DE1734853U - ELECTRO-ACOUSTIC CONVERTER. - Google Patents
ELECTRO-ACOUSTIC CONVERTER.Info
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Description
' HELMUV?°1U 'HELMUV? ° 1 U
Akt.2. I» 15 823/42β SmAct 2. I »15 823 / 42β Sm
Eirma Br, Iehfeldt &. Co. G.m.b.H.» Heppenheim/Bergstr. -Eirma Br, Iehfeldt &. Co. GmbH »Heppenheim / Bergstr. -
ELektro-akustischer WandlerElectro-acoustic converter
Zur serstörungsfreien. Werkstoffprüfung ist bs bekannt, piezoelekirische Schwingongselemente als elektro-akustisehe Wandler zu benutzen» die" die Aufgäbe haben* mSgiichst kurze Ultraschallimpulse in ein zu untersuchendes Werkstück einzustraalen Ijzv?· aus dem Werketüek zuFor undisturbed. Materials testing is known to use piezoelectric vibrating elements as electro-acoustic transducers "which" have the task of emitting short ultrasonic pulses into a workpiece to be examined Ijzv? · From the Werketüek
Ein piezoelektrischer Schwinger„ der mit parallelen liäohea begrenzt ist» besitzt eine grosse Eeaonanascharfe und ist daher nicht gut geeignet» diese Bedingung zu erfüllen. Um dieser Bedingung» kurze Impulse zu übertragen» zu genügen» ist es bekannt» <ien piezoelektrischen Schwinger mit mechanischen Mitteln zu bedampfen» z.B. indem man auf die eine Fläche ein absorbierendes Medium aufkittet.A piezoelectric oscillator "which is limited by parallel liäohea" has a large Eeaonana sharpness and is therefore not well suited to "fulfilling this condition. In order to transfer this condition "short bursts" to meet "is to dampen known"<ien piezoelectric vibrator by mechanical means "for example by an absorbing medium aufkittet on a surface.
Bekannt ist es weiterhin» hierfür als Dämpfungsmittel Kunststoffe zu verwenden» die jedoch den Nachteil besitzen» dass ihr Erweichungspunkt bei verhältnismässig niedrigen lemperaturen liegt» so dass die Lebensdauer derartiger Bauelemente u.U. beschränkt ist. Ausserdem. ist es bei diesen bekannten Ausführungen aus elektrischen Gründen erforderlich» zwischen den piezoelektrischen Schwinger und die Kunststoff dämpfungsplatte eine Metallelektrode einzu.-It is also known »for this purpose as a damping means plastics to use »which, however, have the disadvantage» that their softening point is at relatively low temperatures », see above that the service life of such components may be limited. Besides that. it is in these known designs from electrical Reasons necessary »to insert a metal electrode between the piezoelectric transducer and the plastic damping plate.
Bekannt sind ferner Ausfuhrungsformen» bei denen anstelle der vorerwähnten Kunststoffplatte eine solche aus einem sehr weichen Metall» beispielsweise Blei» Terwendung findet» was wiederum den Hachteil hat» dass auch diese Platte sich leicht deformiert undEmbodiments are also known »in which, instead of the aforementioned plastic plate, one made of a very soft metal» for example lead »is used» which in turn the The disadvantage is »that this plate is also easily deformed and
dass aus s erde πι die gegenüber dem leichten und empfindlichen Quara verhältnismässig grosse Masse dieser Platte den Quarz; in Mitleidenschaft ziehen würde* -that from s earth πι the opposite of the light and sensitive Quara the comparatively large mass of this plate is quartz; affected would pull * -
ileuerungsgemäss werden diese STachteile in einfacher Weise dadurch vermieden, dass der piezoelektrische Schwinger eine solche Formgebung des Wandlers aufweist» dass er mehrere dicht beieinander liegende Eigenfreq.uenzen besitzt· . · . ....According to this, these disadvantages are simply eliminated avoided that the piezoelectric oscillator such a shape of the converter has »that he has several close together has lying natural frequencies. ·. ....
