zwei akustische Stichleitungen (SL1 und SL2) zur Erzeugung mindestens zweier weiterer Resonanzfrequenzen. 26 shows an extension of 19 by two acoustic stub lines (SL1 and SL2) for generating at least two further resonance frequencies.

Die weitere Beschreibung der Erfindung in ihren verschiedenen konkreten Ausprägungen erfolgt nun an Hand der 5 bis 25. Der beanspruchte Umfang ergibt sich dabei aus den Ansprüchen.The further description of the invention in its various concrete forms takes place now on hand of 5 to 25 , The claimed scope results from the claims.

5 zeigt eine typische Treiberschaltung (DRV) zur Ansteuerung der ersten Leitung (DRV1) und der zweiten Leitung (DRV2). Die Treiberschaltung (DRV) wird durch eine Versorgungsspannung (VDRV) mit elektrischer Energie versorgt, die typischerweise innerhalb des Ansteuerschaltkreises (USctr) aus der externen Versorgung (VSUP_LINE, 4) erzeugt wird. Ein erster Transistor (T1), der typischerweise ein p-Kanal-MOS-Transistor ist, wird mit einem ersten Signal (Φ1a) angesteuert und zieht die erste Leitung (DRV1), die typischerweise mit dem ersten Kontakt (2a) des piezoelektrischen Schwingelements (2) verbunden ist, auf ein positives Potenzial, wenn der erste Transistor (T1) einschaltet. Ein dritter Transistor (T3), der typischerweise ein n-Kanal-MOS-Transistor ist, wird mit einem ersten komplementären Signal (Φ1b) angesteuert und zieht die erste Leitung (DRV1), auf ein Massepotenzial, wenn der dritte Transistor (T3) einschaltet. Eine nicht gezeichnete Blockierschaltung verhindert das gleichzeitige Einschalten des ersten und dritten Transistors (T1, T3). Während des Empfangs sind der erste und dritte Transistor (T1, T3) ausgeschaltet. 5 shows a typical driver circuit (DRV) for driving the first line (DRV1) and the second line (DRV2). The driver circuit (DRV) is supplied with electrical power by a supply voltage (VDRV) which is typically supplied within the drive circuit (US ctr ) from the external supply (VSUP_LINE, 4 ) is produced. A first transistor (T1), which is typically a p-channel MOS transistor is driven with a first signal (Φ 1a) and pulling the first line (DRV1) typically (with the first contact 2a ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) to a positive potential when the first transistor (T1) turns on. A third transistor (T3), which is typically an n-channel MOS transistor, is driven with a first complementary signal (φ 1b ) and pulls the first line (DRV1) to a ground potential when the third transistor (T3) turns. An unshown blocking circuit prevents simultaneous switching on of the first and third transistors (T1, T3). During reception, the first and third transistors (T1, T3) are turned off.

Ein zweiter Transistor (T2), der typischerweise ein p-Kanal-MOS-Transistor ist, wird mit einem zweiten Signal (Φ2a) angesteuert und zieht die zweite Leitung (DRV2), die typischerweise mit dem zweiten Kontakt (2b) des piezoelektrischen Schwingelements (2) verbunden ist, auf ein positives Potenzial, wenn der zweite Transistor (T2) einschaltet. Ein vierter Transistor (T4), der typischerweise ein n-Kanal-MOS-Transistor ist, wird mit einem zweiten komplementären Signal (Φ2b) angesteuert und zieht die zweite Leitung (DRV2), auf ein Massepotenzial, wenn der vierte Transistor (T4) einschaltet. Eine nicht gezeichnete Blockierschaltung verhindert das gleichzeitige Einschalten des zweiten und vierten Transistors (T2, T3). Während des Empfangs sind der zweite und vierte Transistor (T2, T4) ebenfalls ausgeschaltet. Typischerweise sind das erste und zweite Signal zueinander komplementär, so dass der Pegel der Wechselspannung zwischen der ersten und zweiten Leitung in etwa das Doppelte des Pegels der Versorgungsspannung (VDRV) beträgt.A second transistor (T2), which is typically a p-channel MOS transistor, is driven with a second signal (Φ 2) and pulls the second conduit (DRV2), typically (with the second contact 2 B ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) is connected to a positive potential when the second transistor (T2) turns on. A fourth transistor (T4), which is typically an n-channel MOS transistor, is driven with a second complementary signal (φ 2b ) and pulls the second line (DRV2) to a ground potential when the fourth transistor (T4) turns. An unshown blocking circuit prevents the simultaneous switching on of the second and fourth transistor (T2, T3). During reception, the second and fourth transistors (T2, T4) are also off. Typically, the first and second signals are complementary to one another such that the level of the AC voltage between the first and second lines is approximately twice the level of the supply voltage (VDRV).

Während des Empfangs sind alle vier Transistoren (T1, T2, T3, T4) typischerweise ausgestellt. Die Schaltung (DRV) hat dann einen hochohmigen Ausgangswiderstand an ihren Ausgängen (DRV1, DRV2).During reception, all four transistors (T1, T2, T3, T4) are typically off. The circuit (DRV) then has a high resistance output at its outputs (DRV1, DRV2).

Um nun das ESD-Problem zu lösen, sieht die Vorrichtung mit erfindungsgemäßem Schwingsystem eine elektrische Isolation des piezoelektrischen Schwingelements (2) gegenüber dem Gehäuse (1) vor. Dies ist in 6 dargestellt. Eine elektrische Kontaktierung des zweiten Kontakts (2b) des piezoelektrischen Schwingelements (2) muss aber weiterhin möglich sein. 6 zeigt die entsprechende Lösung schematisch. Zu diesem Zweck wird zusätzlich ein Montageelement (6) in den Ultraschallt-Transducer (TR) eingebracht. Dieses ist vorzugsweise zumindest teilweise elektrisch leitend, sodass das piezoelektrische Schwingelement (2) mit diesem elektrisch leitend mechanisch verbunden werden kann. Die elektrische Verbindung findet dabei über den zweiten Kontakt (2b) des piezoelektrischen Schwingelements (2) statt. Die elektrisch leitende mechanische Verbindung zwischen zweitem Kontakt (2b) des piezoelektrischen Schwingelements (2) und dem Montageelement (6) kann beispielsweise durch elektrisch leitende Klebung und/oder durch Löten und/oder Schweißen hergestellt werden. Das Montageelement (6) wird mit der zweiten elektrischen Zuleitung (5) elektrisch leitend verbunden, die nun statt des Gehäuses (1) mit der zweiten Leitung (DRV2) elektrisch leitend verbunden werden kann.In order to solve the problem of ESD, the device with the oscillating system according to the invention provides an electrical insulation of the piezoelectric oscillating element ( 2 ) opposite the housing ( 1 ) in front. This is in 6 shown. An electrical contacting of the second contact ( 2 B ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) but must still be possible. 6 shows the corresponding solution schematically. For this purpose, a mounting element ( 6 ) are introduced into the ultrasound transducer (TR). This is preferably at least partially electrically conductive, so that the piezoelectric vibrating element ( 2 ) can be mechanically connected to this electrically conductive. The electrical connection takes place via the second contact ( 2 B ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) instead of. The electrically conductive mechanical connection between second contact ( 2 B ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) and the mounting element ( 6 ) can be produced for example by electrically conductive bonding and / or by soldering and / or welding. The mounting element ( 6 ) is connected to the second electrical supply line ( 5 ) electrically conductively connected, which now instead of the housing ( 1 ) can be electrically connected to the second line (DRV2).

Das piezoelektrische Schwingelement (2) und das Montageelement (6) werden durch einen elektrisch isolierenden Kleber (3) in dem Gehäuse (1) typischerweise am Gehäuseboden (1b) befestigt. Dass Gehäuse (1) selbst wird über einen speziellen elektrischen Anschluss (7) des Gehäuses (1) angeschlossen, der mit einer speziellen ESD-Erdung (ESD_GND) verbunden wird. Bei einem ESD-Ereignis, wird somit die Energie des ESD-Pulses nicht in die Ansteuerschaltung (USctr), sondern in einen ESD-Masseanschluss (ESD-GND) geleitet. In der Praxis wird empfohlen, die Konstruktion mit geeigneten EMV-Simulationswerkzeugen zu entwickeln, da trotz dieser Ableitung kapazitive und induktive Kopplungen immer noch zu Störungen führen können, die aber gegenüber der Situation im Stand der Technik massiv abgeschwächt sind.The piezoelectric vibrating element ( 2 ) and the mounting element ( 6 ) are protected by an electrically insulating adhesive ( 3 ) in the housing ( 1 ) typically on the housing bottom ( 1b ) attached. That housing ( 1 ) itself is connected via a special electrical connection ( 7 ) of the housing ( 1 ) connected to a special ESD ground (ESD_GND). In the case of an ESD event, the energy of the ESD pulse is thus not conducted into the drive circuit (US ctr ) but into an ESD ground connection (ESD-GND). In practice, it is recommended to develop the design with suitable EMC simulation tools, because despite this derivation capacitive and inductive couplings can still lead to disturbances, which are massively weakened compared to the state of the art.

Wie bereits oben erwähnt, hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Durchmesser (LG) des typischerweise runden Gehäuses (1) ein ganzzahliges Vielfaches (n-faches) der Wellenlänge des Schalls in Luft (λL) ist. Hierdurch kommt es zu einer gewissen Richtwirkung des abgestrahlten Schalls des Ultraschall-Transducers (TR). Die Schallabstrahlrichtung (11) ist hier mit dem Bezugszeichen 11 angedeutet.As already mentioned above, it has proved to be favorable if the diameter (L G ) of the typically round housing (FIG. 1 ) is an integer multiple (n-times) of the wavelength of the sound in air (λ L ). This results in a certain directivity of the radiated sound of the ultrasonic transducer (TR). The sound emission direction ( 11 ) is here by the reference numeral 11 indicated.

In dem Beispiel der 6 besitzt das Montageelement (6) eine symmetrische Öffnung (9), die hier beispielhaft vom elektrisch isolierenden Kleber (3) gefüllt ist. Es handelt sich bei dem Montageelement (6) also eher um einen Montagering (6). Dessen Außenkannte besitzt in diesem Beispiel einen Radius, der größer als der Radius der Außenkannte (2c) des piezoelektrischen Schwingelements (2) ist. Ebenso ist der Radius der Außenkannte des Montageelements größer als der Radius des Kreises der Klebekante (3c). Das bedeutet, dass der Montagering (6) in diesem Beispiel ein wenig über das piezoelektrische Schwingelement (2) und die Klebekante (3c) hinaussteht.In the example of 6 owns the mounting element ( 6 ) a symmetrical opening ( 9 ), here by way of example of the electrically insulating adhesive ( 3 ) is filled. It is at the mounting element ( 6 ) more like a mounting ring ( 6 ). Its outer edge in this example has a radius which is greater than the radius of the outer edge ( 2c ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ). Likewise, the radius of the outer edge of the mounting element is greater than the radius of the circle of the adhesive edge ( 3c ). This means that the Mounting ring ( 6 ) in this example a little over the piezoelectric vibrating element ( 2 ) and the adhesive edge ( 3c ) stands out.

Der Montagering bzw. das Montageelement (6) verändert natürlich die Schwingeigenschaften des piezoelektrischen Schwingelements (2). Ein wichtiger beanspruchter Nebeneffekt der erfindungsgemäßen Konstruktion ist daher, dass durch geeignete Formgebung des Montageelementes (6) und geeignete Anbringung des Paktes aus piezoelektrischem Schwingelement (2) und Montageelement (6), also des Schwingsystems, die Schwingungs- und Abstrahleigenschaften des Ultraschall-Transducers (TR) gezielt modifiziert werden können. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil nur die Formgebung des Montageelements (6) angepasst werden muss, während alle anderen Komponenten des Ultraschall-Transducers (TR) in ihrer Konstruktion belassen werden können. Wird das Montageelement (6) beispielsweise durch fotolithografisches Ätzen und/oder Laserschneiden hergestellt, so ist es möglich, auch geringste Stückzahlen spezieller Ultraschall-Transducer (TR) kostengünstig herzustellen, ohne dass das Gehäuse (1) oder die äußere Kristallform des piezoelektrischen Schwingungselements (2) verändert werden muss.The mounting ring or the mounting element ( 6 ) of course changes the rocking properties of the piezoelectric vibrating element ( 2 ). An important claimed side effect of the construction according to the invention is therefore that by suitable shaping of the mounting element ( 6 ) and suitable attachment of the Pact of piezoelectric vibrating element ( 2 ) and mounting element ( 6 ), so the vibration system, the vibration and radiation properties of the ultrasonic transducer (TR) can be selectively modified. This is particularly advantageous because only the shape of the mounting element ( 6 ), while leaving all other components of the ultrasonic transducer (TR) in their construction. Is the mounting element ( 6 ), for example, produced by photolithographic etching and / or laser cutting, it is possible to produce even the smallest quantities of special ultrasonic transducers (TR) cost, without the housing ( 1 ) or the outer crystal form of the piezoelectric vibration element ( 2 ) must be changed.

Das Gehäuse (1) wird mit den angedeuteten Kerben dann in eine Halterung eingeklemmt. Die Halterungen dienen dann typischerweise als Festlager, die einen rotatorischen Freiheitsgrad zulassen du somit die Torsionsschwingung des Gehäuses (1) um diese typischerweise ringförmige Achse zulassen.The housing ( 1 ) is then clamped with the indicated notches in a holder. The brackets are then typically used as a fixed bearing, which allow a rotational degree of freedom you thus the torsional vibration of the housing ( 1 ) to allow this typically annular axis.

In vielen Fällen ist es sinnvoll, wenn das Gehäuse (1) mit einer Vergussmasse (12) oder einem anderen geeigneten Stoff gefüllt wird. Diese Vergussmasse (12) ist in 10 beispielhaft eingezeichnet. Auswahl und Konsistenz dieser Vergussmasse sollten sich an den Anforderungen der jeweiligen Aufgabe orientieren. Hierzu sollten FEM-Simulationen des Ultraschall-Transducers in der Konstruktionsphase durchgeführt werden.In many cases, it makes sense if the housing ( 1 ) with a potting compound ( 12 ) or another suitable substance. This casting compound ( 12 ) is in 10 drawn by way of example. Selection and consistency of this potting compound should be based on the requirements of the respective task. For this purpose, FEM simulations of the ultrasonic transducer should be performed during the design phase.

