DE19605502C1

DE19605502C1 - Ultrasonic transducer for distance measurement

Info

Publication number: DE19605502C1
Application number: DE19605502A
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl Ing Dahlkemper
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2016-02-15

Abstract

The transducer has a transducer element (1), acting as both a transmitter and a receiver. The element is contained within a transducer housing together with an electronic stage for generation and evaluation of the ultrasonic signals and an active movable damping element (4) at a given distance from the transducer element. The damping element is inactive during the transmission of the ultrasonic signals and is activated during the reception of the reflected ultrasonic signals, for damping the oscillation of the transducer element.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallwandler zur Abstandsmessung, dessen Ultraschallwandlerteil selbst sowohl als Ultraschallsender als auch als Ultraschallempfänger arbeitet, mit den Merkmalen der im Oberbegriff des Pa tentanspruches 1 beschriebenen Gattung.The invention relates to an ultrasonic transducer for distance measurement, the Ultrasonic transducer part itself both as an ultrasonic transmitter and as Ultrasonic receiver works with the features of the Pa tent Claim 1 described genus.

Ultraschallwandler zur Abstandsmessung sind an sich bekannt. Sie bestehen aus einem Ultraschallsender und einem Ultraschallempfänger sowie einem Zeitgeber. Der Ultraschallsender sendet ein Sendesignal in Gestalt eines Im pulses aus, das sich in dem jeweils durchlaufenen Medium bis zum Objekt mit einer bestimmten Geschwindigkeit ausbreitet. Hat das Sendesignal das Objekt erreicht, so wird es reflektiert und kann von einem Ultraschallempfänger wieder aufgenommen werden. Die Zeitdauer zwischen dem Aussenden des Sende signals und dem Empfang des reflektierten Sendesignals ist ein Maß für die Entfernung zwischen dem Meßgerät und dem angepeilten Objekt. Aus Gründen der Kostenersparnis und der Platzbegrenzung ist es erforderlich, denselben Ultraschallwandler, der das Sendesignal in Ultraschallenergie umsetzt, auch als Ultraschallempfänger für das reflektierte Sendesignal zu nutzen. Die Ar beitsweise des Ultraschallwandlers ist dabei wie folgt. Der Ultraschallwandler wird mit Sendesignalen zu einigen Schwingungen angeregt. Dadurch schwingt sich der Ultraschallwandler ein und es wird ein Sendesignal in akustischer Energie abgegeben. Nach dem Abbruch der Übertragung des Ultraschallsendesignals schwingt der Wandler aus, wobei dieser Abklingvorgang eine entsprechende Zeitdauer in Anspruch nimmt. So bald der Ultraschallwandler hinreichend ausgeschwungen ist, also zeitlich ge sehen sich das Sendesignal auf eine hinreichend kleine Amplitude verringert hat, wird der Ultraschallempfänger eingeschaltet. Trifft nun ein reflektiertes Sendesignal auf den Ultraschallwandler, so wird die Schallenergie wiederum in eine Wechselspannung umgesetzt, die von dem Ultraschallempfänger erkannt wird. Die Anregung des Ultraschallwandlers für das Sendesignal liegt im Span nungsbereich von einigen 10 bis 100 Volt. Die reflektierten Sendesignale be ziehungsweise die damit zu empfangende Spannung ist jedoch im Bereich von wenigen Mikrovolt angesiedelt. Bis die Amplitude des Sendesignals bis auf den Mikrovoltbereich abgeklungen ist, vergeht zwangsweise eine Zeitspanne zwi schen Senden und Aktivieren des Empfängers, wenn beide Tätigkeiten durch den selben Wandler erfolgen müssen. Die Zeitspanne zwischen Senden des Ultraschallsignals und Aktivieren des Ultraschallempfängers für die reflektier ten Sendesignale kann bei typischen Wandlern nach dem Stand der Technik einer Meßentfernung von 30 bis 50 cm entsprechen. Wenn der gleiche Ultra schallwandler zum Senden und Empfangen benutzt werden muß, so können also keine Objekte im Nahbereich, beziehungsweise nur Objekte, die einen de finierten Mindestabstand zum Meßgerät haben, durch den Ultraschallempfän ger erkannt werden. Die Totzeit zwischen Senden und Empfangen bei dem Ultraschallwandler entspricht der sogenannten Totzone im Nahbereich zwi schen dem Ultraschallmeßgerät und entsprechenden Objekten.Ultrasonic transducers for distance measurement are known per se. They exist from an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver as well as a Timer. The ultrasonic transmitter sends a transmission signal in the form of an Im pulses, which can be found in the medium being run through to the object at a certain speed. The send signal has the object reached, it is reflected and can be used again by an ultrasound receiver be included. The length of time between sending the broadcast signals and the reception of the reflected transmission signal is a measure of that Distance between the measuring device and the target object. For reasons the cost saving and the space limitation it is necessary to same Ultrasonic transducer that converts the transmission signal into ultrasonic energy, too to use as an ultrasound receiver for the reflected transmission signal. The ar The ultrasonic transducer is as follows. The ultrasonic transducer is stimulated to some vibrations with transmit signals. It vibrates the ultrasonic transducer and it a transmission signal is emitted in acoustic energy. After the demolition the transducer oscillates during the transmission of the ultrasound transmission signal, whereby this decay process takes a corresponding amount of time. Like this as soon as the ultrasonic transducer swings out sufficiently, i.e. in time see the transmission signal reduced to a sufficiently small amplitude the ultrasound receiver is switched on. Now meets a reflected one Transmit signal to the ultrasonic transducer, so the sound energy is in turn implemented an AC voltage that is recognized by the ultrasound receiver becomes. The excitation of the ultrasonic transducer for the transmission signal lies in the chip voltage range from a few 10 to 100 volts. The reflected transmission signals be however, the voltage to be received is in the range of located a few microvolts. Up to the amplitude of the transmission signal except for Microvolt range has decayed, a period of time inevitably passes Send and activate the recipient when both activities are done the same converter must be done. The time between sending the Ultrasound signal and activation of the ultrasound receiver for the reflective can transmit signals in typical converters according to the prior art correspond to a measuring distance of 30 to 50 cm. If the same ultra sound transducer must be used for sending and receiving, so can So no objects in the vicinity, or only objects that de defined minimum distance to the measuring device, by the ultrasonic receiver be recognized. The dead time between sending and receiving at the Ultrasonic transducer corresponds to the so-called dead zone in the near area between the ultrasonic measuring device and corresponding objects.

