DE1190307B - Ultraschallerzeuger - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GlOh

Deutsche Kl.: 5Xf -1/01

1190 307
B66768IX a/51f 11. April 1962 1. April 1965

Anmelder:

The Bendix Corporation,

Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt, Pullach (Isartal), Wiener Str. 2

Als Erfinder benannt:
Bernard James Schebler,
Davenport, Ia. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 1. Mai 1961 (106 826)

Ultraschallerzeuger

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erregung eines Ultraschallumwandlers mittels Schwingströmen in einem Parallelresonanzkreis, hervorgerufen durch Stromimpulse, welche in den Kreis durch einen Schalter eingeleitet werden, der hei Spannungsumkehr gesperrt wird.

Einer der Gegenstände der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung für die wirtschaftliche und wirkungsvolle Erregung nach diesem Verfahren zu schaffen.

Sowohl magnetostriktive als auch piezoelektrische
Schallumwandler werden vorteilhaft mit einer sich
sinusförmig ändernden elektrischen Energie erregt.
Die Schallumwandler können nicht direkt vom
60-Hz-Stromnetz erregt werden, da sie mit höheren 15
Frequenzen betrieben werden. Das Problem besteht
daher darin, ausgehend von einer Gleichstromquelle
oder einer Wechselstromquelle mit niedrigerer Fre- ~~ ~

quenz eine hochfrequente, sinusförmig verlaufende 2

elektrische Erregung für Schallumwandler mit klein- 20 dung Einrichtungen enthalten sind, welche einen stern Aufwand und größtem Wirkungsgrad zu elektrischen Stromfluß zum Resonanzkreis nur wähschaffen. rend solcher Abschnitte der Schwingungsperiode des

Ein hoher Wirkungsgrad ist nicht nur wegen des Resonanzkreises zulassen, wenn der Strom die Schwinwirtschaftlichen Betriebs, sondern vielleicht noch gung unterstützt. Die Einrichtungen enthalten einen mehr zur Vermeidung der bei geringerem Wirkungs- 25 Gleichrichter, dessen Wirkungsweise elektrisch gegrad auftretenden Erwärmung wichtig. steuert wird, sowie Steuereinrichtungen, die den

Die Erfindung will die bekannten Schallgenera- Gleichrichter mit einer höheren Frequenz leitend toren verbessern. Sie erreicht dies dadurch, daß er- machen, als der Frequenz der Eigenschwingung des findungsgemäß der Schalter mit einer Frequenz ein- Resonanzkreises entspricht. Weiter sind darin Eingeschaltet wird, die höher ist als die Eigenresonanz- 30 richtungen enthalten, die diese Frequenzdifferenz zur frequenz des Resonanzkreises, diese jedoch nicht um Beendigung des leitfähigen Zustandes des Gleichmehr als 50% übersteigt. richters verwerten.

Durch die Erfindung wird ein neues Verfahren Andere Gegenstände und Vorzüge der Erfindung

und eine neue Stromkreisanordnung geschaffen, mit gehen aus der Beschreibung der in den Zeichnungen der die Schaltfolge dieser Vorrichtungen erhöht wer- 35 veranschaulichten Ausführungsformen hervor, wobei den kann. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses darauf hingewiesen werden soll, daß innerhalb des Merkmal beschränkt. Durch die Erfindung ist in Geistes der Erfindung und des Schutzbereiches der Kombination eine wirksame Leistungsumsetzung, Ansprüche verschiedene Abänderungen der dargeeine vorteilhafte Erregungsform der Umwandler und stellten Ausführungsformen sowie andere Ausfüheine Frequenzsteuerung vorhanden, so daß ein ver- 40 rungsformen der Erfindung möglich sind. In den besserter, nicht aufwendiger Schallgenerator ge- Zeichnungen zeigt
schaffen wird.