Vorzugsweise ist die eine Oberfläche des piezoelektrischen Schwingers eben, die gegenüberliegende Jedoch profiliert· - . .The one surface of the piezoelectric oscillator is preferably one even, the opposite one, however, is profiled · -. .
Ton Torteil ist ferner» dass die Pröfilierung unregelmäsaig Ter··. teilt ist, um eine möglichst gleichmässige Übertragungskorve erhalten« . . .-'■■ ",_,.,,;- : , .· ".- _\--....-,.~ -^ ■,-... .;Ton Torteil is also »that the profiling is irregular Ter ··. is divided in order to obtain a transfer curve that is as uniform as possible «. . .- '■■ ", _,. ,,; -:, . ·" .- _ \ --....- ,. ~ - ^ ■, -....;
Zweckmäsöigerweise werden die l^ofilierungen mit Hilfe äea sehall-Bohrverfahrens eingearbeitet» · · ".Appropriately, the openings are made with the help of aea sehall drilling process incorporated »· ·".
Eine- andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin^dass der elektro—akustische Wandler■einen von ebenen !lachen begrenatenf auf einer fläche mit einer Metallplatte verkitteten piezoelektrischen Schwinger enthält und dass diese Metallplatte auf mindestens einer fläche mit Profilierungen versehen wird* wie sie oben für den Quarz selbst vorgeschlagen wurden» ■A- another embodiment of the invention is ^ that the electro-acoustic transducer ■ one of planar laugh! Begrenaten f on a surface cemented to a metal plate piezoelectric vibrator, and in that this metal plate at least one is provided surface profiling on * as described above for the quartz itself were proposed »■
Ein weiterer Torteil der feuerung ist» dass die freq.uenaabhängige Übertragungsbreite durch die £iefe oder Formgebung der Profilie— rung auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann* FernerAnother part of the fire door is »that the frequency is dependent Transmission width through the depth or shape of the profile tion can be set to a desired value * Furthermore
dass
ist es möglich,/die Profiliexung so tief angebracht wird», dass
ein sehr breiter Übertragungsbereick erhalten wird» so dass z«B.·
die höchste Frequenz dieses Bereiches mindestens zweimal so gross
ist wie die unterste· Eine solche Bandbreite lässt sich mit den
eingangs geschilderten bekannten Mitteln zur mechanischen Be- . ·
dämpfung bei weitem nicht erreichen*.that
is it possible / the profiling is applied so deep »that a very wide transmission range is obtained» so that, for example, · the highest frequency of this range is at least twice as large as the lowest · such a bandwidth can be achieved with the described known means for mechanical loading. · Attenuation is nowhere near achieved *.
Der elektro-akustisehe Wandler zur Übertragung vom ültraschailimpulsen soll vorzugsweise für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung Verwendung finden«The electro-acoustic converter for the transmission of ültraschailimpulses should preferably be used for non-destructive testing of materials «
Hierbei ist es insbesondere von Torteil» dass man mit ein und demselben, elektro-akustisehen Wandler auch bei mehreren» rerhältnis-Etässig start voneinander abweichenden JPreqiienzen arbeiten kann*Here it is particularly von Torteil »that one and the same, electro-acoustic transducers even with several »ratios start can work with differing JPreqiienzen *
Der elektro-akustisehe Wandler naph der !feuerung "besitzt den Vorteil» dass er leicht ist» weil es gegebenenfalls nur nötig ist» den piezoelektrischen Schwinger rückseitig mit bestimmten Profi— Ii erungen zu versehen» oder stattdessen mit einer dünnen, und daher besonders leichten Aluminiumplatte zu verkitten* die nicht abgestimmt zu sein braucht, . . The electro-acoustic converter naph der! Firing "has the advantage» that it is light »because it may only be necessary» the piezoelectric transducer on the back with certain professional With a thin one instead, and therefore to cement particularly light aluminum plate * which does not need to be matched. .