9 und 10 zeigen darüber hinaus noch eine Gehäuseachse (13). Statt der Gehäuseachse (13) kann auch eine Flächennormale des Gehäusebodens (1b) bezüglich der im Folgenden erwähnten Nutzungen dieser Gehäuseachse (13) verwendet werden, wenn dieser eben ist. 9 and 10 also show a housing axis ( 13 ). Instead of the housing axis ( 13 ) can also be a surface normal of the housing bottom ( 1b ) with regard to the uses of this housing axis ( 13 ), if this is even.

Durch Verkippen des Pakets aus dem piezoelektrischen Schwingelements (2) und dem Montageelement (6) gegenüber dem Gehäuseboden (1b) um einen Verkippwinkel β kann die Schallabstrahlrichtung (11) gegenüber der Gehäuseachse (13) um einen Abstrahlwinkel α gekippt werden. 11 zeigt diesen Fall. Hierbei bezieht sich in diesem Beispiel der Verkippwinkel β in einer Ausprägung auf den Winkel zwischen einer Parallelen (16) zur Gehäuseachse (13) und einer Normalen (14) zu einer ersten Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelements (2). Die erste Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelements (2) soll dabei die Oberfläche desselben sein, die den ersten elektrischen Kontakt (2a) trägt. Statt der Normalen (14) zu einer ersten Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelements (2) kann auch die Normalen zu einer zweiten Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelements (2) verwendet werden. Die zweite Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelements (2) soll dabei die Oberfläche desselben sein, die den zweiten elektrischen Kontakt (2b) trägt.By tilting the package from the piezoelectric vibrating element ( 2 ) and the mounting element ( 6 ) opposite the housing bottom ( 1b ) by a tilt angle β, the Schallabstrahlrichtung ( 11 ) opposite the housing axis ( 13 ) are tilted by a radiation angle α. 11 shows this case. Here, in this example, the tilt angle β refers in one expression to the angle between a parallel ( 16 ) to the housing axis ( 13 ) and a normal ( 14 ) to a first surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ). The first surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) should be the surface of the same, the first electrical contact ( 2a ) wearing. Instead of the normal ( 14 ) to a first surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) can also be the normal to a second surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) be used. The second surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) should be the surface of the same, the second electrical contact ( 2 B ) wearing.

Statt der Normalen (14) zu einer ersten Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelements (2) kann auch die Normalen zu einer Oberfläche des Montageelements (6) genutzt werden.Instead of the normal ( 14 ) to a first surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) can also be the normal to a surface of the mounting element ( 6 ) be used.

Statt der Parallelen (16) zur Gehäuseachse (13) kann auch eine Parallele (16) zu einer Normalen einer Oberfläche des Gehäusebodens für die Definition des Verkippwinkels β oder des Abstrahlwinkels α verwendet werden.Instead of parallels ( 16 ) to the housing axis ( 13 ) can also be a parallel ( 16 ) are used to a normal of a surface of the case bottom for the definition of the tilt angle β or the radiation angle α.

12 zeigt die Vorrichtung aus 11 mit einer Füllmasse (12). 12 shows the device 11 with a filling compound ( 12 ).

13 stellt den Ultraschall-Transducer (TR) aus 9 mit einem modifizierten Montageelement (6b) dar. Dieses verfügt über eine nicht zentrische Öffnung (9b), die hier zudem kleiner als die Öffnung (9) der 9 ist. Gleichzeitig führt die Form des Montagelements (6b) zu einem einseitig aufliegenden Überhang (6g), der über die Klebekannte (3c) weiter als im Fall der 9 hinausragt. Die Asymmetrie der Lage der Öffnung (9b), deren Größe und der einseitig aufliegende Überhang (6g) führen zu einer Veränderung der Schwingungseigenschaften des Ultraschall-Transducers (TR) und zu einer Verzerrung des Schallfeldes, das von diesem beim Senden erzeugt wird. Insbesondere kommt es zu einer geänderten Wechselwirkung zwischen dem Montageelement (6b), dem Gehäuseboden (1b) und der Gehäusewand (1c) im Bereich und Umfeld des einseitig aufliegenden Überhangs (6g). Typischerweise wird hierdurch die Richtung und der Betrag der Schallabstrahlrichtung (11) sowie die Form der Schallabstrahlkeule beeinflusst. 13 turns off the ultrasonic transducer (TR) 9 with a modified mounting element ( 6b ) This has a non-centric opening ( 9b ), which is smaller than the opening ( 9 ) of the 9 is. At the same time, the shape of the mounting element ( 6b ) to a one-sided overhang ( 6g ), which over the Klebekannte ( 3c ) further than in the case of 9 protrudes. The asymmetry of the position of the opening ( 9b ), their size and the one-sided overhang ( 6g ) lead to a change in the vibration characteristics of the ultrasonic transducer (TR) and to a distortion of the sound field that is generated by this when transmitting. In particular, there is an altered interaction between the mounting element ( 6b ), the housing bottom ( 1b ) and the housing wall ( 1c ) in the area and environment of the one-sided overhang ( 6g ). Typically, this will determine the direction and magnitude of the sound radiation direction (FIG. 11 ) and the shape of the Schallabstrahlkeule influenced.

Auch ändern sich ggf. die Resonanzfrequenzen und das Dämpfungsverhalten. All dies wird der Fachmann beim Entwurf typischerweise mit Hilfe einer FEM-Simulation während der Konstruktionsphase optimieren. 14 zeigt wieder 13 mit einer geeigneten Füllung (12).Also, if necessary, change the resonance frequencies and the damping behavior. All of this will be optimized by the skilled artisan in the design typically with FEM simulation during the design phase. 14 shows again 13 with a suitable filling ( 12 ).

Diese Asymmetrie der 12 und 13 kann natürlich mit der Verkippung der 10 und 11 kombiniert werden. 15 zeigt die Kombination der Verkippung mit der Asymmetrie des Montageelements (6b) und 16 diese mit einer Füllung (12).This asymmetry of 12 and 13 Of course, with the tilting of the 10 and 11 be combined. 15 shows the combination of tilting with the asymmetry of the mounting element ( 6b ) and 16 these with a filling ( 12 ).

Die 17 bis 20 zeigen einige beispielhafte Montageelemente (6, 6b, 6c, 6d, 6i, 6j) in der Aufsicht für ein rotationssymmetrisches piezoelektrisches Schwingelement (2).The 17 to 20 show some exemplary mounting elements ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6i . 6y ) in the plan view of a rotationally symmetrical piezoelectric oscillating element ( 2 ).

17a zeigt das Montageelement (6) der 9, 10, 11, 12 in der Aufsicht. Die spätere Lage der Klebekannte (3c) sowie die spätere Lage der Außenkannte des piezoelektrischen Schwingelements sind beispielhaft markiert. Das Montageelement (6) weist die bereits beschriebene Öffnung (9) auf. Es handelt sich also um einen Montagering. 17a shows the mounting element ( 6 ) of the 9 . 10 . 11 . 12 in the supervision. The later position of the adhesive ( 3c ) as well as the later position of the outer edges of the piezoelectric oscillating element are marked by way of example. The mounting element ( 6 ) indicates the opening already described ( 9 ) on. It is therefore a mounting ring.

17b zeigt das Montageelement (6b) der 13, 14, 15, 16 in der Aufsicht. Die spätere Lage der Klebekannte (3c) sowie die spätere Lage der Außenkannte des piezoelektrischen Schwingelements sind beispielhaft markiert. Das Montageelement (6b) weist die bereits beschriebene, verkleinerte und asymmetrisch liegende kreisrunde Öffnung (9b) auf. Beispielhaft ist auch hier die asymmetrische Montage des piezoelektrischen Schwingelementes (2) vorgesehen, dessen Lage hier durch seine Außenkannte (2c) angedeutet ist. Auch die Klebekannte (3c) soll asymmetrisch liegen. In diesem Beispiel ist die Klebekannte (3c) symmetrisch zur Außenkannte (2c) des piezoelektrischen Schwingelements (2) angeordnet. Dies ist zwar vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich. Es mag Anwendungen geben, in den auch hier eine weitere Asymmetrie sinnvoll ist. Es handelt sich also um einen asymmetrischen Montagering. 17b shows the mounting element ( 6b ) of the 13 . 14 . 15 . 16 in the supervision. The later position of the adhesive ( 3c ) as well as the later position of the outer edges of the piezoelectric oscillating element are marked by way of example. The mounting element ( 6b ) has the already described, reduced and asymmetrically located circular opening ( 9b ) on. An example is the asymmetric mounting of the piezoelectric oscillating element ( 2 ), the location of which is determined by its external characteristics ( 2c ) is indicated. Also the glue known ( 3c ) should be asymmetrical. In this example, the glue is known ( 3c ) symmetrical to the outside ( 2c ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) arranged. This is advantageous, but not mandatory. There may be applications in which a further asymmetry makes sense. It is therefore an asymmetric mounting ring.

17a zeigt einen beispielhaften Montagering (6c), der ohne Überhang (6g) montiert werden soll, bzw. dessen Überhang nur sehr klein ist. Die Klebekannte (3c) und die Außenkannte (2c) des piezoelektrischen Schwingelements (2) sollen in diesem Beispiel symmetrisch zur Außenkannte des Montageelements (6c) angeordnet werden. Lediglich die Öffnung (9c) ist asymmetrisch angeordnet. 17a shows an exemplary mounting ring ( 6c ), which without overhang ( 6g ), or whose overhang is only very small. The adhesive ( 3c ) and the outside ( 2c ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) are in this example symmetrical to the outer edge of the mounting element ( 6c ) to be ordered. Only the opening ( 9c ) is arranged asymmetrically.

17b zeigt ein weiteres beispielhaftes Montageelement (6d) mit einer elliptischen Außenkannte. Die Öffnung (9d) ist verkleinert und azentrisch angeordnet. Die vorgesehenen Lagen der Klebekannte (3c) und der Außenkannte (2c) des piezoelektrischen Schwingelementes (2) sind ebenfalls azentrisch und asymmetrisch zur Öffnung (9d) angeordnet. Der Bereich des einseitig aufliegenden Überhangs (6g) ist zusätzlich mit einem Gitter aus Öffnungen (10) versehen. Diese bilden in diesem Beispiel ein zweidimensionales Gitter (einen zweidimensionalen Kristall), der die mittleren mechanischen Eigenschaften des Montageelements (6d), wie beispielsweise das mittlere E-Modul in diesem Bereich ändert. Hierdurch kann die die Schall- und/oder Schwingungsausbreitung bestimmende flächige Eigenschaftsverteilung des Montageelements (6d) durch einfache mechanische Strukturierung lokal modifiziert werden. In dem Beispiel weist das zweidimensionale Gitter eine erste Gitterkonstante a1 und eine zweite Gitterkonstante a2 auf. Natürlich ist es denkbar, andere Elementarzellen für das zwei- oder eindimensionale Gitter bestehend aus mehr als nur einer Öffnung (10) zu verwenden. Auch ist es denkbar, verschiedene Bereiche der Oberflächen der Montageelemente (6d) mit unterschiedlichen zweidimensionalen Gittern zu belegen, die sich durch Ausrichtung der Gitter, Gitterkonstanten, Elementarzellen und Elementen (Öffnungen, Erhöhungen, Vertiefungen) der Elementarzellen unterschieden. In dem Beispiel der 18b ist die Elementarzelle zur Vereinfachten Darstellung eine einzelne Öffnung (10). Die Öffnungen (10) können beispielsweise zylinderförmige Durchbrüche oder Schlitze oder Öffnungen anderer Form in dem jeweiligen Montageelement (6d) sein. Es kann sich aber auch nur um Sacklöcher, Kerben oder andere Vertiefungen von der oberen oder unteren Oberfläche (Seite) des Montageelementes (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) her handeln. Statt solcher Ausbuchtungen ist aber auch der umgekehrte Fall denkbar. Es kann sich statt der Öffnungen (10) somit auch um Erhöhungen eines ein- oder zweidimensionalen Gitters handeln. Die Erhöhungen des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) können beispielsweise abstehende Zylinder oder Nuten oder Ausstülpungen anderer Form an dem Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) an der oberen oder unteren Oberfläche (Seite) des Montageelementes (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) sein. 17b shows another exemplary mounting element ( 6d ) with an elliptical outer edge. The opening ( 9d ) is reduced in size and arranged acentrically. The intended layers of the adhesive ( 3c ) and the outside ( 2c ) of the piezoelectric oscillating element ( 2 ) are also acentric and asymmetric to the opening ( 9d ) arranged. The area of the one-sided overhang ( 6g ) is additionally equipped with a grid of openings ( 10 ) Mistake. In this example, these form a two-dimensional grid (a two-dimensional crystal), which determines the average mechanical properties of the mounting element (FIG. 6d ), such as the mean modulus of elasticity changes in this area. As a result, the areal distribution of properties of the mounting element determining the propagation of sound and / or vibration ( 6d ) are modified locally by simple mechanical structuring. In the example, the two-dimensional grid on a first lattice constant a1 and a second lattice constant a 2. Of course, it is conceivable to use other unit cells for the two- or one-dimensional grid consisting of more than just one opening ( 10 ) to use. It is also conceivable to different areas of the surfaces of the mounting elements ( 6d ) with different two-dimensional lattices, which differed by the alignment of the lattices, lattice constants, unit cells and elements (openings, elevations, depressions) of the unit cells. In the example of 18b is the unit cell for simplicity a single opening ( 10 ). The openings ( 10 ) can, for example, cylindrical openings or slots or openings of other shape in the respective mounting element ( 6d ) be. But it may also just blind holes, notches or other depressions from the upper or lower surface (side) of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) act. Instead of such bulges but also the reverse case is conceivable. It may take place instead of the openings ( 10 ) thus also to increase a one- or two-dimensional grid act. The elevations of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) can, for example projecting cylinders or grooves or protuberances of other shape on the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) on the upper or lower surface (side) of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) be.