Bei der vorliegenden Erfindung ist der Umwandler, d.h. dessen elektrische Seite, mit einem Resonanzkreis verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform besteht dieser aus einem Parallelresonanzkreis, der den Schluß eines in einer Richtung wirkenden Stromes durch einen Schenkel oder Zweig zuläßt, und zwar aus Gründen, die der nachfolgenden Beschreibung entnommen werden können. Der Resonanzkreis ist mit einer in einer Richtung wirkenden Energiequelle verbunden, wobei in dieser Verbin-

F i g. 1 ein Schaltbild eines Schallgenerators mit magnetostriktivem Umwandler gemäß der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 ein teilweise schematisches Schaltbild eines Schallgenerators mit piezoelektrischem Umwandler gemäß der Erfindung und

F i g. 3 ein weiteres Schaltbild mit einem piezoelektrischem Umwandler.

Die Zeichnungen veranschaulichen eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das später wie folgt definiert wird: Verfah-

509 557/12

ren zur elektrischen Erregung eines Schallumwandlers durch Schwingströme in einem Parallelresonanzkreis mittels Stromimpulsen, die in den Kreis durch einen Schalter eingeleitet werden, der durch Spannungsumkehr gesperrt wird, wobei der Schalter mit einer Frequenz eingeschaltet wird, die höher als die Eigenresonanzfrequenz des Resonanzkreises ist, diese jedoch nicht mehr als 5O°/o überschreitet. Vorzugsweise ist die Schaltfrequenz nicht mehr als 25% größer als die Eigenfrequenz.

Der Stromkreis nach F i g. 1 umfaßt einen Schallumwandler-Erregerkreis, der einen gesteuerten Gleichrichter und Einrichtungen zur Erzeugung der Steuersignale für den Gleichrichter enthält. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Erregerkreis allgemein mit dem Bezugszeichen 10 und der Impulsgenerator zur Erzeugung der Steuersignale mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet. Der Erregerkreis und der Impulsgenerator werden von einer in einer Richtung wirkenden Energiequelle, wie z.B. die Stromversorgung 14, gespeist.

Der Erregerkreis für den Schallumwandler erfordert nur in einer Richtung wirkende Energie. Die Anordnung des Erregerkreises erlaubt jedoch die Verwendung einer Quelle mit relativ niedriger Spannung, wodurch es möglich ist, die Energie direkt aus dem Niederspannungs-Wechselstromortsnetz zu entnehmen und in eine einseitig gerichtete Energie umzuwandeln, wobei auch bei Verwendung von Schallgeneratoren hoher Leistung kein Energietransformator erforderlich ist. Zur Erläuterung dieses Vorzuges wurde ein typischer Energieversorgungskreis mit in die Zeichnung aufgenommen, welcher Wechselstrom in Gleichstrom verwandelt, der auch die weitere vorteilhafte Besonderheit erkennen läßt, daß keine erhebliche Filterwirkung bei der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom wegen der Eigenschaften des Umwandler-Erregerkreises erforderlich ist.

Die Energieversorgung 14 enthält einen gebräuchlichen Brückengleichrichter (Gleichrichter in Graetz-Schaltung) 16, welcher Eingangsklemmen 17 und 18 zum Anschluß an eine elektrische Wechselstromquelle aufweist. Die negative Klemme 19 der Brücke ist an die gemeinsame Erde gelegt. Die positive Ausgangsklemme 20 ist an ein Widerstand-Kondensator-Filternetzwerk angeschlossen, das aus einem mit einem Abgriff versehenen Widerstand 21 besteht, der zwischen die Klemme 20 und einem mit Erde verbundenen Filterkondensator 22 eingeschaltet ist. Zwischen Erde und dem Abgriff des Widerstandes 21 ist ein weiterer Filterkondensator 27 angeschlossen. Die zwischen dem Widerstand 21 und dem Kondensator 22 befindliche Klemme 23 stellt die positive Anschlußklemme für den Schallumwandler-Erregerkreis dar.