Bei dem Einsatz von Ultraschallwandlern zur Abstandsmessung kommt es also entscheidend auf eine kurze Nachschwingzeit des Ultraschallwandlers an, wenn der Wandler sowohl als Sender wie auch als Empfänger verwendet wird. Nur dann kann der Wandler verhältnismäßig kurze Entfernungen im Zentime terbereich noch einwandfrei messen. Die Nachschwingzeit eines derartigen Ultraschallwandlers hängt also entscheidend von der Dämpfung des Schwin gens des Wandlers ab. Denkbar wäre auch eine Dämpfung des Sendesignals des Ultraschallwandlers durch ein entsprechendes entgegengesetztes Span nungssignal nach Abbruch des Sendens. Dieses Dämpfungsverfahren hat sich jedoch in der Praxis nicht durchgesetzt, da es eine sehr hohe Empfindlichkeit gegenüber Toleranzen beim Bau des Wandlers und gegenüber veränderten Umweltbedingungen, wie beispielsweise der Temperaturänderungen, aufweist. Es gibt jedoch auch die Möglichkeit zwei getrennte Ultraschallwandler, je einen für den Sender und den Empfänger, zu verwenden. Die Verwendung von zwei Wandlern für Senden und Empfangen beinhaltet jedoch einen erhöhten Ko stenaufwand sowie einen erhöhten Platzbedarf, der bei der Verwendung derar tiger Ultraschallwandler zur Abstandsmessung in der Massenfertigung, wie bei spielsweise in der Kfz-Industrie; nicht akzeptiert werden kann.So when ultrasonic transducers are used to measure distance, it happens crucial to a short ringing time of the ultrasonic transducer, if the converter is used both as a transmitter and a receiver. Only then can the converter be relatively short distances in centimeters Measure the area correctly. The ringing time of such Ultrasonic transducers depend crucially on the damping of the Schwin against the converter. Attenuation of the transmission signal would also be conceivable of the ultrasonic transducer through a corresponding opposite chip signal after canceling the transmission. This damping process has changed however not enforced in practice as it has a very high sensitivity to tolerances when building the converter and to changed Environmental conditions, such as temperature changes. However, there is also the option of two separate ultrasonic transducers, one each for the transmitter and the receiver. The use of two However, transducers for sending and receiving involve an increased knockout most effort as well as an increased space requirement, which occurs when using such tiger ultrasonic transducer for distance measurement in mass production, as with for example in the automotive industry; cannot be accepted.