In dem Beispiel der 18b sind die Gitterlinien gerade. Stattdessen ist es aber auch denkbar, dass die Gitterlinien auf gekrümmten Linien liegen. In diesem Fall ist aber zumindest eine Gitterkonstante typischerweise nicht konstant, was die Berechnung der mechanischen Eigenschaften erschwert.In the example of 18b the grid lines are straight. Instead, it is also conceivable that the grid lines lie on curved lines. In this case, however, at least one lattice constant is typically not constant, which makes it difficult to calculate the mechanical properties.

19 zeigt ein Beispiel für ein Montageelement (6i), das nach der Montage in das Gehäuse (1) einen beidseitig aufliegenden Überhang (L) aufweisen soll. Zur Vereinfachung entspricht die Öffnung der Öffnung (9) der 9, 10, 11 und 12. Die Außenkannte des Montageelements (6i) ist kreisförmig. Die beabsichtigte Platzierung der Klebekannte (3c), der Außenkannte (2c) des piezoelektrischen Schwingelements (2) und der Öffnung (9) sind symmetrisch und zentrisch bezüglich der Außenkannte des Montageelements (6i). Im Gegensatz zu den zuvor besprochenen Montageelementen ist es hier vorgesehen, das Montageelement (6i) bei seiner Montage im Gehäuse (1) an der Außenkannte ebenfalls zu verkleben. Hierbei entsteht eine zweite Klebekannte (3d), die ebenfalls hinsichtlich ihrer geplanten Lage gestrichelt eingezeichnet ist. Im Bereich des beidseitig eingespannten Überhangs (L) befinden sich zwei zweidimensionale Gitter, die hier durch Öffnungen (10) erzeugt werden. Das Montageelement (6i) weist eine erste Symmetrieachse (Sym1) auf und eine zweite Symmetrieachse (Sym2), die in diesem Beispiel senkrecht zur ersten Symmetrieachse (Sym1) ist. Durch diese Strukturierung strahlt der Ultraschall-Transducer zumindest teilweise ein Multipolschallfeld aus. 19 shows an example of a mounting element ( 6i ), which after mounting in the housing ( 1 ) should have a two-sided overhang (L). For simplicity, the opening of the opening ( 9 ) of the 9 . 10 . 11 and 12 , The outer edge of the mounting element ( 6i ) is circular. The intended placement of the adhesive ( 3c ), the outsider ( 2c ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) and the opening ( 9 ) are symmetrical and centric with respect to the outer edge of the mounting element ( 6i ). In contrast to the previously discussed mounting elements, it is provided here, the mounting element ( 6i ) when mounted in the housing ( 1 ) also stick to the outside edge. This creates a second adhesive ( 3d ), which is also shown in dashed lines with regard to its planned location. In the area of the overhang (L) clamped on both sides, there are two two-dimensional lattices, which are here through openings ( 10 ) be generated. The mounting element ( 6i ) has a first axis of symmetry (Sym 1 ) and a second axis of symmetry (Sym 2 ), which in this example is perpendicular to the first axis of symmetry (Sym 1 ). As a result of this structuring, the ultrasound transducer at least partially emits a multipole sound field.

20 zeig ein weiteres Beispiel eines denkbaren Montageelements (6j) mit vier weiteren Öffnungen 20. Auch solche Öffnungen (20) können eine lokale Modifikation der mechanischen und akustischen Eigenschaften eines Montageelementes (6j) herbeiführen. Eine Symmetrie ist oft sinnvoll, aber nicht zwingend erforderlich. Auch muss die Form und Größe der Öffnungen (20) nicht übereinstimmen. 20 show another example of a conceivable mounting element ( 6y ) with four more openings 20 , Also such openings ( 20 ) can be a local modification of the mechanical and acoustic properties of a mounting element ( 6y ). A symmetry is often useful, but not mandatory. Also, the shape and size of the openings ( 20 ) do not match.

Die Öffnungen (20) können beispielsweise Durchbrüche oder Schlitze oder Öffnungen anderer Form in dem jeweiligen Montageelement sein. Es kann sich aber auch nur um Sacklöcher, Kerben oder andere Vertiefungen von der oberen oder unteren Oberfläche (Seite) des Montageelementes (6j) her handeln. Statt solcher Ausbuchtungen ist aber hier der umgekehrte Fall denkbar. Es kann sich statt der Öffnungen (20) somit auch um Erhöhungen eines ein- oder zweidimensionalen Gitters handeln.The openings ( 20 ) may be, for example, openings or slots or openings of other shape in the respective mounting element. But it may also just blind holes, notches or other depressions from the upper or lower surface (side) of the mounting element ( 6y ) act. Instead of such bulges but here the reverse case is conceivable. It may take place instead of the openings ( 20 ) thus also to increase a one- or two-dimensional grid act.

Die Erhöhungen des Montageelements (6j) können beispielsweise abstehende Zylinder oder Nuten oder Ausstülpungen anderer Form an dem Montageelement (6j) an der oberen oder unteren Oberfläche (Seite) des Montageelementes (6j) sein. Alle Formen können auf einem Montageelement (6j) gemischt werden. Dies erhöht allerdings die Kosten der Herstellung, weshalb dies nur in besonderen Fällen zum Tragen kommen wird.The elevations of the mounting element ( 6y ) can, for example projecting cylinders or grooves or protuberances of other shape on the mounting element ( 6y ) on the upper or lower surface (side) of the mounting element ( 6y ) be. All forms can be mounted on a mounting element ( 6y ) are mixed. However, this increases the cost of production, which is why this will only come to fruition in special cases.

21 zeigt einen Ultraschall-Transducer mit einem Montagelement (6e) im Querschnitt, der einen beidseitig aufliegenden Überhang (L) aufweist. Das Montageelement (6e) ist mit einem ersten elektrisch isolierenden Kleber (3) an dem Gehäuse (1) befestigt. Eine zweite Menge elektrisch isolierenden Klebers (3b) befestigt das Montageelement (6e) auf der anderen Seite des beidseitig aufliegenden Überhangs (L). Hierdurch ergibt sich eine weitere Klebekante (3d). In dem Beispiel besitzt das Montageelement eine erste Dicke (d1). Der Zwischenraum, der sich zwischen Montageelement (6e) und Gehäuseboden (1b) bildet, habe eine zweite Dicke (d2). Das Montageelement sei in diesem Bereich mit einem zweidimensionalen Gitter von Bohrungen (Öffnungen 10) versehen. Ist das Gehäuse (1) mit Luft gefüllt, so interagiert das Luftvolumen zwischen Montageelement (6e) und Gehäuseboden (1b) mit der Luft. Durch geeignete Auswahl der Maße der Gitterabstände (a1, a2, a) und/oder der Größe der Öffnungen (10) und/oder des zweiten Abstands (d2) und oder der Dicke (d1) des Montageelements (6e) etc. kann die Interaktion eingestellt werden. 21 shows an ultrasonic transducer with a mounting element ( 6e ) in cross-section, which has a two-sided overhang (L). The mounting element ( 6e ) with a first electrically insulating adhesive ( 3 ) on the housing ( 1 ) attached. A second set of electrically insulating adhesive ( 3b ) fastens the mounting element ( 6e ) on the other side of the double-sided overhang (L). This results in a further adhesive edge ( 3d ). In the example, the mounting member has a first thickness (d1). The space between the mounting element ( 6e ) and caseback ( 1b ) has a second thickness (d2). The mounting element is in this area with a two-dimensional grid of holes (openings 10 ) Mistake. Is the housing ( 1 ) filled with air, the volume of air between the mounting element ( 6e ) and caseback ( 1b ) with the air. By suitable selection of the dimensions of the lattice spacings (a 1 , a 2 , a) and / or the size of the openings ( 10 ) and / or the second distance (d2) and / or the thickness (d1) of the mounting element ( 6e ) etc. the interaction can be set.

Insbesondere kann eine zeitliche Phasenverschiebung zwischen einer Auslenkung des Gehäusebodens (1b) im Bereich des piezoelektrischen Schwingelements (2) und einer Auslenkung im Bereich der zweiten Klebestelle (3b) erzielt werden. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die zusätzliche Klebestelle (3b) nicht, wie in 19 gezeichnet, das gesamte Montageelement (6e) umfasst, sondern beispielsweise auf den Bereich der zweiten Symmetrieachse (Sym2) beschränkt bleibt.In particular, a temporal phase shift between a deflection of the housing bottom ( 1b ) in the region of the piezoelectric oscillating element ( 2 ) and a deflection in the region of the second splice ( 3b ) be achieved. It is particularly advantageous if the additional splice ( 3b ) not, as in 19 drawn, the entire mounting element ( 6e ), but for example remains limited to the area of the second axis of symmetry (Sym2).

Es sollte an dieser Stelle unbedingt erwähnt werden, dass es denkbar ist, dass die Öffnungen (9, 20) sich sowohl vollständig unter dem piezoelektrischen Schwingelement (2), als auch vollständig im Bereich eines Überhangs (6g, L) als auch teilweise unter dem piezoelektrischen Schwingelement (2) und/oder als auch teilweise und insbesondere gleichzeitig teilweise im Bereich eines Überhangs (6g, L) befinden können. Auch ist es nicht zwingend notwendig, dass die Außenform des Montagelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e) stets rund oder elliptisch ist. Im Prinzip sind beliebige Formen denkbar, wobei die Außenkannte auch unter dem piezoelektrischen Schwingelement und innerhalb der Klebekannte (3c) verlaufen kann.It should be mentioned at this point that it is conceivable that the openings ( 9 . 20 ) completely under the piezoelectric oscillating element ( 2 ), as well as completely in the area of an overhang ( 6g , L) and partly under the piezoelectric oscillating element ( 2 ) and / or partially and in particular at the same time partly in the area of an overhang ( 6g , L) can be located. Also, it is not mandatory that the outer shape of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e ) is always round or elliptical. In principle, any shapes are conceivable, wherein the outer edge also under the piezoelectric vibrating element and within the adhesive known ( 3c ) can run.

22 zeigt wieder 21 mit einer Vergussmasse (12). Dabei kann der Zwischenraum zwischen Montageelement (6e) und Gehäuseboden (1b) mit der Vergussmasse (12), einer anderen Masse oder mit einem Gas, insbesondere Luft, gefüllt sein. 22 shows again 21 with a potting compound ( 12 ). In this case, the gap between mounting element ( 6e ) and caseback ( 1b ) with the potting compound ( 12 ), another mass or with a gas, in particular air, be filled.

23 zeigt die 21, wobei unter dem Überhang (L) ein strukturiertes Formelement (6f) eingelegt und befestigt ist, das die Eigenschaften des Zwischenraumes zwischen Montageelement (6e) und Gehäuseboden (1b) modifiziert und die mechanischen Eigenschaften des Gehäusebodens (1b) verändert. Das Formelement (6f) kann beispielsweise in den Gehäuseboden (1b) eingeklebt sein. In dem Beispiel weist das Formelement (6f) Vertiefungen (17) auf, die seine mechanischen und akustischen Eigenschaften verändern. Bei diesen Vertiefungen (17) und/oder Erhöhungen des Gehäusebodens (1b) oder dieses sich im Gehäuseboden (1b) befindenden Einlegeelements (6f), die insbesondere ein ein- oder zweidimensionales Gitter bilden können handelt es sich um Modifikationen der mechanischen Eigenschaften des Gehäusebodens (1b). Als Vertiefungen können diese beispielsweise zylinderförmige Sacklöcher oder Schlitze oder Vertiefungen anderer Form in dem Formelement (6f) oder in dem Gehäuseboden (1b) von der Ober- oder Unterseite des Gehäusebodens (1b) her sein. Als Erhöhungen können diese beispielsweise abstehende Zylinder oder Nuten oder Ausstülpungen anderer Form in dem Formelement (6f) oder in dem Gehäuseboden (1b) von der Ober- oder Unterseite des Gehäusebodens her sein. 23 show the 21 , wherein under the overhang (L) a structured form element ( 6f ) is inserted and fixed, the properties of the space between the mounting element ( 6e ) and caseback ( 1b ) and the mechanical properties of the housing bottom ( 1b ) changed. The form element ( 6f ) can, for example, in the housing bottom ( 1b ) glued. In the example, the form element ( 6f ) Wells ( 17 ), which change its mechanical and acoustic properties. In these wells ( 17 ) and / or elevations of the housing bottom ( 1b ) or this in the housing bottom ( 1b ) insert element ( 6f ), which in particular can form a one- or two-dimensional grid, are modifications of the mechanical properties of the housing bottom ( 1b ). As recesses, these can be, for example, cylindrical blind holes or slots or depressions of a different shape in the molded element ( 6f ) or in the housing bottom ( 1b ) from the top or bottom of the Caseback ( 1b ) ago. As elevations, these, for example, protruding cylinders or grooves or protuberances of other shape in the form of element ( 6f ) or in the housing bottom ( 1b ) from the top or bottom of the case bottom.

24 zeigt den Ultraschall-Transducer (TR) der 23 mit dem Unterschied, dass dieser mit einer Vergussmasse (12) gefüllt ist. Zwischen dem beidseitig aufliegenden Überhang (L) des Montageelements (6e) und dem Gehäuseboden (1b) befindet sich eine Masse oder eine Medium (18) zur Modifikation der mechanischen und/oder akustischen Eigenschaften. Die Öffnungen (10) im Montageelement (6e) sind in diesem Beispiel mit der Masse (18) gefüllt. Öffnungen (17) im Gehäuseboden (1b) von dessen Unter- und Oberseite modifizieren lokal die mechanischen und/oder akustischen Eigenschaften. Auch diese sind mit der Masse (18) beispielhaft gefüllt. 24 shows the ultrasonic transducer (TR) of 23 with the difference that this with a potting compound ( 12 ) is filled. Between the overhanging overhang (L) of the mounting element ( 6e ) and the housing bottom ( 1b ) is a mass or a medium ( 18 ) for modifying the mechanical and / or acoustic properties. The openings ( 10 ) in the mounting element ( 6e ) are in this example with the mass ( 18 ) filled. Openings ( 17 ) in the housing bottom ( 1b ) of its bottom and top modify locally the mechanical and / or acoustic properties. These too are with the mass ( 18 ) filled by way of example.