Der Abgriff des Widerstandes 21 bildet die positive Klemme des Kreises, welche die Energie für den Impulsgenerator liefert. Dieser Kreis führt vom Abgriff des Widerstandes 21 über einen Sperrgleichrichter 24, einen Spannungsabfall erzeugenden Widerstand^, eine aus derZenerdiode28 und einem Kondensator 30 bestehende Parallelschaltung zu einem Anschluß des Schallumwandler-Erregerkreises, der sich an der von Erde abgewandten Seite des Resonanzkreises befindet. Die Teile 24, 25, 28 und 30 bilden einen Spannungsregler mit einer positiven Anschlußklemme 38 an der Verbindungsstelle des Widerstandes 25 mit der Parallelschaltung der Zenerdiode 28 und des Kondensators 30. Die negative Anschlußklemme 40 befindet sich am entgegengesetzten Ende dieses Parallelstromkreises. Da die an der Zenerdiode abfallende Spannung konstant bleibt, bleibt die dem Impulsgenerator zugeführte Spannung ebenfalls konstant. Die Versorgung des Impulsgenerators »schwimmt« jedoch mit Bezug auf die Ede des Systems, da sich der Rückweg von der Klemme 40 über den Resonanzkreis nach Erde erstreckt, so daß sich die Spannung an den Punkten 38 und 40 hinsichtlich Erde entsprechend den Spannungsänderungen am Resonanzkreis ändert.

Der Impulsgenerator kann, wie es der zur Erläuterung ausgewählte Stromkreis zeigt, in üblicher

Weise ausgeführt sein. Wie später beschrieben wird, ist der Punkt 38 bezüglich des Punktes 40 positiv. Ein Widerstand 42 und die Basen B₂ und B₁ der Kontakte eines Transistors 44 mit einem Übergang (unijunction transistor) sind in dieser Folge zwischen den Punkten 38 und 40 in Reihe geschaltet. Die Emitterelektrode 45 des Transistors 44 ist über einen Widerstand 46 mit dem Punkt 38 verbunden. Parallel zu diesem Widerstand 46 ist eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 48 und einem Widerstand 50 so angeschaltet, daß der Kondensator am Emitter und der Widerstand am Punkt 38 liegt. An die Verbindungsstelle des Widerstandes 50 und des Kondensators 48 ist die Basis eines PNP-Transistors 52 angeschlossen. Der Emitter dieses Transistors ist über eine Vorspannungsdiode 54 mit dem Punkt 38 verbunden, während dessen Kollektor über ein aus den Widerständen 56 und 58 bestehendes Spannungsteilernetzwerk in der genannten Reihenfolge an Punkt 40 angeschlossen ist. Der Ausgang des Impulsgenerators wird am Widerstand 58 abgenommen, d. h. zwischen dem Punkt 60 (positiv) und dem Punkt 40 (negativ).

Der Impulsgenerator arbeitet wie folgt: Am Anfang ist der Kondensator 48 nicht geladen, da seine beiden Seiten mit der positiven Klemme 38 verbunden sind, und zwar die eine Seite über einen Widerstand 46 und die andere Seite über den Widerstand 50. Demgemäß hat der Emitter 45 das Potential des Punktes 38, so daß ein großer Elektronenstrom vom Emitter 45 zur Basis B₁ fließt, die sich auf dem Potential des negativen Punktes 40 befindet. Der Widerstand 50 hat einen geringeren Widerstandswert als der Widerstand 46, so daß dieser Strom zum Emitter über den Widerstand 50 und den Kondensator 48 fließt. Bei diesem Stromfluß nimmt der Widerstand vom Emitter zur Basis B₁ des Transistors 44 merklich ab, so daß sich der Kondensator 48 sehr schnell auflädt und dadurch die Emitterspannung sehr schnell verkleinert, bis der Emitterstrom aufhört. Danach entlädt sich der Kondensator 48 über die Widerstände 50 und 46. Letzterer Widerstand hat einen relativ großen Widerstandswert, so daß die Entladung langsamer als die anfängliche Ladung erfolgt. Bei Entladung des Kondensators 48 wird das Potential am Emitter 45 positiv. Wenn es einen genügend großen positiven Wert erreicht, fließt der Emitterstrom wieder, und der Kreislauf wird wiederholt.