Aus der DE-PS 38 26 799 ist ein Ultraschallwandler der eingangs genannten Art bekannt, der insbesondere für Abstandswarnanlagen an Kraftfahrzeugen mit einem Träger mit einer Auf nahmekammer für ein topfförmiges Schwingelement versehen ist, das eine umlaufende Seitenwand aufweist und auf seiner als Membran dienenden Bo denfläche eine Piezoscheibe trägt, wobei der Bereich zwischen der Seitenwand des Schwingelementes und der Innenwand der Aufnahmekammer durch ein Dämpfungselement mit einem elastischen Werkstoff ausgefüllt ist. Das Dämp fungselement ist dabei als vorgefertigter Stopfen mit einer sich axial bis zu einem Grundkörper erstreckenden im Querschnitt ringförmigen Aufnahmenut zur Aufnahme der Seitenwand des Schwingelementes ausgebildet. Dieser Stopfen ist mit dem Schwingelement in die Aufnahmekammer eingesteckt und dort durch Preßsitz gehalten. Zwischen der membranartigen Bodenfläche des Schwingelementes beziehungsweise der Piezoscheibe und der Stirnfläche des Stopfenkerns ist eine Schaumstoffscheibe angeordnet. Der Stopfen selbst ist aus einem Silikonkautschuk hergestellt. Bei dem Gegenstand der DE-PS 38 26 799 wird eine ständige Dämpfung der die Ultraschallsendesignale er zeugenden und empfangenden Piezoscheibe mit Hilfe des Stopfens und der an der Piezoscheibe ständig anliegenden Schaumstoffscheibe erreicht. From DE-PS 38 26 799 an ultrasonic transducer of the type mentioned is known, which in particular for distance warning systems on motor vehicles with a support with an on is provided for a pot-shaped vibrating element, the one has circumferential side wall and on its Bo serving as a membrane the surface carries a piezo disc, the area between the side wall of the vibrating element and the inner wall of the receiving chamber through a Damping element is filled with an elastic material. The damper tion element is a prefabricated plug with an axially up to a base body extending in cross section annular receiving groove designed to receive the side wall of the vibrating element. This The plug is inserted into the receiving chamber with the vibrating element held there by press fit. Between the membrane-like bottom surface of the Vibrating element or the piezo disk and the end face of the A foam disc is arranged in the plug core. The stopper itself is made from a silicone rubber. In the subject of DE-PS 38 26 799 there is a constant attenuation of the ultrasonic transmission signals generating and receiving piezo disk with the help of the plug and the the piezo disc is constantly in contact with the foam disc.