25 zeigt einen Ultraschall-Transducer (TR) aus 21 wieder mit einem Montagelement (6e) im Querschnitt, der einen beidseitig aufliegenden Überhang (L) aufweist. Das Montageelement (6e) ist wieder mit einem ersten elektrisch isolierenden Kleber (3) an dem Gehäuse (1) befestigt. Eine zweite Menge elektrisch isolierenden Klebers (3b) befestigt das Montageelement (6e) auf der anderen Seite des beidseitig aufliegenden Überhangs (L). Hierdurch ergibt sich eine weitere Klebekante (3d). In dem Beispiel besitzt das Montageelement eine erste Dicke (d1). Der Zwischenraum, der sich zwischen Montageelement (6e) und Gehäuseboden (1b) bildet, habe eine zweite Dicke (d2). Das Montageelement sei in diesem Bereich mit einem zweidimensionalen Gitter von Ausbuchtungen (Erhöhungen 10b) versehen. Ist das Gehäuse (1) mit Luft gefüllt, so interagiert das Luftvolumen zwischen Montageelement (6e) und Gehäuseboden (1b) mit der Luft. Durch geeignete Auswahl der Maße der Gitterabstände (a1, a2, a) und/oder der Größe der Erhöhungen (10b) und/oder des zweiten Abstands (d2) und oder der Dicke (d1) des Montageelements (6e) etc. kann die Interaktion und die mechanischen Eigenschaften des Überhangs (L) eingestellt werden. 25 shows an ultrasonic transducer (TR) 21 again with a mounting element ( 6e ) in cross-section, which has a two-sided overhang (L). The mounting element ( 6e ) is again with a first electrically insulating adhesive ( 3 ) on the housing ( 1 ) attached. A second set of electrically insulating adhesive ( 3b ) fastens the mounting element ( 6e ) on the other side of the double-sided overhang (L). This results in a further adhesive edge ( 3d ). In the example, the mounting member has a first thickness (d1). The space between the mounting element ( 6e ) and caseback ( 1b ) has a second thickness (d2). The mounting element is in this area with a two-dimensional grid of bulges (elevations 10b ) Mistake. Is the housing ( 1 ) filled with air, the volume of air between the mounting element ( 6e ) and caseback ( 1b ) with the air. By suitable selection of the dimensions of the lattice spacings (a 1 , a 2 , a) and / or the size of the elevations ( 10b ) and / or the second distance (d2) and / or the thickness (d1) of the mounting element ( 6e ) etc., the interaction and the mechanical properties of the overhang (L) can be adjusted.

Insbesondere kann wieder eine zeitliche Phasenverschiebung zwischen einer Auslenkung des Gehäusebodens (1b) im Bereich des piezoelektrischen Schwingelements (2) und einer Auslenkung im Bereich der zweiten Klebestelle (3b) erzielt werden. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die zusätzliche Klebestelle (3b) nicht, wie in 19 gezeichnet, das gesamte Montageelement (6e) umfasst, sondern beispielsweise auf den Bereich der zweiten Symmetrieachse (Sym2) beschränkt bleibt.In particular, again a temporal phase shift between a deflection of the housing bottom ( 1b ) in the region of the piezoelectric oscillating element ( 2 ) and a deflection in the region of the second splice ( 3b ) be achieved. It is particularly advantageous if the additional splice ( 3b ) not, as in 19 drawn, the entire mounting element ( 6e ), but for example remains limited to the area of the second axis of symmetry (Sym2).

Es sollte an dieser Stelle unbedingt erwähnt werden, dass es denkbar ist, dass die Erhebungen (10b) sich sowohl vollständig unter dem piezoelektrischen Schwingelement (2), als auch vollständig im Bereich eines Überhangs (6g, L) als auch teilweise unter dem piezoelektrischen Schwingelement (2) und/oder als auch teilweise und insbesondere gleichzeitig teilweise im Bereich eines Überhangs (6g, L) befinden können. Auch ist es nicht zwingend notwendig, dass die Außenform des Montagelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e) stets rund oder elliptisch ist. Im Prinzip sind beliebige Formen denkbar, wobei die Außenkannte wieder auch unter dem piezoelektrischen Schwingelement und innerhalb der Klebekannte (3c) verlaufen kann.It should be mentioned at this point that it is conceivable that the surveys ( 10b ) completely under the piezoelectric oscillating element ( 2 ), as well as completely in the area of an overhang ( 6g , L) and partly under the piezoelectric oscillating element ( 2 ) and / or partially and in particular at the same time partly in the area of an overhang ( 6g , L) can be located. Also, it is not mandatory that the outer shape of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e ) is always round or elliptical. In principle, any shapes are conceivable, wherein the outer edge again under the piezoelectric vibrating element and within the adhesive known ( 3c ) can run.

Mit solchen Gitterstrukturen aus Öffnungen (10) und/oder Vertiefungen allgemein oder Erhöhungen (10b), wie sie in dieser Offenbarung beschrieben sind, kann insbesondere

  • i. eine Änderung der Güte und/oder Bandbreite
  • ii. eine Änderung der Richtcharakteristik (akustisches Abstrahlverhalten)
  • iii. eine Änderung des Frequenzverhaltens (weitere Resonanzen auf unterschiedlichen Frequenzen)
erreicht werden. Weitere Mittel zum modifizieren dieser drei Punkte i bis iii sind die Anzahl, Größe, Form und Positionierung von weiteren Öffnungen (9, 9b, 9c, 9d) in dem Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j), die Anzahl, Größe, Form und Positionierung des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) und/oder weiterer Montageelemente (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j), insbesondere die Form der Außenkannte der Montageelemente (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) in der Aufsicht, und deren jeweilige Dicke (d1) des jeweiligen Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j), der Abstand (d2) zwischen den jeweiligen Montageelementen (6e) und der jeweiligen Innenseite des Gehäusebodens (1b) im Bereich eines einseitig aufliegenden Überhangs (6g) des jeweiligen Montageelements (6e) oder im Bereich eines beidseitig aufliegender Überhangs (L) des jeweiligen Montageelements (6e), sowie die Anordnung der Montageelemente (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j) zueinander, sowie die Anzahl, Größe, Position und mechanischen und akustischen Eigenschaften der jeweiligen Kleber Stützpunkte (3, 3b), die Form der jeweiligen Klebekannte (3c, 3d) sowie die Anordnung dieser zueinander und die geometrischen, mechanischen und akustischen Eigenschaften von Füllmaterialien (12, 18) und Massen oder Medien zwischen dem jeweiligen Montageelement (6e) und dem Gehäuseboden (1b).With such grid structures of openings ( 10 ) and / or depressions in general or increases ( 10b ), as described in this disclosure, may in particular
  • i. a change in quality and / or bandwidth
  • ii. a change in the directional characteristic (acoustic radiation behavior)
  • iii. a change of the frequency behavior (further resonances on different frequencies)
be achieved. Further means for modifying these three points i to iii are the number, size, shape and positioning of further openings (FIG. 9 . 9b . 9c . 9d ) in the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), the number, size, shape and positioning of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) and / or other mounting elements ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), in particular the shape of the outer edge of the mounting elements ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ) in the plan view, and their respective thickness (d1) of the respective mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), the distance (d2) between the respective mounting elements ( 6e ) and the respective inner side of the housing bottom ( 1b ) in the area of a one-sided overhang ( 6g ) of the respective mounting element ( 6e ) or in the region of a double-sided overhang (L) of the respective mounting element ( 6e ), as well as the arrangement of the mounting elements ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y ), as well as the number, size, position and mechanical and acoustic properties of the respective adhesive bases ( 3 . 3b ), the shape of the respective adhesive ( 3c . 3d ) and the arrangement of these to each other and the geometric, mechanical and acoustic properties of filling materials ( 12 . 18 ) and masses or media between the respective mounting element ( 6e ) and the housing bottom ( 1b ).