In jedem Kreislauf lädt sich der Kondensator 48 schnell über den Widerstand 50. Jedesmal, wenn dies auftritt, wird am Widerstand 50 eine Spannung hervorgerufen, die ausreichend groß ist, um die Vorspannung der Diode 54 zu überwinden, wodurch der

Transistor 52 leitend wird. Dieser Transistor bleibt während des kurzen Zeitintervalls, in dem der Kondensator 48 geladen ist, leitend. Als Ergebnis fließen Stromimpulse durch die Widerstände 56 und 58 und durch den parallel zum Widerstand 58 an die Klemmen 60 und 40 angeschlossenen Gleichrichter-Steuerkreis. Die Frequenz dieser Impulse wird durch die Zeitkonstante der Lade- und Entladekreise des Kondensators 48 bestimmt.

Der Schallumwandler-Erregerkreis enthält einen Resonanzkreis, in den der Umwandler so eingeschaltet ist, daß infolge der elektrischen Schwingung im Resonanzkreis die sich sinusförmig verändernde Energie in dessen ohmscher Impedanz vernichtet wird. Die spezielle Anordnung des Kreises kann im Hinblick auf die Impedanzeigenschaften des Umwandlers verändert werden, so daß die verschiedenartigsten Umwandlertypen verwendet werden können. Bei der Wahl einer besonderen Resonanzkreisanordnung sind zwei Grenzen vorhanden. Die erstere dieser Grenzen tritt nur auf, wenn der Gleichrichtersteuerkreis über Erde »schwimmen« soll, wie dies beispielsweise bei dem in der Zeichnung veranschaulichten Impulsgenerator der Fall ist. In diesem Fall muß der Resonanzkreis einen mit Erde verbundenen Pfad für Gleichstrom aufweisen.

Die andere Grenze bezieht sich auf die Einrichtung, durch welche der Gleichrichter abgeschaltet wird. Damit der Sachverhalt klarer wird, wird diese zweite Grenze nach der Beschreibung der veranschaulichten Ausführungsform erläutert.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, erstreckt sich der Umwandler-Erregerkreis von der Klemme 23 über eine Drosselspule 64, den Gleichrichter 66 und dann über den Parallelstromkreis 68 bis zur Erde.

Der Parallelstromkreis 68 weist nur einen Kondensator 70 in einem Zweig auf. Der andere Zweig enthält eine Induktivität 72, die in Reihe mit der Parallelschaltung aus einem Kondensator 74 und der Erregerwicklung 76 eines magnetostriktiven Umwandlers 78 geschaltet ist. Der Kern des Umwandlers ist mit 80 bezeichnet.

Wenn man nicht wünscht, daß der Gleichrichter mit einer Frequenz gezündet wird, die in der Umwandlerarbeitsfrequenz ohne Rest teilbar ist, so kann der Kondensator 74 weggelassen werden. Die Anwesenheit dieses Kondensators bringt jedoch auch Vorteile, wenn diese Frequenzen gleich sind, da er dazu hilft, unter sich verändernden Lastzuständen die dem Umwandler zugeführte Wellenform der Spannung und des Stromes mehr sinusförmig zu machen. Wird ein Kondensator 74 verwendet, so wird er so ausgewählt, daß die Kombination des Kondensators 74 mit der Erregerwicklung 76 eine Resonanzfrequenz aufweist, die annähernd der Eigenresonanzfrequenz des Umwandlerkerns entspricht.