Aus der DE-OS 33 47 442 ist eine weitere Einrichtung zur Abstandsmessung bekannt. Sie ist insbesondere für Kraftfahrzeuge mit mehreren elektroakusti schen Wandlern zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallsignalen vor gesehen. Sie verfügt ferner über einen elektrischen Generator zur Aktivierung dieser Wandler, einer Signalempfangsstufe für die von den Wandlern erfaßten Echosignale sowie einem Steuergerät zur Ansteuerung von Schaltelementen, über die der Wandler zeitlich nacheinander mit dem Generator beziehungswei se der Signalempfangsstufe verbindbar sind. Jedem Wandler ist dabei jeweils nur ein einziges Schaltelement zugeordnet und über dieses Schaltelement so wohl das Ausgangssignal des Generators als auch das vom Wandler empfan gene Echosignal übertragbar. Die Reihenfolge der Ansteuerung dieser Wand ler ist in Abhängigkeit von bestimmten Parametern veränderbar. Wird von einem Wandler ein Echosignal mit kurzer Laufzeit erfaßt, so wird dieser Wandler öfter angesteuert als die restlichen Wandler. Um eine kurze Nach schwingdauer zu erzielen, weisen die Wandler spezielle Maßnahmen zur Dämpfung auf. Ein topfförmiges Gehäuse aus Aluminium besitzt an seiner Stirnfläche einen membranartigen Abschnitt, auf dem eine Piezoscheibe fixiert ist. Das Gehäuse sitzt in einem Träger aus Kunststoff, an dem ein elektrischer Leitungsverbinder verrastbar ist. Der Wandler soll eine derartige Resonanzfre quenz aufweisen, daß auch noch größere Entfernungen meßbar sind. Um zu erreichen, daß die Nachschwingdauer des Wandlers möglichst klein ist, weist der Wandler einen Anschlußstift zu einem elektrischen Zuleitungsdraht im Randbereich der Piezoscheibe auf. Der Zuleitungsdraht ist also nicht mittig wie beim Stand der Technik an der Piezoscheibe befestigt. Da die Piezoscheibe im Randbereich mit kleinerer Amplitude schwingt, wird eine geringere Energie in den Zuleitungsdraht übertragen und dort gespeichert. Der Zuleitungsdraht ist außerdem dünn und flexibel ausgeführt.DE-OS 33 47 442 is a further device for distance measurement known. It is particularly suitable for motor vehicles with several electroacoustics transducers for transmitting and receiving ultrasonic signals seen. It also has an electrical generator for activation this converter, a signal reception stage for those detected by the converters Echo signals and a control unit for controlling switching elements, via which the converter or the generator one after the other se the signal reception stage are connectable. Each converter is included only assigned a single switching element and so on this switching element probably the output signal of the generator as well as that received by the converter gene echo signal can be transmitted. The order of control of this wall It can be changed depending on certain parameters. Will by a transducer detects an echo signal with a short transit time, this is Controlled converter more often than the other converters. To a short night to achieve oscillation duration, the transducers assign special measures Damping on. A pot-shaped housing made of aluminum has on it End face a membrane-like section on which a piezo disk is fixed is. The housing sits in a carrier made of plastic, on which an electrical Line connector can be locked. The converter is said to have such a resonance frequency quenz show that even larger distances can be measured. In order to achieve that the reverberation time of the converter is as short as possible the converter has a connector pin to an electrical lead wire in the Edge area of the piezo disc. The lead wire is not in the middle like attached to the piezo disk in the prior art. Since the piezo disc in the Edge area vibrates with a smaller amplitude, will have a lower energy in transfer the lead wire and save it there. The lead wire is also thin and flexible.

Verformungen dieses Zuleitungsdrahtes bei der DE-OS 33 47 442 sind nicht völlig vermeidbar. Deshalb wird zur Dämpfung dieser Zuleitungsdraht wenig stens in einem an die Piezoscheibe anschließenden Abschnitt in einen Schaumstoff eingebettet. Die Schwingungen der Piezoscheibe werden über den membranartigen Abschnitt auch auf das topfförmige Gehäuse übertragen. Um diese Gehäuseschwingungen zu dämpfen, wird das topfförmige Gehäuse oberhalb des Schaumstoffes mit einer speziellen Silikonmasse ausgegossen. Auch der Raum zwischen dem Gehäuse und dem Träger wird mit dieser Sili konmasse ausgegossen.Deformations of this lead wire in DE-OS 33 47 442 are not completely avoidable. Therefore little is used to dampen this lead wire at least in a section adjoining the piezo disc into one Foam embedded. The vibrations of the piezo disc are over also transfer the membrane-like section to the pot-shaped housing. In order to dampen these housing vibrations, the cup-shaped housing Poured out with a special silicone compound above the foam. The space between the housing and the carrier is also covered with this sili poured out.