26 zeigt ein Beispiel basierend auf dem Beispiel der 19 für ein Montageelement (6k), das nach der Montage in das Gehäuse (1) einen nun jedoch einseitig aufliegenden Überhang (L) aufweisen soll. Zur Vereinfachung entspricht die Öffnung der Öffnung (9) der 9, 10, 11 und 12. Die Außenkannte des Montageelements (6k) ist nur noch weitestgehend kreisförmig. Die beabsichtigte Platzierung der Klebekannte (3c), der Außenkannte (2c) des piezoelektrischen Schwingelements (2) und der Öffnung (9) sind symmetrisch und zentrisch bezüglich der Außenkannte des Montageelements (6k). Im Gegensatz zu den zuvor besprochenen Montageelementen ist es hier vorgesehen, das Montageelement (6k) bei seiner Montage im Gehäuse (1) an der Außenkannte an der linken Seite ebenfalls zu verkleben. Hierbei entsteht eine zweite Klebekannte (3d), die ebenfalls hinsichtlich ihrer geplanten Lage gestrichelt eingezeichnet ist. Die zweite Klebekannte (3d) umfasst aber nun nur noch einen Teil des Montageelementes (6k) Im Bereich des einseitig eingespannten Überhangs (L) befinden sich zwei zweidimensionale Gitter, die hier durch Öffnungen (10) erzeugt werden. Das Montageelement (6k) weist bezüglich des Hauptkörpers eine erste Symmetrieachse (Sym1) auf und eine zweite Symmetrieachse (Sym2), die in diesem Beispiel senkrecht zur ersten Symmetrieachse (Sym1) ist. Durch diese Strukturierung strahlt der Ultraschall-Transducer zumindest teilweise ein Multipolschallfeld aus. Darüber hinaus ist das beispielhafte Montagelement (6k) mit zwei akustischen Stichleitungen (SL1 und SL2) versehen, die an deren Ende eine dritte Klebung (3e) aufweisen. Diese dritte Klebung führt zu einem Schallknoten in diesem Bereich und zur Schallreflektion zum Hauptkörper des Montagelementes zurück. Zusammen mit diesem ergeben sich dann unterschiedliche Resonanzfrequenzen. Dabei ist die Anbindung der ersten akustischen Stichleitung (SL1) durch die Perforation des Montagelementes im Bereiche der Anbindung anders als für die zweite akustische Stichleitung. Dies führt zu einer Modifikation von Resonanzfrequenz und Resonanzgüte. 26 shows an example based on the example of 19 for a mounting element ( 6k ), which after mounting in the housing ( 1 ) should now have a one-sided overhang (L). For simplicity, the opening of the opening ( 9 ) of the 9 . 10 . 11 and 12 , The outer edge of the mounting element ( 6k ) is only still largely circular. The intended placement of the adhesive ( 3c ), the outsider ( 2c ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) and the opening ( 9 ) are symmetrical and centric with respect to the outer edge of the mounting element ( 6k ). In contrast to the previously discussed mounting elements, it is provided here, the mounting element ( 6k ) when mounted in the housing ( 1 ) also stick to the outside edge on the left side. This creates a second adhesive known ( 3d ), which is also shown in dashed lines with regard to its planned location. The second glue ( 3d ) but now includes only a part of the mounting element ( 6k ) In the area of the cantilevered overhang (L) there are two two-dimensional lattices, which here through openings ( 10 ) be generated. The mounting element ( 6k ) has with respect to the main body a first axis of symmetry (Sym 1 ) and a second axis of symmetry (Sym 2 ), which in this example is perpendicular to the first axis of symmetry (Sym 1 ). As a result of this structuring, the ultrasound transducer at least partially emits a multipole sound field. In addition, the exemplary mounting element ( 6k ) with two acoustic stub lines (SL1 and SL2), which at the end of a third bond ( 3e ) exhibit. This third bond leads back to a sound node in this area and to the sound reflection to the main body of the mounting element. Together with this result then different resonance frequencies. The connection of the first acoustic stub (SL1) through the perforation of the mounting element in the area of the connection is different than for the second acoustic stub. This leads to a modification of resonance frequency and resonance quality.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
elektrisch leitendes becherförmiges Gehäuse;electrically conductive cup-shaped housing;
1a1a
Boden des Gehäuses (1). Der Boden (1a) des Gehäuses stellt typischerweise die Schallmembrane dar und strahlt nach unten hin den Ultraschall ab;Bottom of the case ( 1 ). The floor ( 1a ) of the housing typically represents the sound membrane and radiates downwards from the ultrasound;
1c1c
Gehäusewand;Housing wall;
22
piezoelektrisches Schwingelement;piezoelectric vibrating element;
2a2a
erster elektrischer Kontakt des piezoelektrischen Schwingelements (2);first electrical contact of the piezoelectric oscillating element ( 2 );
2b2 B
zweiter elektrischer Kontakt des piezoelektrischen Schwingelements (2);second electrical contact of the piezoelectric oscillating element ( 2 );
2c2c
Außenkannte des piezoelektrischen Schwingelementes (2);Außenkannte the piezoelectric vibrating element ( 2 );
33
elektrisch isolierender Kleber oder erster Stützpunkt eines elektrisch isolierenden Klebers, der zur Übertragung der Schwingungen des piezoelektrisches Schwingelements (2) in der Lage ist und ggf. genügend Elastizität aufweist, um die Schwingungen des piezoelektrisches Schwingelements (2) zuzulassen und gleichzeitig eine zuverlässige mechanische Verbindung mit dem Gehäuseboden (1a) und eine ausreichende elektrische Isolation über die Lebensdauer des Ultraschall-Transducers (TR) sicherzustellen.electrically insulating adhesive or first interpolation point of an electrically insulating adhesive which is used to transmit the vibrations of the piezoelectric oscillating element ( 2 ) is capable of and possibly has sufficient elasticity to the vibrations of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) while allowing a reliable mechanical connection to the housing bottom ( 1a ) and ensure sufficient electrical isolation over the life of the ultrasonic transducer (TR).
3b3b
zweiter Stützpunkt des elektrisch isolierenden Klebers (3). Dieser bildet das Widerlager oder einen Stützpunkt für den beidseitig aufliegenden Überhangs (L) des Montageelements (6e) zwischen den Klebekanten (3c, 3d) des elektrisch isolierenden Klebers (3, 3b).second interpolation point of the electrically insulating adhesive ( 3 ). This forms the abutment or a support point for the overhanging overhang (L) of the mounting element ( 6e ) between the adhesive edges ( 3c . 3d ) of the electrically insulating adhesive ( 3 . 3b ).
3c3c
Klebekante des elektrisch isolierenden Klebers (3) bzw. des ersten Stützpunkts des elektrisch isolierenden Klebers (3);Adhesive edge of the electrically insulating adhesive ( 3 ) or the first interpolation point of the electrically insulating adhesive ( 3 );
3d3d
Klebekante des zweiten Stützpunkts des elektrisch isolierenden Klebers (3b);Adhesive edge of the second base of the electrically insulating adhesive ( 3b );
3e3e
dritter Stützpunkt für die Abstützung der akustischen Stichleitungen durch einen Kleber, der vorzugsweise ebenfalls elektrisch isolierend ist. Die Position, Größe, Dicke und die Art des Klebers beeinflussen die Resonanzfrequenz und die Resonanzgüte der jeweiligen akustischen Stichleitung (SL1, SL2);third support point for the support of the acoustic stub lines by an adhesive, which is preferably also electrically insulating. The position, size, thickness and type of adhesive affect the resonant frequency and the resonant quality of the respective acoustic stub (SL1, SL2);
44
erste elektrische Zuleitung, elektrischer Anschluss des ersten Kontakts (2a);first electrical lead, electrical connection of the first contact ( 2a );
55
zweite elektrische Zuleitung, elektrischer Anschluss des piezoelektrischen Schwingelements (2) über den zweiten elektrischen Kontakt (2b) des piezoelektrischen Schwingelements (2);second electrical lead, electrical connection of the piezoelectric oscillating element ( 2 ) via the second electrical contact ( 2 B ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 );
66
elektrisch leitender, beispielhaft kreisförmiger Montagering mit einer symmetrisch angeordneten Öffnung (9) unterhalb des piezoelektrischen Schwingelements (2).electrically conductive, exemplary circular mounting ring with a symmetrically arranged opening ( 9 ) below the piezoelectric vibrating element ( 2 ).
6b6b
elektrisch leitender, beispielhaft kreisförmiger Montagering, der gegenüber der Außenkannte (2c) des piezoelektrischen Schwingelementes (2) versetzt und der Art vergrößert ist, dass sich nach der Montage der Überhang (6g) ergibt. Er weist eine beispielhafte, nicht zentrische und verkleinerte Öffnung (9b) unterhalb des piezoelektrischen Schwingelements (2) auf.electrically conductive, exemplary circular mounting ring, which opposite the Außenkannte ( 2c ) of the piezoelectric oscillating element ( 2 ) and the kind is enlarged, that after the Mounting the overhang ( 6g ). He has an exemplary, non-centric and reduced opening ( 9b ) below the piezoelectric vibrating element ( 2 ) on.
6c6c
elektrisch leitender, beispielhaft kreisförmiger Montagering, der gegenüber der Außenkannte (2c) des piezoelektrischen Schwingelementes (2) symmetrisch angeordnet ist. Er weist eine beispielhafte, nicht zentrische und verkleinerte Öffnung (9c) unterhalb des piezoelektrischen Schwingelements (6) auf.electrically conductive, exemplary circular mounting ring, which opposite the Außenkannte ( 2c ) of the piezoelectric oscillating element ( 2 ) is arranged symmetrically. He has an exemplary, non-centric and reduced opening ( 9c ) below the piezoelectric vibrating element ( 6 ) on.
6d6d
elektrisch leitender, beispielhaft kreisförmiger Montagering, der gegenüber der Außenkannte (2c) des piezoelektrischen Schwingelementes (2) versetzt und der Art vergrößert ist, dass sich nach der Montage ein Überhang (6g) ergibt. Er weist eine beispielhafte, nicht zentrische und verkleinerte Öffnung (9d) unterhalb des piezoelektrischen Schwingelements (2) auf. Außerdem weist er ein zweidimensionales Gitter von Öffnungen (10) mit einem ersten Gitterabstand (a1) in einer ersten Richtung parallel zur Oberfläche des Montageelementes und einem zweiten Gitterabstand (a2) in einer zweiten Richtung parallel zur Oberfläche des Montageelementes auf, wobei die erste und zweite Richtung nicht parallel sind.electrically conductive, exemplary circular mounting ring, which opposite the Außenkannte ( 2c ) of the piezoelectric oscillating element ( 2 ) and the type is increased, that after assembly, an overhang ( 6g ). He has an exemplary, non-centric and reduced opening ( 9d ) below the piezoelectric vibrating element ( 2 ) on. It also has a two-dimensional grid of openings ( 10 ) having a first grid spacing (a 1 ) in a first direction parallel to the surface of the mounting element and a second grid spacing (a 2 ) in a second direction parallel to the surface of the mounting element, the first and second directions being non-parallel.
6e6e
elektrisch leitender, beispielhafter Montagering, der gegenüber der Außenkannte (2c) des piezoelektrischen Schwingelementes (2) versetzt und der Art vergrößert ist, dass sich nach der Montage ein beidseitig aufliegender Überhang (L) ergibt. Er weist eine beispielhafte, nicht zentrische und verkleinerte Öffnung (9b) unterhalb des piezoelektrischen Schwingelements (2) auf. Außerdem weist er ein ein- oder zweidimensionales Gitter von Öffnungen (10) mit einem Gitterabstand (a) in einer ersten Richtung parallel zur Oberfläche des Montageelementes auf.electrically conductive, exemplary mounting ring, opposite the Außenkannte ( 2c ) of the piezoelectric oscillating element ( 2 ) is offset and the type is increased, that results after mounting a two-sided overhang (L). He has an exemplary, non-centric and reduced opening ( 9b ) below the piezoelectric vibrating element ( 2 ) on. It also has a one- or two-dimensional grid of openings ( 10 ) with a grid spacing (a) in a first direction parallel to the surface of the mounting element.
6f6f
Einlegeelement im Gehäuseboden (1b) mit Vertiefungen (17) oder entsprechenden Erhöhungen, die insbesondere auch ein ein- oder zweidimensionales Gitter bilden können.Insertion element in the housing bottom ( 1b ) with depressions ( 17 ) or corresponding elevations, which in particular can also form a one- or two-dimensional grid.
6g6g
Bereich des einseitig aufliegenden Überhangs (6g) des Montageelements (6b) über die Oberkante (3c) des elektrisch isolierenden Klebers (3).Area of the one-sided overhang ( 6g ) of the mounting element ( 6b ) over the top edge ( 3c ) of the electrically insulating adhesive ( 3 ).
6i6i
elektrisch leitender, beispielhafter symmetrischer Montagering, der hinsichtlich seines Radius gegenüber dem Montagering (6) (17a) der Art vergrößert ist, dass sich nach der Montage ein ringsum gleich breiter, beidseitig aufliegender Überhang (L) ergibt. Er weist eine beispielhafte, zentrische Öffnung (9) unterhalb des piezoelektrischen Schwingelements (2) auf. Außerdem weist er zwei Bereiche mit je einem beispielhaften zweidimensionalen Gitter von Öffnungen (10) mit einem Gitterabstand (a) in einer ersten Richtung parallel zur Oberfläche des Montageelementes auf. Der Montagering besitzt eine erste Symmetrieachse (Sym1) und eine zweite Symmetrieachse (Sym2).electrically conductive, exemplary symmetrical mounting ring, which in terms of its radius relative to the mounting ring ( 6 ) ( 17a ) of the type is increased, that after assembly results in an all-round equally wide, bilaterally overhanging (L). He has an exemplary, centric opening ( 9 ) below the piezoelectric vibrating element ( 2 ) on. In addition, it has two areas, each with an exemplary two-dimensional grid of openings ( 10 ) with a grid spacing (a) in a first direction parallel to the surface of the mounting element. The mounting ring has a first axis of symmetry (Sym 1 ) and a second axis of symmetry (Sym 2 ).
6j6y
elektrisch leitender, beispielhafter symmetrischer Montagering, der hinsichtlich seines Radius gegenüber dem Montagering (6) (17a) der Art vergrößert ist, dass sich nach der Montage ein ringsum gleich breiter, beidseitig aufliegender Überhang (L) ergibt. Er weist eine beispielhafte, zentrische Öffnung (9) unterhalb des piezoelektrischen Schwingelements (2) auf. Außerdem weist er beispielhaft vier Öffnungen (20) im Bereich des Überhangs (L) auf. Der Montagering besitzt eine erste Symmetrieachse (Sym1) und eine zweite Symmetrieachse (Sym2).electrically conductive, exemplary symmetrical mounting ring, which in terms of its radius relative to the mounting ring ( 6 ) ( 17a ) of the type is increased, that after assembly results in an all-round equally wide, bilaterally overhanging (L). He has an exemplary, centric opening ( 9 ) below the piezoelectric vibrating element ( 2 ) on. In addition, it has, for example, four openings ( 20 ) in the area of the overhang (L). The mounting ring has a first axis of symmetry (Sym 1 ) and a second axis of symmetry (Sym 2 ).
6k6k
elektrisch leitender, beispielhafter symmetrischer Montagering mit zwei akustischen Stichleitungen (SL1 und SL2), der hinsichtlich seines Radius gegenüber dem Montagering (6) (17a) der Art vergrößert ist, dass sich nach der Montage ein ringsum gleich breiter, beidseitig aufliegender Überhang (L) ergibt. Er weist eine beispielhafte, zentrische Öffnung (9) unterhalb des piezoelektrischen Schwingelements (2) auf. Außerdem weist er zwei Bereiche mit je einem beispielhaften zweidimensionalen Gitter von Öffnungen (10) mit einem Gitterabstand (a) in einer ersten Richtung parallel zur Oberfläche des Montageelementes auf. Der Montagering besitzt ohne die akustischen Stichleitungen (SL1 und SL2) eine erste Symmetrieachse (Sym1) und eine zweite Symmetrieachse (Sym2).electrically conductive, exemplary symmetrical mounting ring with two acoustic stub lines (SL1 and SL2), which in terms of its radius relative to the mounting ring ( 6 ) ( 17a ) of the type is increased, that after assembly results in an all-round equally wide, bilaterally overhanging (L). He has an exemplary, centric opening ( 9 ) below the piezoelectric vibrating element ( 2 ) on. In addition, it has two areas, each with an exemplary two-dimensional grid of openings ( 10 ) with a grid spacing (a) in a first direction parallel to the surface of the mounting element. Without the acoustic stub lines (SL1 and SL2), the mounting ring has a first symmetry axis (Sym 1 ) and a second symmetry axis (Sym 2 ).
77
elektrischer Anschluss des Gehäuses (1), der isoliert vom piezoelektrischen Schwingelement (2) ist.electrical connection of the housing ( 1 ) isolated from the piezoelectric vibrating element ( 2 ).
88th
elektrisch leitfähiger Kleber, der zur Übertragung der Schwingungen des piezoelektrisches Schwingelements (2) in der Lage ist und ggf. genügend Elastizität aufweist, um die Schwingungen des piezoelektrisches Schwingelements (2) zuzulassen und gleichzeitig eine zuverlässige mechanische und elektrische Verbindung mit dem Gehäuseboden (1a) über die Lebensdauer des Ultraschall-Transducers (TR) sicherzustellen.electrically conductive adhesive used to transmit the vibrations of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) is capable of and possibly has sufficient elasticity to the vibrations of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) while allowing a reliable mechanical and electrical connection to the housing bottom ( 1a ) over the life of the ultrasonic transducer (TR).
99
Öffnung im elektrisch leitenden Montagering (6) unterhalb des piezoelektrischen Schwingelements (6). Typischerweise ist die Öffnung nach der Montage mit dem elektrisch isolierenden Kleber (3) gefüllt.Opening in the electrically conductive mounting ring ( 6 ) below the piezoelectric vibrating element ( 6 ). Typically, the opening after assembly with the electrically insulating adhesive ( 3 ) filled.
9b9b
beispielhafte, nicht zentrische und verkleinerte Öffnung im elektrisch leitenden Montagering (6) unterhalb des piezoelektrischen Schwingelements (6). Typischerweise ist die Öffnung nach der Montage mit dem elektrisch isolierenden Kleber (3) gefüllt.exemplary, non-centric and reduced opening in the electrically conductive mounting ring ( 6 ) below the piezoelectric vibrating element ( 6 ). Typically, the opening after assembly with the electrically insulating adhesive ( 3 ) filled.
9c9c
beispielhafte, nicht zentrische und verkleinerte Öffnung im elektrisch leitenden Montagering (6) unterhalb des piezoelektrischen Schwingelements (6). Typischerweise ist die Öffnung nach der Montage mit dem elektrisch isolierenden Kleber (3) gefüllt.exemplary, non-centric and reduced opening in the electrically conductive mounting ring ( 6 ) below the piezoelectric vibrating element ( 6 ). Typically, the opening after assembly with the electrically insulating adhesive ( 3 ) filled.
9d9d
beispielhafte, nicht zentrische und verkleinerte Öffnung im elektrisch leitenden Montagering (6) unterhalb des piezoelektrischen Schwingelements (6). Typischerweise ist die Öffnung nach der Montage mit dem elektrisch isolierenden Kleber (3) gefüllt.exemplary, non-centric and reduced opening in the electrically conductive mounting ring ( 6 ) below the piezoelectric vibrating element ( 6 ). Typically, the opening after assembly with the electrically insulating adhesive ( 3 ) filled.
1010
Öffnung eines ein- oder zweidimensionalen Gitters. Die Öffnungen können beispielsweise zylinderförmige Durchbrüche oder Schlitze oder Öffnungen anderer Form in dem Montageelement sein. Es kann sich aber auch nur um Sacklöcher, Kerben oder andere Vertiefungen von der oberen oder unteren Oberfläche (Seite) des Montageelementes her handeln.Opening a one- or two-dimensional grid. The openings may be, for example, cylindrical openings or slots or openings of another shape in the mounting element. But it can also be just blind holes, notches or other depressions from the upper or lower surface (side) of the mounting element ago.
10b10b
Erhöhungen eines ein- oder zweidimensionalen Gitters. Die Erhöhungen können beispielsweise abstehende Zylinder oder Nuten oder Ausstülpungen anderer Form in dem Montageelement von der oberen oder unteren Oberfläche (Seite) des Montageelementes her handeln.Elevations of a one- or two-dimensional grid. The ridges may, for example, act on protruding cylinders or grooves or protuberances of other shape in the mounting member from the upper or lower surface (side) of the mounting member.