Der in der Zeichnung dargestellte Gleichrichter 66 ist ein gesteuerter Siliziumgleichrichter, welcher vorzugsweise einen Aufbau mit mehreren PN-Übergängen aufweist und der durch einen Signalstromfluß über einen seiner Übergänge in einer Richtung in stark leitenden Zustand gebracht wird und der durch Anlegen einer umgekehrten Spannung an die ganz Anordnung vom stark leitenden Zustand in schwach leitenden Zustand zurückkehrt. Derartige Vorrichtungen stehen mit einer Anordnung PNPN zur Verfügung, wobei der P-Endbereich die Anode und der N-Endbereich die Kathode bildet. Diese Vorrichtungen werden durch einen vom P-Bereich zum N-Bereich an kathodenseitigem Ende fließenden Stromimpuls in den stark leitenden Zustand gebracht. In der Zeichnung bedeuten die Bezugszeichen 81, 82 und 83 die Gleichrichteranode, die Steuerelektrode bzw. die Kathode.

Die Ausgangsklemmen 40 und 60 des Impulsgenerators sind mit der Kathode 83 bzw. der Steuerelektrode 82 verbunden. Durch diese Art des An-Schlusses fließen die Stromimpulse durch den Gleichrichter, und zwar von der Steuerelektrode zur Kathode. Vorzugsweise werden diese Impulse vom Impulsgenerator mit einer Frequenz geliefert, die annähernd der Eigenresonanzfrequenz des Uwandler- > 5 kerns entspricht oder von der die Eigenresonanzfrequenz des Umwandlerkerns ein ganzzahliges Vielfaches ist. Der Gleichrichter wird daher mit der Resonanzfrequenz des Umwandlers oder mit einer Frequenz, die in der Resonanzfrequenz ohne Rest

ao teilbar ist, eingeschaltet.

Nach dem Einschalten oder in eingeschaltetem Zustand läßt der Gleichrichter einen Stromfluß zum Resonanzkreis 68 zu, wo er den Kondensator 70 auflädt. Nach jeder Zündung muß der Gleichrichter abgeschaltet werden, bevor die nächste Halbwelle der Resonanzkreisschwingung beginnt.

Die Wirkungsweise des Kreises verläuft wie folgt: Bei arbeitender Energieversorgung ist der Kondensator 22 geladen. Der Impulsgenerator liefert einen Impuls, welcher, wie bereits festgestellt wurde, einen von der Elektrode 82 zur Anode 82 des Gleichrichters 66 gehenden Stromimpuls darstellt, der den Gleichrichter 66 einschaltet. Von der Energieversorgung und des darin befindlichen geladenen Kondensators 22 fließt ein Strom durch die Induktivität 64 und einen Gleichrichter 66, der den Kondensator 70 auflädt, wobei die am Kondensator 22 vorhandene Ladung abnimmt und die Ladung des Kondensators 70 so lange zunimmt, bis die beiden Ladungen gleich sind. Während dieser Zeit wird um die Induktivität oder die Drosselspule 64 ein Feld aufgebaut, das dann anfängt zusammenzubrechen und mehr Strom in den Kondensator 70 zu drücken und dessen Spannung auf einen oberhalb der Versorgungsspannung liegenden Wert zu erhöhen. Dieser Effekt wird noch durch die Induktivität 72 des Resonanzkreises 68 verbessert. Wenn der Stromfluß in dem Kondensator 70 kleiner zu werden anfängt, so beginnt das um die Induktivität 72 herum vorhandene

So Feld zusammenzubrechen, wobei mehr Strom in den Kondensator 70 gedrückt wird, so daß sichergestellt wird, daß dessen Spannung in sehr kurzer Zeit die der gegenüberliegenden Seite des Gleichrichters 66 zugeführte Spannung übersteigt. Daher wird die Anodenseite des Gleichrichters mit Bezug auf dessen Kathode negativ, und der Gleichrichter ist abgeschaltet.

Diese Umkehr der relativen Polarität am Gleichrichter wird sehr schnell bewerkstelligt, wenn die Induktivität 72 des Resonanzkreises sehr schnell zu der Zeit einen Strom in den Kondensator 70 drückt, wenn dieser auf die Spannung des Kondensators 22 geladen ist. Diese Wirkung wird erreicht, indem man die Resonanzfrequenz des Kreises 68 geringer als die Frequenz macht, auf die der Gleichrichter 66 festgelegt ist. Die Zündfrequenz des Gleichrichters ist vorzugsweise nicht mehr als 125% der Resonanzfrequenz des Kreises 68.