Die weiteren Merkmale der feuerung sind aus Hen beiliegenden Barstellungen eines Ausfuhrungsbeispiels sowie aue der folgenden. Beschreibung zu. entnehmen* : ,The other features of the fire are from Hen enclosed illustrations of an exemplary embodiment as well as the following. Description too. * For:
Ss zeigen«Show ss «
Fig. 1 einen Schnitt eines piezoelektrischen Schwingungselementes nach der !feuerung mit konzentrischen, schräg begrenzten Billett» ·1 shows a section of a piezoelectric vibrating element after! the fire with concentric, diagonally delimited tickets »·
. 2 einen Aufriss hierzu und. 2 an elevation of this and
fig« 3. einen Schnitt durch einen elektro-akustischen Wandler,. aus einer ebenen Quarzplatte und einer an ihr angekitteten mit Profilierungen versehenen Metallplatte besteht.fig « 3. a section through an electro-acoustic converter ,. consists of a flat quartz plate and a metal plate cemented to it and provided with profiles.
Bei äen Pig. 1 und 2 ist der Quarz t mit konzentrischen fiillen» ζ,Β* 2» 3» 4 versehen· Pormverlauf und liefe dieser Hillen richten sich nach dem gewünschten tibertragungsbereieh··At aen Pig. 1 and 2 the quartz t is provided with concentric fillets »ζ, Β * 2» 3 »4
Bei der Ausführungsform nach der Fig* 3 ist der Quarz 5 an der einen Fläche 6 mit einer Platte 7 aus Metall oder anderem Ultraschall nicht absorbierenden Werkstoff abgedeckt und mittels üblichen Kittes fest mit ihr verbunden.· Die Platte 7 weist an derIn the embodiment according to FIG. 3 , the quartz 5 is covered on one surface 6 with a plate 7 made of metal or other material that does not absorb ultrasound and is firmly connected to it by means of conventional cement
Süekflache wieder Hillen 8. 9, 10 auf» die in ihrer Art und Wir- · kung denjenigen der Aueführungsform nach den Pig· 1 und 2 entsprechen,, jedoch im Abstand variieren·Süekflache again Hillen 8. 9, 10 on »which in their way and we- · corresponding to those of the embodiment according to Pig. 1 and 2, but vary in distance
Anstelle,der in den Pig· 1-3 gezeigte» geometrisch gestalteten und konzentrischen Rillen oder dergleichen können auch andere .oder auch ganz ungleichmässige Profilierungen verwendet werden· Es ge*·· nügt in manchen Fällen auch» durch Sandstrahlen die betreffende Fläche aufzurauhen oder durch chemisches Anätzen oder durch sonstige übliche Verfahren eine rauhe Oberfläche zu erzeugen* Die !Diefe der Rauhigkeit-bzw· der vorerwähnten Rillen braucht für Frequenzen um t MHz nur wenige Zehntel Millimeter zu betragen* .Instead of the »geometrically designed one shown in Pig · 1-3 and concentric grooves or the like can also be other .or very uneven profiles can also be used in some cases is also sufficient »by sandblasting the relevant Roughening the surface or by chemical etching or by other means common methods of producing a rough surface * The ! The roughness or the aforementioned grooves are needed for Frequencies around t MHz to be only a few tenths of a millimeter *.
Als Metall, das als aufgeleistete Platte Verwendung findet, eignet sich besonders gut Aluminium, weil sein Schallwellenwiderstand — als soleher wird das Produkt aus Schallgeschwindigkeit und -■--■ Dichte definiert - nahezu gleich dem des Quarzes istund somit · an der Verbindungsflache keine störende Seflektion auftritt«As a metal that is used as a listed plate, aluminum is particularly suitable because its acoustic wave resistance - as the product of the speed of sound and - ■ - ■ density is defined - is almost the same as that of quartz and therefore no disruptive deflection at the connection surface occurs «
Als piezoelektrisches Schwingungselement kann neben Quara jede andere geeignete Substanz dienen, z.B, auch Bariumtitanat, Das Metall muss dann gemäss dem .SchallweIteJ3.widerstan.d geeignet aus—, gewählt werden.As a piezoelectric vibration element, in addition to Quara, any other suitable substance serve, e.g., also barium titanate, Das Metal must then be suitably selected in accordance with the .sound rangeJ3.resistance. to get voted.
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