DE1115970B - Device for converting electrical vibrations into ultrasound by means of a transducer of the magnetostrictive type - Google Patents
Device for converting electrical vibrations into ultrasound by means of a transducer of the magnetostrictive typeInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
kl. 42s —kl. 42s -
N16589IXb/42sN16589IXb / 42s
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 26. OKTOBER 1961 NOTIFICATION OF THE REGISTRATION AND ISSUE OF THE
EDITORIAL: OCTOBER 26, 1961
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln von elektrischen Schwingungen in Ultraschall mittels eines Wandlers der magnetostriktiven Art, der aus einem elektrischen Generator betrieben wird, welcher aus einer Wechselstromquelle gespeist wird und eine modulierte Wechselspannung erzeugt, während ein Vorpolarisationsstrom der gleichen Wechselstromquelle entnommen wird.The invention relates to a device for converting electrical vibrations into ultrasound by means of a transducer of the magnetostrictive type operated from an electrical generator which is fed from an alternating current source and generates a modulated alternating voltage, while a pre-polarization current is drawn from the same AC power source.
Es ist bereits eine Vorrichtung zum Umwandeln von elektrischer Energie in Ultraschall mittels eines Wandlers der magnetostriktiven Art bekannt, bei der die Speisung mit Hilfe eines elektrischen Generators erfolgt und dem Wandler ein Vorpolarisationsstrom zugeführt wird.There is already a device for converting electrical energy into ultrasound by means of a Known transducer of the magnetostrictive type, in which the supply with the help of an electric generator takes place and the converter is supplied with a pre-polarization current.
Diesem Bekannten gegenüber unterscheidet sich die Vorrichtung nach der Erfindung dadurch, daß der Vorpolarisationsstrom in bezug auf den Modulationsstrom der genannten Wechselstromquelle mittels eines Phasendrehelements eine voreilende Phasendrehung von 10 bis 20° aufweist. Durch diese Maßnahme wird der Vorteil erzielt, daß die elektrischakustische Nutzwirkung des Strahlers wenigstens annähernd maximal ist.This known compared to the device according to the invention differs in that the Pre-polarization current with respect to the modulation current of said alternating current source by means of of a phase rotation element has a leading phase rotation of 10 to 20 °. By this measure the advantage is achieved that the electrical-acoustic useful effect of the radiator at least approximately is maximum.
Es hat sich gezeigt, daß bei Gleichphasigkeit zwischen Vorpolarisationsstrom und Modulationsstrom der genannten Wechselspannung die Gesamthystereseverluste zwar weniger als einige Watt je Zentimeter Länge und je Zentimeter Breite des Strahlers betragen und somit weit unterhalb des zulässigen Wertes liegen, daß aber die elektrisch-mechanische Nutzwirkung durch die Tatsache beeinträchtigt wird, daß die modulierte Wechselspannung einen beträchtlichen Wert in jenem Zeitpunkt besitzt, in dem der magnetische Zustand des Materials derart ist, daß der Kopplungskoeffizient der Magnetostriktion gleich Null ist und deshalb keine Schwingungsenergie der richtigen Frequenz erzeugt wird. Durch die Maßnahme nach der Erfindung wird diesem Übelstand abgeholfen, und zwar dadurch, daß die Zeitpunkte, in denen der Kopplungskoeffizient Null bzw. die Modulation der Wechselspannung hoher Frequenz den Wert Null durchlaufen, zueinander hin verschoben oder sogar zum Zusammenfallen gebracht werden.It has been shown that when the pre-polarization current and the modulation current are in phase of the alternating voltage mentioned, the total hysteresis losses are less than a few watts per centimeter Length and per centimeter width of the heater and thus far below the permissible value lie, but that the electrical-mechanical useful effect is impaired by the fact that the modulated AC voltage has a considerable value at the point in time when the magnetic The condition of the material is such that the coupling coefficient of magnetostriction is zero and therefore no vibration energy of the correct frequency is generated. By the measure after the invention this disadvantage is remedied, namely that the points in time at which the coupling coefficient Zero or the modulation of the high frequency alternating voltage pass through the value zero, shifted towards each other or even brought to coincide.
Zwar ist die genannte elektrisch-mechanische oder elektro-akustische Nutzwirkung niedriger als der durch Anwendung einer Gleichstromvorpolarisierung erhaltene Prozentsatz, aber demgegenüber wird ein kostspieliger Gleichrichter verhältnismäßig großer Leistung mit entsprechenden Filtern eingespart, so daß in vielen Fällen die Anwendung der Erfindung einfacher und wirtschaftlicher ist.It is true that the mentioned electrical-mechanical or electro-acoustic useful effect is lower than that percentage obtained by applying DC pre-polarization, but on the other hand becomes a expensive rectifier relatively large power saved with appropriate filters, so that in many cases the application of the invention is simpler and more economical.