Der Stromfluß durch den Gleichrichter 66 möchte im Kreis 68 eine elektrische Schwingung mit einer kürzeren Periode als normal erzwingen mit dem Resultat, daß die Wellenform des Stromes und der Spannung des Umwandlers von der Sinusform abweicht. Über 25°/» hinausgehende Frequenzdifferenzen erhöhen diese Verzerrung, ohne daß sie die Abschaltwirkung unterstützen. Kleinere Differenzen bewirken ein langsameres Abschalten und eine geringere Verzerrung. Die Verzerrung ist jedoch nicht schwerwiegend und kann in ihren Auswirkungen leicht durch Verwendung des beschriebenen Kondensators 74 beseitigt werden.

Die zweite, vorstehend erwähnte Grenze besteht daher beim Entwurf des Resonanzteiles darin, daß dieser genügend Induktivität enthalten muß, damit die gerade beschriebene Wirkung erreicht wird. Bei bestimmten Umwandlerkonstruktionen weist die Erregerwicklung genügend Induktivität auf. Bei anderen Umwandlerkonstruktionen wird eine Hilfsinduktivi- ao tat, wie beispielsweise die Drossel 72, hinzugefügt.

Parallel zu den Ausgangsklemmen 40 und 60 des Impulsgenerators ist ein Gleichrichter 34 angeschaltet. Seine Aufgabe ist es, sicherzustellen, daß die am Resonanzkreis vorhandenen Spannungsänderungen keinen Schaden am Gleichrichter 66 hervorrufen können, wenn sie dessen umgekehrte Spitzendurchlaßvorspannung (peak gate reverse bias voltage) überschreiten.

Elektrisch gesehen, weisen piezoelektrische Umwandler als Ersatzstromkreis einen Reihenresonanzkreis auf, so daß eine umgeänderte Anordnung erforderlich ist, wenn der Resonanzkreis einen zur Erde verlaufenden Strompfad für Gleichstrom enthalten sollen. Die F i g. 2 und 3 zeigen zwei derartige Abänderungsformen des Resonanzkreises. Der Parailelresonanzkreis 6SA nach F i g. 2 enthält in einem Zweig einen Kondensator 170 und im anderen Zweig eine Induktivität 172 und einen Kondensator 174 sowie einen piezoelektrischen Kristall 90, der damit in Reihe an einen Teil der Induktivität 172 angeschaltet ist. Dieser Stromkreis 68^4 ersetzt den Stromkreis 68 in Fig. 1. Die Induktivität 172 bildet einen zur Erde verlaufenden Gleichstrompfad; der Kondensator 174, der Kristall 90 und der Abschnitt der Induktivität 172, den diese überbrücken, sind im wesentlichen mit der Eigenschwingung des Kristalls in Resonanz. Der gesamte Kreis 68^4 weist eine Resonanzfrequenz auf, die unterhalb derjenigen des Knstalls und der Zündfrequenz des Gleichrichters 66 liegt.

Wahlweise kann auch der Parallelresonanzkreis 68S an Stelle des Kreises 68 in Fig. 1 verwendet werden. Er enthält in einem Zweig einen Kondensator 270 und im anderen Zweig die Primärwicklung eines Transformators 272. Der Kristall 190 ist an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen. Der Gleichstrompfad verläuft über die Primärwicklung des Transformators. Wie die Kreise 68 und 6SA weist auch der Stromkreis 68 B eine Resonanzfrequenz auf, die unterhalb derjenigen des Kristalls 190 und der Zündfrequenz des Gleichrichters 66 liegt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erregung eines Ultraschallumwandlers mittels Schwingströmen in einem Parallelresonanzkreis, hervorgerufen durch Stromimpulse, welche in den Kreis durch einen Schalter eingeleitet werden, der bei Spannungsumkehr gesperrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter mit einer Frequenz eingeschaltet wird, die höher ist als die Eigenresonanzfrequenz des Resonanzkreises, diese jedoch nicht um mehr als 50% übersteigt.