1111
Schallabstrahlrichtungsound radiation
1212
Vergussmasse oder FüllmassePotting compound or filler
1313
Gehäuseachse (Symmetrieachse) des Gehäuses/der Gehäusewände (1c) oder Flächennormale des Gehäusebodens (1b)Housing axis (symmetry axis) of the housing / housing walls ( 1c ) or surface normal of the housing bottom ( 1b )
1414
Flächennormale der ersten Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelementes (2) (trägt den ersten elektrischer Kontakt (2a) des piezoelektrischen Schwingelements (2))Surface normal of the first surface of the piezoelectric oscillating element ( 2 ) (carries the first electrical contact ( 2a ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ))
1515
Flächennormale der zweiten Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelementes (2) (trägt den zweiten elektrischen Kontakt (2b) des piezoelektrischen Schwingelements (2))Surface normal of the second surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) (carries the second electrical contact ( 2 B ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 ))
1616
parallelverschobene Gehäuseachse (13) (Symmetrieachse) des Gehäuses/der Gehäusewände (1c) oder parallelverschobene Flächennormale des Gehäusebodens (1b)parallel displaced housing axis ( 13 ) (Symmetry axis) of the housing (s) ( 1c ) or parallel displaced surface normal of the housing bottom ( 1b )
1717
vertiefungen und/oder Erhöhungen des Gehäusebodens (1b) oder eines sich im Gehäuseboden befindenden Einlegeelements (6f), die insbesondere ein ein- oder zweidimensionales Gitter bilden können. Als Vertiefungen können diese beispielsweise zylinderförmige Sacklöcher oder Schlitze oder Vertiefungen anderer Form in dem Gehäuseboden (1b) von der Ober- oder Unterseite des Gehäusebodens her sein. Als Erhöhungen können diese beispielsweise abstehende Zylinder oder Nuten oder Ausstülpungen anderer Form in dem Gehäuseboden (1b) von der Ober- oder Unterseite des Gehäusebodens her sein. Es kann sich auch um solche Strukturen in oder an einem Einlegeelement (6f) im Gehäuseboden (1b) handeln.recesses and / or elevations of the housing bottom ( 1b ) or an insert element located in the housing bottom ( 6f ), which can in particular form a one- or two-dimensional grid. As recesses, these can be, for example, cylindrical blind holes or slots or depressions of a different shape in the housing bottom ( 1b ) from the top or bottom of the case bottom be. As elevations, these, for example, projecting cylinders or grooves or protuberances of other shape in the housing bottom ( 1b ) from the top or bottom of the case bottom. It may also be such structures in or on an insert element ( 6f ) in the housing bottom ( 1b ) act.
1818
Masse oder Medium zwischen Montageelement (6e) und Gehäuseboden (1b).Mass or medium between mounting element ( 6e ) and caseback ( 1b ).
1919
dritte elektrische Zuleitung, elektrischer Anschluss des Gehäuses (1) und des piezoelektrischen Schwingelements (2) über den elektrisch leitenden Kleber (3) und den zweiter elektrischer Kontakt (2b) des piezoelektrischen Schwingelements (2)third electrical lead, electrical connection of the housing ( 1 ) and the piezoelectric vibrating element ( 2 ) over the electrically conductive adhesive ( 3 ) and the second electrical contact ( 2 B ) of the piezoelectric vibrating element ( 2 )
2020
Öffnung im Bereich des Überhangs (L) im runden Montagering (6j)Opening in the area of the overhang (L) in the round mounting ring ( 6y )
αα
Abstrahlwinkel der Schallwellen gegenüber der Flächennormalen des Gehäusebodens (1a) bzw. gegenüber der Gehäuseachse (13)Beam angle of the sound waves with respect to the surface normal of the housing bottom ( 1a ) or with respect to the housing axis ( 13 )
ββ
Verkippwinkel der Flächennormalen (14, 15) einer ersten oder zweiten Oberfläche oder einer Querschnittsfläche des piezoelektrischen Schwingelementes (2) oder Verkippwinkel einer Symmetrieachse des piezoelektrischen Schwingelementes (2) auf der einen Seite gegenüber der Flächennormalen (13) des Gehäusebodens (1a) bzw. gegenüber der Gehäuseachse (13) auf der anderen SeiteTilt angle of the surface normal ( 14 . 15 ) of a first or second surface or a cross-sectional area of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) or tilt angle of an axis of symmetry of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) on one side in relation to the surface normal ( 13 ) of the housing bottom ( 1a ) or with respect to the housing axis ( 13 ) on the other hand
λL λ L
Wellenlänge der abgestrahlten Schallwellen in LuftWavelength of the radiated sound waves in air
aa
beispielhafter Gitterabstand für die Wiederholung der Anordnung von Öffnungen (10) in einer beispielhaften Richtung parallel zur Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6f) zur Bildung des Musters eines ein- oder zweidimensionalen Gitters in dem Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6f). Beispielsweise können der erste und die zweite Gitterabstand (a1, a2) gleich der Wurzel von a sein und die erste und zweite Richtung senkrecht aufeinander stehen. Dies ist in 18 dargestellt.exemplary grid spacing for the repetition of the arrangement of openings ( 10 ) in an exemplary direction parallel to the surface of the mounting element (FIG. 6 . 6b . 6c . 6d . 6f ) for forming the pattern of a one- or two-dimensional lattice in the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6f ). For example, the first and second grid pitches (a 1 , a 2 ) may be equal to the root of a and the first and second directions may be perpendicular to each other. This is in 18 shown.
a1 a 1
erster Gitterabstand für die Wiederholung der Anordnung von Öffnungen (10) und/oder Vertiefungen (10) und/oder Erhöhungen (10b) in einer ersten Richtung parallel zur Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6f) zur Bildung des Musters eines zweidimensionalen Gitters in dem Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6f). Die erste und die zweite Richtung sind dabei nicht parallelzueinander.first grid spacing for the repetition of the arrangement of openings ( 10 ) and / or depressions ( 10 ) and / or increases ( 10b ) in a first direction parallel to the surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6f ) for forming the pattern of a two-dimensional lattice in the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6f ). The first and the second direction are not parallel to each other.
a2 a 2
zweiter Gitterabstand für die Wiederholung der Anordnung von Öffnungen (10) und/oder Vertiefungen (10) und/oder Erhöhungen (10b) in einer zweiten Richtung parallel zur Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6f) zur Bildung des Musters eines zweidimensionalen Gitters in dem Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6f). Die erste und die zweite Richtung sind dabei nicht parallelzueinander.second grid spacing for the repetition of the arrangement of openings ( 10 ) and / or depressions ( 10 ) and / or increases ( 10b ) in a second direction parallel to the surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6f ) for forming the pattern of a two-dimensional lattice in the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6f ). The first and the second direction are not parallel to each other.
a3 a 3
dritter Gitterabstand für die Wiederholung der Anordnung von Vertiefungen (17) und/oder Erhöhungen (17) und/oder Öffnungen in einer ersten Richtung parallel zu einer Oberfläche des Gehäusebodens (1b) zur Bildung des Musters eines zweidimensionalen Gitters in der Oberfläche des Gehäusebodens (1b). Die dritte und die vierte Richtung sind dabei nicht parallelzueinander.third grid spacing for the repetition of the arrangement of depressions ( 17 ) and / or increases ( 17 ) and / or openings in a first direction parallel to a surface of the housing bottom ( 1b ) for forming the pattern of a two-dimensional lattice in the surface of the housing bottom ( 1b ). The third and the fourth direction are not parallel to each other.
a4 a 4
vierter Gitterabstand für die Wiederholung der für die Wiederholung der Anordnung von Vertiefungen (17) und/oder Erhöhungen (17) und/oder Öffnungen in einer vierten Richtung parallel zu einer Oberfläche des Gehäusebodens (1b) zur Bildung des Musters eines zweidimensionalen Gitters in der Oberfläche des Gehäusebodens (1b). Die dritte und die vierte Richtung sind dabei nicht parallelzueinander.fourth grid spacing for repetition of the repetition of the array of wells ( 17 ) and / or increases ( 17 ) and / or openings in a fourth direction parallel to a surface of the housing bottom ( 1b ) for forming the pattern of a two-dimensional lattice in the surface of the housing bottom ( 1b ). The third and the fourth direction are not parallel to each other.
AINGAING
erstes Eingangssignal für die Einkopplung des Empfangssignals des Transducers (TR) in den Ansteuerschaltkreis (USctr). (Signalmasse)first input signal for the coupling of the received signal of the transducer (TR) in the drive circuit (US ctr ). (Signal ground)
AINSAINS
zweites Eingangssignal für die Einkopplung des Empfangssignals des Transducers (TR) in den Ansteuerschaltkreis (USctr). (Signal)second input signal for the coupling of the received signal of the transducer (TR) in the drive circuit (US ctr ). (Signal)
BUS_MBUS_M
Anschluss der Bus-Masse (LIN_M) an den Ansteuerschaltkreis (USctr)Connection of the bus ground (LIN_M) to the control circuit (US ctr )
BUS_SBUS_S
Anschluss des Bus-Signals (LIN_S) an den Ansteuerschaltkreis (USctr)Connection of the bus signal (LIN_S) to the control circuit (US ctr )
CAIN1 C AIN1
erster Auskoppelkondensator für den Transducer entsprechend dem Stand der Technikfirst decoupling capacitor for the transducer according to the prior art
CAIN2 C AIN2
zweiter Auskoppelkondensator für den Transducer entsprechend dem Stand der Techniksecond decoupling capacitor for the transducer according to the prior art
CBUS C BUS
Siebkondensator für die Masse des Datenbusses (LIN_M, LIN_S)Filter capacitor for the mass of the data bus (LIN_M, LIN_S)
CVDDA C VDDA
Siebkondensator der internen analogen Versorgungsspannung (VDDA) des Ansteuerschaltkreises (USctr).Filter capacitor of the internal analog supply voltage (VDDA) of the drive circuit (US ctr ).
CVDDD C VDDD
Siebkondensator der internen digitalen Versorgungsspannung (VDDD) des Ansteuerschaltkreises (USctr).Screening capacitor of the internal digital supply voltage (VDDD) of the drive circuit (US ctr ).
CSUP1 C SUP1
erster Siebkondensator in der Versorgungfirst filter capacitor in the supply
CSUP2 C SUP2
zweiter Siebkondensator in der Versorgungsecond filter capacitor in the supply
CSUP_TD C SUP_TD
Kapazität in der Siebung des Bezugsknotens des Übertragers (UE)Capacity in the screening of the reference node of the transmitter (UE)
CTD1 C TD1
Koppelkondensator und Anpassung für den Transducer entsprechend dem Stand der TechnikCoupling capacitor and adjustment for the transducer according to the prior art
dd
Abstand zwischen der Oberfläche des Schwingelements (2) und der Oberkannte des becherförmigen Gehäuses (1)Distance between the surface of the vibrating element ( 2 ) and the upper edge of the cup-shaped housing ( 1 )
d1d1
Dicke des Montageelementes (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j)Thickness of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y )
d2d2
Abstand zwischen Montageelement (6e) und der Innenseite des Gehäusebodens (1b) im Bereich des einseitig aufliegenden Überhangs (6g) des Montageelements (6e) oder im Bereich des beidseitig aufliegender Überhangs (L) des Montageelements (6e)Distance between mounting element ( 6e ) and the inside of the housing bottom ( 1b ) in the area of the one-sided overhang ( 6g ) of the mounting element ( 6e ) or in the area of the overhang (L) of the mounting element resting on both sides ( 6e )
DATADATA
Daten-Pin am Stecker (Con) des Ultraschallmoduls (SM)Data pin on plug (Con) of the ultrasonic module (SM)
DRVDRV
Treiberschaltung zur direkten Ansteuerung des Transducers (TR)Driver circuit for direct control of the transducer (TR)
DRV1DRV 1
erste Leitung zur differentiellen Ansteuerung des piezoelektrischen Schwingelementes (2)first line for the differential control of the piezoelectric oscillating element ( 2 )
DRV2DRV2
zweite Leitung zur differentiellen Ansteuerung des piezoelektrischen Schwingelementes (2)second line for the differential control of the piezoelectric oscillating element ( 2 )
DSUP D SUP
Diode als VerpolungsschutzDiode as reverse polarity protection
ESDESD
beispielhafter Angriffspunkt eines ESD-Ereignisses an dem Ultraschallmodul (SM)exemplary point of attack of an ESD event on the ultrasound module (SM)
ESD_GNDESD_GND
ESD-Masseanschluss des Gehäuses (1)ESD ground connection of the housing ( 1 )
GNDGND
Masse-Pin am Stecker (Con)Ground pin on plug (Con)
GNDAGNDA
interne analoge Versorgungsmasse des Ansteuerschaltkreises (USctr).internal analog supply of the drive circuit (US ctr ).
GNDBGND B
Anschluss der Systemmasse an den Ansteuerschaltkreis (USctr)Connection of the system ground to the control circuit (US ctr )
GNDDGNDD
interne digitale Versorgungsmasse des Ansteuerschaltkreises (USctr).internal digital power supply of the drive circuit (US ctr ).
GNDPGNDP
Versorgungsmasse der Ansteuerschaltung (USctr) nach Siebung und VerpolungsschutzSupply ground of the control circuit (US ctr ) after screening and reverse polarity protection
hH
Aufbauhöhe aus Kleber (3, 3b, 8) und Montageelement oder Montagering (6) und Schwingelement (2)Construction height of adhesive ( 3 . 3b . 8th ) and mounting element or mounting ring ( 6 ) and vibrating element ( 2 )
hG h G
Höhe des GehäusesHeight of housing
LL
Bereich des beidseitig aufliegender Überhangs des Montageelements (6e) über die Oberkante (3c) des elektrisch isolierenden Klebers (3, 3b).Area of the overhang of the mounting element ( 6e ) over the top edge ( 3c ) of the electrically insulating adhesive ( 3 . 3b ).
LG L G
Durchmesser des typischerweise runden Gehäuses (Andere Gehäuseformen sind natürlich möglich.)Diameter of the typically round housing (other housing forms are of course possible.)
LIN_MLIN_M
Masseleitung des DatenbussesGround line of the data bus
LIN_SLIN_S
Signalleitung des DatenbussesSignal line of the data bus
nn
vorzugsweise ganzzahliger, positiver Faktor zwischen der Wellenlänge λL der abgestrahlten Schallwellen in Luft und dem Durchmesser LG des typischerweise runden Gehäuses (1) bzw. Gehäusebodens (1a).Preferably integer, positive factor between the wavelength λ L of the radiated sound waves in air and the diameter L G of the typically round housing ( 1 ) or housing bottom ( 1a ).
PCBPCB
Platine innerhalb des Ultraschallmoduls (SM). Diese trägt typischerweise die Auswerteschaltung (USctr) und ihre externen Komponenten (siehe 1). Sie ist in dem Gehäuse des Ultraschallmoduls mit dem Transducer (TR) und dem Stecker (Con) elektrisch und mechanisch verbunden.Board inside the ultrasound module (SM). This typically carries the evaluation circuit (US ctr ) and its external components (see 1 ). It is in the housing of the ultrasonic module with the transducer (TR) and the plug (Con) electrically and mechanically connected.
RAIN R AIN
Auskoppelwiderstand für den Ultraschall-Transducer (TR) entsprechend dem Stand der TechnikDecoupling resistor for the ultrasonic transducer (TR) according to the prior art
RSUP R SUP
Vorwiderstand in der Versorgungsleitung, der der Tiefpassfilterung der Versorgung dientSeries resistor in the supply line, which serves the low-pass filtering of the supply
RSUP_TD R SUP_TD
Vorwiderstand in der Siebung des Bezugsknotens des Übertragers (UE)Series resistor in the screening of the reference node of the transformer (UE)
RTD1 R TD1
Dämpfungswiderstand und Anpassung für den Ultraschall-Transducer (TR) entsprechend dem Stand der TechnikDamping resistance and adjustment for the ultrasonic transducer (TR) according to the prior art
SL1SL1
erste akustische Stichleitung oder Abzweigleitungfirst acoustic stub or branch line
SL2SL2
zweite akustische Stichleitung oder Abzweigleitungsecond acoustic stub or branch line
SMSM
Ultraschallmodul. Das Ultraschallmodul beinhaltet typischerweise das PCB mit dem Auswerteschaltkreis (USctr) und dessen Peripherie, den Stecker (Con) zum Anschluss des Ultraschallmoduls, und den Ultraschall-Transducer (TR). Der Gehäuseboden (1a), des Gehäuses (1) zeigt in 3 nach links. Diese Schallabstrahlung erfolgt daher in dem Beispiel nach links.Ultrasound module. The ultrasound module typically includes the PCB with the evaluation circuit (US ctr ) and its periphery, the plug (Con) for connection of the ultrasound module , and the ultrasound transducer (TR). The caseback ( 1a ), the housing ( 1 ) shows in 3 to the left. This sound emission is therefore in the example to the left.
Sym1 Sym 1
erste Symmetrieachse des beispielhaften runden Montagerings (6i, 6j). Eine Spiegelung an dieser Symmetrieachse bildet den linken Teil der Geometrie des Montagerings (6i) auf den rechten Teil ab.first symmetry axis of the exemplary round mounting ring ( 6i . 6y ). A reflection on this symmetry axis forms the left part of the geometry of the mounting ring ( 6i ) on the right part.
Sym2 Sym 2
zweite Symmetrieachse des beispielhaften, runden Montagerings (6i, 6j). Eine Spiegelung an dieser Symmetrieachse bildet den oberen Teil der Geometrie des Montagerings (6i) auf den unteren Teil ab.second axis of symmetry of the exemplary round mounting ring ( 6i . 6y ). A reflection on this symmetry axis forms the upper part of the geometry of the mounting ring ( 6i ) on the lower part.
T1T1
erster Transistor der Treiberschaltung (DRV) zur direkten Ansteuerung des Ultraschall-Transducers (TR)first transistor of the driver circuit (DRV) for the direct control of the ultrasonic transducer (TR)
T2T2
zweiter Transistor der Treiberschaltung (DRV) zur direkten Ansteuerung des Ultraschall-Transducers (TR)second transistor of the driver circuit (DRV) for the direct control of the ultrasonic transducer (TR)
T3T3
dritter Transistor der Treiberschaltung (DRV) zur direkten Ansteuerung des Ultraschall-Transducers (TR)third transistor of the driver circuit (DRV) for direct activation of the ultrasonic transducer (TR)
T4T4
vierter Transistor der Treiberschaltung (DRV) zur direkten Ansteuerung des Ultraschall-Transducers (TR)fourth transistor of the driver circuit (DRV) for the direct control of the ultrasonic transducer (TR)
TRTR
Transducertransducer
UEUE
Übertrager entsprechend dem Stand der TechnikTransformer according to the prior art
USctr US ctr
Ansteuerschaltkreis des Ultraschall-Transducers (TR)Drive Circuit of Ultrasonic Transducer (TR)
VBAT V BAT
ungefilterte Versorgungsspannung, vorzugsweise die DC-Versorgungsspannung eines Kfz. Diese ist typischerweise mit Störsignalen belastet.unfiltered supply voltage, preferably the DC supply voltage of a motor vehicle. This is typically loaded with interfering signals.
VDDA V DDA
interne analoge Versorgungsspannung des Ansteuerschaltkreises (USctr).internal analog supply voltage of the control circuit (US ctr ).
VDDDVDDD
interne digitale Versorgungsspannung des Ansteuerschaltkreises (USctr).internal digital supply voltage of the control circuit (US ctr ).
VDRVVDRV
Betriebsspannung der Treiberschaltung (DRV) bzw. Anschluss für einen Siebkondensator zur Stabilisierung der Betriebsspannung der Treiberschaltung (DRV).Operating voltage of the driver circuit (DRV) or connection for a filter capacitor for stabilizing the operating voltage of the driver circuit (DRV).
VSUP V SUP
Versorgungsspannung der Ansteuerschaltung (USctr) nach Siebung und VerpolungsschutzSupply voltage of the drive circuit (US ctr) after screening and reverse polarity protection
VSUPVSUP
Versorgungsspannung der Ansteuerschaltung (USctr) nach Siebung und VerpolungsschutzSupply voltage of the control circuit (US ctr ) after screening and reverse polarity protection
VSUP_LINEVSUP_LINE
Versorgungsspannungs-Pin am Stecker (Con) des Ultraschallmoduls (SM)Supply voltage pin on plug (Con) of the ultrasonic module (SM)