Einer anderen bekannten Lösung, nämlich derVer-Vorrichtung
zum Umwandeln
von elektrischen Schwingungen in UltraschallAnother known solution, namely the Ver device for converting
of electrical oscillations in ultrasound
mittels eines Wandlers
der magnetostriktiven Artby means of a converter
of the magnetostrictive kind
Anmelder:Applicant:
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)
Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Representative: Dr. rer. nat. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th
Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 22. April 1958 (Nr. 227 120)Claimed priority:
Netherlands of April 22, 1958 (No. 227 120)
Cornells Martinus van der Bürgt,Cornell's Martinus van der Bürgt,
Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt wordenEindhoven (Netherlands),
has been named as the inventor
Wendung von permanentmagnetischem Material für die Vorpolarisierung, haftet der Nachteil an, daß die Magnete mit den Ultraschall-Wandlerteilen verkittet werden müssen, was die bekannten Nachteile im Gefolge hat.Turning permanent magnetic material for pre-polarization has the disadvantage that the Magnets must be cemented to the ultrasonic transducer parts, which results in the known disadvantages Has.
Die genannte Phasendrehung ist weiter von der Amplitude des Vorpolarisationsstromes abhängig, beträgt aber bei den herkömmlichen metallischen und keramischen Strahlerwerkstoffen nur einen Bruchteil eines Radians, wenn die Amplitude des Vorpolarisationsstromes einen mit Rücksicht auf die Nutzwirkung möglichst günstigen Wert hat.The mentioned phase rotation is also dependent on the amplitude of the pre-polarization current, amounts to but only a fraction of the conventional metallic and ceramic emitter materials of a radian if the amplitude of the pre-polarization current is one with regard to the useful effect has the cheapest possible value.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is based on an exemplary embodiment shown schematically in the drawing explained in more detail.
In Fig. 1 ist die Endstufe eines Oszillator-Verstärkers 2 mit 1 bezeichnet; derartige Schaltungsanordnungen sind an sich völlig bekannt. Die End- stufe wird aus dem Netztransformator 3 gespeist. Die Sekundärwicklung 4 speist die Wicklungen S und 6 der magnetostriktiven Wandlerteile 7 und 8, auf denen ein Gefäß 9 angeordnet ist, z. B. zur Ultraschallbehandlung von oder in Flüssigkeiten. Eine Mittelanzapfung 10 der Wicklung 4 ist über die Sekundärwicklung 11 eines zweiten Netztransformators 12 und die Leitung 13 mit den beiden Spulen 5 und 6 ver-In Fig. 1, the output stage of an oscillator amplifier 2 is denoted by 1; such circuit arrangements are well known per se. The final stage is fed from the mains transformer 3. The secondary winding 4 feeds the windings S and 6 the magnetostrictive transducer parts 7 and 8 on which a vessel 9 is arranged, e.g. B. for the ultrasonic treatment of or in liquids. A center tap 10 of the winding 4 is via the secondary winding 11 of a second network transformer 12 and connect the line 13 to the two coils 5 and 6
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bunden. Der Polarisationsstrom 2 /0 von Netzfrequenz und der dem Strom I0 überlagerte modulierte Strom / sind in den Leitungen angedeutet. Es leuchtet ein, daß sich die Ströme / in der Leitung 13 ausgleichen. Wird eine ungerade Anzahl von Wandlerteilen verwendet, so soll der Primärkreis oder der Sekundärkreis des Transformators 12 eine Drossel enthalten, um den Hochfrequenzkreis und den Netzfrequenzkreis voneinander zu trennen. Der Strom I0 wird dann in bezug auf den Strom / nacheilen.bound. The polarization current 2/0 of grid frequency and the current I 0 superimposed modulated current / are indicated in the lines. It is evident that the currents / in the line 13 equalize each other. If an odd number of converter parts is used, the primary circuit or the secondary circuit of the transformer 12 should contain a choke in order to separate the high-frequency circuit and the mains frequency circuit from one another. The current I 0 will then lag with respect to the current /.
Um die gewünschte Voreilung α von zweckmäßig 10 bis 20° des Vorpolarisationsstromes I0 in bezug auf den Strom / (Fig. 2) zu erhalten, bei der die Modulation des Stromes / gleichzeitig mit dem magnetostriktiven Kopplungskoeffizienten K durch Null hindurchgeht (Fig. 2), enthält der Primärkreis des Transformators 3 eine Drossel 14. Statt dessen kann auch ein Kondensator im Primärkreis des Transformators 12 verwendet werden, wie gestrichelt angedeutet.In order to obtain the desired lead α of expediently 10 to 20 ° of the pre-polarization current I 0 with respect to the current / (Fig. 2), in which the modulation of the current / passes through zero simultaneously with the magnetostrictive coupling coefficient K (Fig. 2) , the primary circuit of the transformer 3 contains a choke 14. Instead, a capacitor can also be used in the primary circuit of the transformer 12, as indicated by dashed lines.
Auch eine Kombination dieser beiden Teile ist möglich, und die Drossel und/oder der Kondensator können auch im Sekundärkreis liegen.A combination of these two parts is also possible, and the choke and / or the capacitor can also be in the secondary circuit.
Die Verwendung einer geraden Anzahl von einzelnen, aus einem Stück bestehenden Ultraschallwandlerteilen von Rahmenform hat den Vorteil, daß diese nicht miteinander verkittet zu werden brauchen.The use of an even number of individual, one-piece ultrasonic transducer parts of frame shape has the advantage that they do not need to be cemented together.
Claims (1)
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1010763.Considered publications:
German publication No. 1010763.
Applications Claiming Priority (1)
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