2. Ein Ultraschallgenerator zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er (Ultraschallgenerator) Steuerungseinrichtungen (12) enthält, welche den Gleichrichter (66) mit einer gegenüber der Eigenresonanzfrequenz des Resonanzkreises (68, 6SA oder 68B) höheren, diese jedoch nicht mehr als 50 o/o überschreitenden Frequenz in leitenden Zustand versetzen.

3. Ein Ultraschallgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenresonanzfrequenz des Ultraschallumwandlers (78, 90 oder 190) .größer als die Eigenresonanzfrequenz des Resonanzkreises (68, 68A oder 68 B) ist.

4. Ein Ultraschallgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen (12) den Gleichrichter (66) mit einer Frequenz in leitendem Zustand versetzen, die gleich der Eigenresonanzfrequenz des Schallumwandlers (78, 90,190) ist.

5. Ein Ultraschallgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen (12) den Gleichrichter (66) mit einer Frequenz in leitenden Zustand versetzen, deren ganzzahliges Vielfaches die Eigenresonanzfrequenz des Ultraschallumwandlers (78, 90,190) ist, die einen in der Eigenresonanzfrequenz des Ultraschallumwandlers ohne Rest aufgehenden Teiler darstellt.

6. Ein Ultraschallgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (66) eine Halbleiteranordnung (81, 82, 83) mit mehrfachen PN-Übergängen enthält, welche infolge eines über einen der Übergänge (82, 83) fließenden Signalstromes in stark leitenden Zustand gebracht wird und durch Anlegen einer umgekehrten Spannung vom stark leitenden in den schwach leitenden Zustand zurückgebracht wird, und daß die Steuereinrichtungen (12) einen Impulsgenerator enthalten, der einen parallel zu dem einen Übergang (82, 83) der Halbleiteranordnung (81,82,83) geschalteten Stromimpuls-Ausgangskreis (40, 60) aufweist.

7. Ein Ultraschallgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (66) eine Halbleiteranordnung (81, 82, 83) mit mehrfachen PN-Übergängen enthält, welche infolge eines über einen der Übergänge (82, 83) fließenden Signalstromes in stark leitenden Zustand gebracht wird und durch Anlegen einer umgekehrten Spannung vom stark leitenden in den schwach leitenden Zustand zurückgebracht wird, und daß die Steuerungseinrichtungen (12) einen Impulsgenerator enthalten, der einen parallel zu dem einem Übergang geschalteten Stromimpuls-Ausgangskreis (40, 60) aufweist.

8. Eine Ultraschallgenerator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzwicklung (76) nur einen Teil der Induktivität (72,76) bildet und daß ein zweiter Kondensator (74) zur Erregerwicklung (76) parallel geschaltet ist und damit einen zweiten Parallelkreis (74,76) bildet,

der eine vorherrschend ohmsche Impedanz (resistive impedance) in dem Resonanzkreis (68) darstellt.

9. Ein Ultraschallgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis (68A) aus einer Parallelschaltung einer Induktivität (172) und eine Kapazität (170) besteht und das ein einen zweiten Kondensator (174) und ein piezoelektrisches Element (90) enthaltender Stromkreis parallel zu einem Teil der Induktivität (172) angeschaltet ist.

10. Ein Ultraschallgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis

(685) aus einer Parallelschaltung einer Kapazität (270) und einer Induktivität (272) besteht und daß die Induktivität von der Primärwicklung eines Transformators gebildet wird, dessen Sekundärwicklung mit einem piezoelektrischen Element (190) verbunden ist.

IO In Betracht gezogene Druckschriften:
L. Bergmann: »Der Ultraschall und seine Anwendung in Wissenschaft und Technik«, Verlag Hinzel, 6. Auflage, Stuttgart 1954, S. 145, Abb. 103 und 104.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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