Claims (12)

Schwingsystem bestehend aus einem Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) als Schwingkörper und mindestens einem die Schwingung dieses Schwingkörpers antreibenden piezoelektrische Schwingelement (2) pro Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) für die Verwendung in einem Ultraschall-Transducer (TR), wobei das piezoelektrische Schwingelement (2) des Schwingsystems mit dem Montagelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) mechanisch verbunden ist und wobei die mechanische Verbindung zwischen piezoelektrischem Schwingelement (2) des Schwingsystems und dem Montagelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) durch eine Klebung mittels eines Klebers und/oder eine Lötung und/oder Schweißung erfolgt ist, und wobei das Schwingsystem bestehend aus dem Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) und dem piezoelektrischen Schwingelement (2) dazu vorgesehen ist, mittels eines elastischen Klebers (3) mechanisch mit einem Gehäuse (1, 1a, 1c) eines Ultraschall-Transducers (TR) verbunden zu werden, wobei die kürzeste Verbindungslinie von dem Schwerpunkt des piezoelektrischen Schwingelements (2) zu dem Gehäuse (1, 1a, 1c) den elastischen Kleber (3) schneidet, gekennzeichnet dadurch, dass das Schwingsystem des Ultraschall-Transducers bestehend aus Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) und piezoelektrischem Schwingelement (2) bei Ansteuerung des piezoelektrischen Schwingelementes (2) durch einen Ansteuerschaltkreis (US) zumindest zwei oder mehr mechanische Resonanzfrequenzen, eine erste Resonanzfrequenz und eine zweite Resonanzfrequenz, die voneinander verschieden sind, aufweist, und dass zumindest eine dieser Resonanzfrequenzen von den Eigenfrequenzen des piezoelektrischen Schwingelementes (2) ohne anmontiertes Montageelement verschieden ist und dass das Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) mindestens ein Muster von Öffnungen (10) auf einer Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) und/oder Vertiefungen auf einer Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) und/oder Erhöhungen (10b) auf einer Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) aufweist, das bei translatorischer Verschiebung längs einer Oberfläche des Montageelementes (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) um zumindest einen ersten Abstand n1·a1 und/oder einen zweiten Abstand m1·a2, wobei n1 und m1 ganze Zahlen sind, zumindest teilweise wieder auf sich selbst abgebildet wird, also ein ein- oder zweidimensionales Gitter auf einer Oberfläche des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) bildet und dass das Frequenzverhältnis des Betrags der zweiten Resonanzfrequenz dividiert durch den Betrag der ersten Resonanzfrequenz von dem ersten Abstand a1 abhängt.Oscillation system consisting of a mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) as a vibrating body and at least one of the vibration of this vibrating body driving piezoelectric vibrating element ( 2 ) per mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) for use in an ultrasound transducer (TR), wherein the piezoelectric vibrating element ( 2 ) of the vibration system with the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) is mechanically connected and wherein the mechanical connection between piezoelectric oscillating element ( 2 ) of the vibration system and the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) by gluing by means of an adhesive and / or soldering and / or welding, and wherein the vibration system consisting of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) and the piezoelectric vibrating element ( 2 ) is provided by means of an elastic adhesive ( 3 ) mechanically with a housing ( 1 . 1a . 1c ) of an ultrasonic transducer (TR), wherein the shortest connecting line from the center of gravity of the piezoelectric vibrating element (FIG. 2 ) to the housing ( 1 . 1a . 1c ) the elastic adhesive ( 3 ), characterized in that the vibration system of the ultrasonic transducer consisting of mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) and piezoelectric oscillating element ( 2 ) when driving the piezoelectric vibrating element ( 2 ) by a drive circuit (US) at least two or more mechanical resonance frequencies, a first resonance frequency and a second resonance frequency, which are different from each other, and in that at least one of these resonant frequencies is dependent on the natural frequencies of the piezoelectric oscillating element ( 2 ) is different without anmontiertes mounting element and that the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) at least one pattern of openings ( 10 ) on a surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) and / or depressions on a surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) and / or increases ( 10b ) on a surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ), which translational displacement along a surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) by at least a first distance n 1 · a 1 and / or a second distance m 1 · a 2 , where n 1 and m 1 are integers, at least partially imaged onto itself, ie a one- or two-dimensional grating a surface of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) and that the frequency ratio of the magnitude of the second resonant frequency divided by the magnitude of the first resonant frequency depends on the first distance a1. Schwingsystem für einen Ultraschall-Transducer (TR) nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass der Ultraschall-Transducer zumindest zwei voneinander verschiedene Güten oder Resonanzbandbreiten, eine erste Güte oder erste Resonanzbandbreite bei der ersten Resonanzfrequenz auf der einen Seite und eine zweite Güte oder zweite Resonanzbandbreite bei der zweiten Resonanzfrequenz auf der anderen Seite, aufweist.The ultrasonic transducer (TR) vibration system according to claim 1, characterized in that the ultrasonic transducer includes at least two distinct grades or resonance bandwidths, a first quality or first resonance bandwidth at the first resonant frequency on the one side and a second quality or second resonant bandwidth the second resonant frequency on the other side. Schwingsystem für einen Ultraschall-Transducer (TR) nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass der Ultraschall-Transducer zumindest zwei voneinander verschiedene Abstrahlcharakteristiken, eine erste Abstrahlcharakteristik bei der ersten Resonanzfrequenz und eine zweite Abstrahlcharakteristiken bei der zweiten Resonanzfrequenz, aufweist wobei Abstrahlcharakteristik bedeutet, dass die durch das Schwingsystem abgestrahlte Schallamplitude pro Steradiant von dem Winkel zwischen der Verbindungsachse vom dem Punkt, an dem die Schallamplitude erfasst wird, zu einem Aufpunkt der zur Flächennormale (14) zur Oberfläche (2a) auf der einen Seite und der entsprechenden Flächennormale (14) zur Oberfläche (2a) des Montageelements (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) auf der anderen Seite abhängt.Oscillation system for an ultrasonic transducer (TR) according to claim 1, characterized in that the ultrasonic transducer has at least two mutually different radiation characteristics, a first radiation characteristic at the first resonant frequency and a second radiation characteristics at the second resonant frequency, wherein radiation characteristic means that by the sound system radiated sound amplitude per steradian from the angle between the connecting axis from the point at which the sound amplitude is detected to a point of reference to the surface normal ( 14 ) to the surface ( 2a ) on the one side and the corresponding surface normal ( 14 ) to the surface ( 2a ) of the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) depends on the other side. Schwingsystem für einen Ultraschall-Transducer (TR) nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass eine erste ebene Querschnittsfläche eines Montagelements (6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) die senkrecht zur Flächennormale einer Oberfläche des Montageelementes (6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) ist, eine andere Form hat als eine zweite ebene Querschnittsfläche des piezoelektrischen Schwingelements (2), die ebenfalls senkrecht zur Flächennormale einer ersten oder zweiten Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelementes (2) ist und dass der Flächenschwerpunkt der Oberfläche des Montageelementes (6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) gegenüber dem Flächenschwerpunkt einer ersten oder zweiten Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelementes (2) versetzt ist.Oscillation system for an ultrasonic transducer (TR) according to claim 1, characterized in that a first plane cross-sectional area of a mounting element (FIG. 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) perpendicular to the surface normal of a surface of the mounting element ( 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) has a different shape than a second plane cross-sectional area of the piezoelectric vibrating element (FIG. 2 ), which are also perpendicular to the surface normal of a first or second surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) and that the centroid of the surface of the mounting element ( 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) with respect to the centroid of a first or second surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) is offset. Schwingsystem für einen Ultraschall-Transducer nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass die Schallabstrahlachse (11) Schwingsystems des Ultraschall-Transducers (TR) nicht parallel zur die Oberflächennormalen (14, 15) der ersten oder zweiten Oberfläche des piezoelektrischen Schwingelements (2) ist.Oscillation system for an ultrasonic transducer according to claim 1, characterized in that the Schallabstrahlachse ( 11 ) Vibrational system of the ultrasound transducer (TR) not parallel to the surface normal ( 14 . 15 ) of the first or second surface of the piezoelectric vibrating element ( 2 ). Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) für ein Schwingsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) mindestens eine Öffnung (9, 9b, 9c, 9d) und/oder Aussparung und/oder Vertiefung unterhalb des Schwingelements (2) aufweist.Mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) for a vibration system according to claim 1, characterized in that the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) at least one opening ( 9 . 9b . 9c . 9d ) and / or recess and / or recess below the vibrating element ( 2 ) having. Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) für ein Schwingsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Gitterstruktur hexagonal oder quadratisch ist, die Gittersymmetrie also vier oder sechszählig ist.Mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) for a vibration system according to claim 1, characterized in that the lattice structure is hexagonal or square, the lattice symmetry is thus four or sechzählig. Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) für ein Schwingsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) mindestens ein Längenmaß aufweist, das ein ganzzahliges (k-faches) Vielfaches der mittleren Schallwellenlänge (λ) im Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) geteilt durch vier ist (k·λ/4).Mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) for a vibration system according to claim 1, characterized in that the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) has at least one length dimension which is an integer (k-fold) multiple of the mean sound wave length (λ) in the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) divided by four is (k · λ / 4). Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) für ein Schwingsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Montageelement (6, 6b, 6c, 6d, 6e, 6i, 6j, 6k) mindestens eine akustische Abzweigleitung und/oder einer akustische Stichleitung (SL1, SL2) aufweist.Mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) for a vibration system according to claim 1, characterized in that the mounting element ( 6 . 6b . 6c . 6d . 6e . 6i . 6y . 6k ) has at least one acoustic branch line and / or an acoustic stub (SL1, SL2). Ultraschall-Transducer mit einem Schwingsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschall-Transducer (TR) zumindest eine weitere Struktur im Gehäuseboden aufweist, die ein Muster von Vertiefungen (17) und/oder Erhöhungen (17) und/oder Öffnungen aufweist, das bei translatorischer Verschiebung längs einer Oberfläche des Gehäusebodens (1b) um zumindest einen ersten Abstand n2·a3 und/oder einen zweiten Abstand m2·a4, wobei n2 und m2 ganze Zahlen sind, zumindest teilweise wieder auf sich selbst abgebildet wird, also ein ein- oder zwei- oder dreidimensionales Gitter bildet.Ultrasonic transducer with a vibration system according to claim 1, characterized in that the ultrasound transducer (TR) has at least one further structure in the housing bottom, which has a pattern of depressions ( 17 ) and / or increases ( 17 ) and / or openings, the translational displacement along a surface of the housing bottom ( 1b ) by at least a first distance n 2 · a 3 and / or a second distance m 2 · a 4 , where n 2 and m 2 are integers, at least partially imaged on itself again, that forms a one- or two- or three-dimensional grid. Ultraschall-Transducer mit einem Schwingsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschall-Transducer (TR) zumindest eine weitere Struktur im Gehäuseboden aufweist, die ein Muster von Vertiefungen (17) und/oder Erhöhungen (17) und/oder Öffnungen aufweist, das bei rotatorischer Verschiebung längs einer Oberfläche des Gehäusebodens (1b) um zumindest einen ersten Winkel n3·ϑ3 wobei n3 eine ganz Zahl ist, zumindest teilweise wieder auf sich selbst abgebildet wird, also ein ein- oder zwei- oder dreidimensionales Gitter bildet.Ultrasonic transducer with a vibration system according to claim 1, characterized in that the ultrasound transducer (TR) has at least one further structure in the housing bottom, which has a pattern of depressions ( 17 ) and / or increases ( 17 ) and / or openings which, when rotationally displaced along a surface of the housing bottom ( 1b ) by at least a first angle n 3 · θ 3 where n 3 is an integer, is at least partially imaged on itself again, that forms a one- or two- or three-dimensional grid. Schaltung zur Ansteuerung eines Schwingsystems nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass die Schaltung eine Ansteuerschaltung (USctr) zumindest als Teilschaltung aufweist und dass die Ansteuerschaltung (USctr) über eine erste elektrische Leitung (DRV1) und eine zweite elektrische Leitung (DRV2) direkt und übertragerlos mit dem piezoelektrischen Schwingelement (2) des Schwingsystems elektrisch verbunden ist und dass die Ansteuerschaltung (USctr) ein elektrisches spannungsmoduliertes Sendesignal mit einer Sendefrequenz über die erste Leitung (DRV1) und die zweite Leitung (DRV2) an das piezoelektrischen Schwingelement (2) des Schwingsystems anlegen kann und dass die Ansteuerschaltung (USctr) mindestens einen ersten Inverter bestehend aus mindestens einem ersten Transistor (T1) umfasst, der mit einem ersten Sendesignal (Φ1a) angesteuert wird, und mindestens einem zweiten Transistor (T3) umfasst, der mit einem komplementären ersten Sendesignal (Φ1b) angesteuert wird, wobei der erste Inverter die zweite Leitung (DRV2) zur direkten übertragerlosen differentiellen Ansteuerung des piezoelektrischen Schwingelements (2) treibt, und dass die Ansteuerschaltung (USctr) mindestens einen zweiten Inverter bestehend aus mindestens einem zweiten Transistor (T2) umfasst, der mit einem zweiten Sendesignal (Φ2a) angesteuert wird, und mindestens einem vierten Transistor (T4) umfasst, der mit einem komplementären zweiten Sendesignal (Φ2b) angesteuert wird, wobei der zweite Inverter die erste Leitung (DRV1) zur direkten übertragerlosen differentiellen Ansteuerung des piezoelektrischen Schwingelements (2) treibt, und dass die Ansteuerschaltung (USctr) die Sendesignale (Φ1a, Φ1b, Φ2a, Φ2b) während des Empfangs die Transistoren (T1, T2, T3, T4) zumindest zeitweise abschaltet und dass die Ansteuerschaltung (USctr) mindestens eine erste Sendefrequenz erzeugen kann, mit der die Spannungsdifferenz zwischen der ersten Leitung (DRV1) und der zweiten Leitung (DRV2) moduliert wird und die die erste Resonanzfrequenz des Schwingsystems anregt, und dass die Ansteuerschaltung (USctr) mindestens eine zweite Sendefrequenz erzeugen kann, mit der die Spannungsdifferenz zwischen der ersten Leitung (DRV1) und der zweiten Leitung (DRV2) moduliert wird und die die zweite Resonanzfrequenz des Schwingsystems anregt.Circuit for driving a vibration system according to claim 1, characterized in that the circuit has a drive circuit (US ctr ) at least as a subcircuit and that the drive circuit (US ctr ) via a first electrical line (DRV1) and a second electrical line (DRV2) directly and transformerless with the piezoelectric oscillating element ( 2 ) of the vibration system is electrically connected and that the drive circuit (US ctr ) an electrical voltage- modulated transmit signal having a transmission frequency via the first line (DRV1) and the second line (DRV2) to the piezoelectric vibrating element ( 2 ) of the oscillatory system and that the drive circuit (US ctr ) comprises at least one first inverter consisting of at least one first transistor (T1) which is driven by a first transmit signal (Φ 1a ) and at least one second transistor (T3), which is driven by a complementary first transmission signal (Φ 1b ), wherein the first inverter controls the second line (DRV2) for direct transformerless differential activation of the piezoelectric vibration element (FIG. 2 ), and that the drive circuit (US ctr ) comprises at least one second inverter consisting of at least one second transistor (T2), which is driven by a second transmit signal (Φ 2a ), and at least one fourth transistor (T4), which with a second complementary transmission signal (Φ 2b ) is driven, wherein the second inverter, the first line (DRV1) for the direct transformerless differential control of the piezoelectric vibrating element ( 2 ) drives, and that the drive circuit (US ctr ) the transmit signals (Φ 1a , Φ 1b , Φ 2a , Φ 2b ) during reception, the transistors (T1, T2, T3, T4) at least temporarily turns off and that the drive circuit (US ctr ) can generate at least a first transmission frequency, with which the voltage difference between the first line (DRV1) and the second line (DRV2) is modulated and which excites the first resonant frequency of the oscillating system, and that the drive circuit (US ctr ) generate at least a second transmission frequency can with which the voltage difference between the first line (DRV1) and the second line (DRV2) is modulated and which excites the second resonant frequency of the oscillating system.
DE102015015901.1A 2015-11-26 2015-11-26 Oscillating element for an ultrasonic transducer with a translation lattice-based multiple resonance Active DE102015015901B3 (en)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022135754A1 (en) 2020-12-23 2022-06-30 Elmos Semiconductor Se Housing for an ultrasonic transducer; ultrasonic transducer and methods for designing and manufacturing such
WO2022171492A1 (en) * 2021-02-15 2022-08-18 Tdk Electronics Ag Device and method for producing a device
DE102021203544A1 (en) 2021-04-09 2022-10-13 Richard Wolf Gmbh Electroacoustic converter
EP4180840A1 (en) 2021-11-10 2023-05-17 Elmos Semiconductor SE Method and device for determining a class of an object using an ultrasonic sensor
EP4184205A1 (en) 2021-11-17 2023-05-24 Elmos Semiconductor SE Method and device for detecting an object using an ultrasonic transducer

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4283649A (en) * 1978-09-21 1981-08-11 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric ultrasonic transducer with resonator laminate
JPS60111199U (en) * 1983-12-28 1985-07-27 神田通信工業株式会社 Piezoelectric electroacoustic transducer
JPS6129596U (en) * 1984-07-24 1986-02-22 谷口 義晴 Structure of ultrasonic transmitter/receiver
JPS6298394U (en) * 1985-12-11 1987-06-23
JPH03182200A (en) * 1989-12-11 1991-08-08 Furuno Electric Co Ltd Ultrasonic transmitter-receiver
US5423319A (en) * 1994-06-15 1995-06-13 Hewlett-Packard Company Integrated impedance matching layer to acoustic boundary problems for clinical ultrasonic transducers
US5434827A (en) * 1993-06-15 1995-07-18 Hewlett-Packard Company Matching layer for front acoustic impedance matching of clinical ultrasonic tranducers
EP0707898A2 (en) * 1994-10-21 1996-04-24 Hewlett-Packard Company Method of forming integral transducer and impedance matching layers
US20020156373A1 (en) * 2000-11-29 2002-10-24 Olympus Optical Co., Ltd. Ultrasound transducer array
US20040114467A1 (en) * 1997-09-25 2004-06-17 Eliezer Wiener-Avnear High density pixel array

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4283649A (en) * 1978-09-21 1981-08-11 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric ultrasonic transducer with resonator laminate
JPS60111199U (en) * 1983-12-28 1985-07-27 神田通信工業株式会社 Piezoelectric electroacoustic transducer
JPS6129596U (en) * 1984-07-24 1986-02-22 谷口 義晴 Structure of ultrasonic transmitter/receiver
JPS6298394U (en) * 1985-12-11 1987-06-23
JPH03182200A (en) * 1989-12-11 1991-08-08 Furuno Electric Co Ltd Ultrasonic transmitter-receiver
US5434827A (en) * 1993-06-15 1995-07-18 Hewlett-Packard Company Matching layer for front acoustic impedance matching of clinical ultrasonic tranducers
US5423319A (en) * 1994-06-15 1995-06-13 Hewlett-Packard Company Integrated impedance matching layer to acoustic boundary problems for clinical ultrasonic transducers
EP0707898A2 (en) * 1994-10-21 1996-04-24 Hewlett-Packard Company Method of forming integral transducer and impedance matching layers
US20040114467A1 (en) * 1997-09-25 2004-06-17 Eliezer Wiener-Avnear High density pixel array
US20020156373A1 (en) * 2000-11-29 2002-10-24 Olympus Optical Co., Ltd. Ultrasound transducer array

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022135754A1 (en) 2020-12-23 2022-06-30 Elmos Semiconductor Se Housing for an ultrasonic transducer; ultrasonic transducer and methods for designing and manufacturing such
WO2022171492A1 (en) * 2021-02-15 2022-08-18 Tdk Electronics Ag Device and method for producing a device
EP4365889A3 (en) * 2021-02-15 2024-05-29 TDK Electronics AG Apparatus and method for manufacturing an apparatus
DE102021203544A1 (en) 2021-04-09 2022-10-13 Richard Wolf Gmbh Electroacoustic converter
EP4180840A1 (en) 2021-11-10 2023-05-17 Elmos Semiconductor SE Method and device for determining a class of an object using an ultrasonic sensor
EP4184205A1 (en) 2021-11-17 2023-05-24 Elmos Semiconductor SE Method and device for detecting an object using an ultrasonic transducer

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