Die Maßnahmen zur Dämpfung des Wandlerelementes sind sowohl bei dem Gegenstand der DE-PS 38 26 799 wie auch bei dem Gegenstand der DE-OS 33 47 442 mit erheblichen konstruktiven Arbeiten verbunden und erfordern einen großen Kostenaufwand bei der Herstellung. Darüber hinaus besitzen die Gegenstände der beiden vorgenannten Anmeldungen den Nachteil, daß durch das Vorsehen von Schaumstoffscheiben, die konstant auf einer Seite des Ultraschallwandlers für das Senden und Empfangen anliegen, eine ständige Dämpfung des Ultraschallwandlers sowohl beim Senden wie auch beim Emp fangen hervorrufen. Dies führt dazu, daß sowohl das Anwachsen des Sende signals des Ultraschallwandlers gedämpft wird und außerdem als eine noch sehr viel nachteiligere Maßnahme werden auch die schwachen reflektierten Sendesignale beim Empfangen durch die auf der einen Seite des Wandlers angeordneten Schaumstoffscheiben ständig bedämpft und so das Sendesignal zusätzlich verkleinert.The measures for damping the transducer element are both in the Subject of DE-PS 38 26 799 as well as the subject of DE-OS 33 47 442 associated with considerable constructive work and require a large cost in manufacturing. In addition, the Objects of the two aforementioned applications have the disadvantage that the provision of foam discs that are constantly on one side of the Ultrasound transducers for sending and receiving are a constant Damping the ultrasonic transducer both when sending and when emp catch evoke. This causes both the growth of the broadcast Signals of the ultrasonic transducer is damped and also as a still the weaker will also reflect the much more disadvantageous measure Transmit signals when received by the one side of the transducer arranged foam discs constantly dampened and so the transmission signal additionally reduced.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen für die Massenferti gung geeigneten, einfachen und preiswerten Ultraschallwandler zur Abstands messung der eingangs genannten Art zu schaffen, der dabei mit dem gleichen Ultraschallwandlerelement sendet und empfängt, und der insbesondere unter Beibehaltung einer maxima len Reichweite des Meßbereiches eine Minimierung der Totzeit ermöglicht und damit eine kleine Totzeit des Ultraschallwandlers aufweist, der auch die Mes sung möglichst geringer Abstände erlaubt, mit dem sich ferner eine ständige Dämpfung des Ultraschallwandlerelementes während der Aussendung der Ultraschallsendesignale verhindern läßt und der nur einen kleinen Platzauf wand benötigt. The invention is therefore based on the object, one for mass production suitable, simple and inexpensive ultrasonic transducers for distance To create measurement of the type mentioned, with the same ultrasonic transducer element sends and receives, and in particular while maintaining a maximum len range of the measuring range enables a minimization of the dead time and thus has a short dead time of the ultrasonic transducer, which also measures allowed as small distances as possible, with which there is also a constant Damping the ultrasonic transducer element during the transmission of the Prevents ultrasonic transmission signals and only a small space wall needed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 dazu angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 10 gekennzeichnet.This object is achieved by the in the characterizing Part of claim 1 specified features solved. Beneficial Developments of the subject matter of the invention are in the features of Subclaims 2 to 10 marked.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß ein Ultraschallwand lerelement vorgesehen ist, das während der Zeitdauer der Aussendung der Ultraschallsignale völlig frei und unbedämpft schwingt. Die Dämpfung des Ultraschallwandlerelementes bei Abschluß der Zeitdauer der Aussendung der Ultraschallsendesignale erfolgt durch ein aktives und selbst bewegliches Dämpfungsglied, das dem Ultraschallwandlerelement mit einem Abstand zuge ordnet ist. Zu diesem Zweck ist das Dämpfungsglied mit seinem in dem Wand lergehäuse verankerten Ende dem Ultraschallwandlerelement starr und mit einem derartigen Abstand unmittelbar benachbart zugeordnet, daß das Dämp fungsglied während der Abstrahlung der Ultraschallsendesignale das Ultra schallwandlerelement nicht berührt. Mit Beginn des Ausschwingens der Ultra schallsendesignale wird aufgrund eines Steuerbefehles das freie Ende des beweglichen Dämpfungsgliedes eine Bewegung in Richtung des Ultraschall wandlerelementes bis zu seiner Berührung ausführen. Mit dem Abschluß der Dämpfung des Ultraschallwandlerelementes wird das freie Ende des Dämp fungsgliedes wieder von dem Ultraschallwandlerelement abgehoben und be wegt sich in seine Ausgangsstellung zurück. Das Dämpfungsglied ist dazu bei spielsweise in Form eines verstellbaren Armes ausgeführt. Aufgrund des akti ven und sich selbst bewegenden Dämpfungsgliedes kann die Dauer der von dem Dämpfungsglied auf das Ultraschallwandlerelement ausgeübten Zeit spanne der Dämpfung mittels der elektronischen Steuerschaltung beliebig ver ändert werden. Nach der Beendung der Dämpfung des Wandlerelementes durch das Dämpfungsglied wird das gleiche Wandlerelement auf Empfangsbe reitschaft geschaltet, so daß es die von dem bestrahlten Objekt reflektierten Sendesignale aufnehmen kann, wobei diese Signale dann in der elektroni schen Auswertungsschaltung weiterverarbeitet werden. Die Konstruktion mit einem aktiven und sich selbst bewegenden Dämpfungsglied erlaubt es, die Tot zeit auf ein Minimum zu verringern, das heißt sehr klein zu machen, die sonst erforderlich wäre, bis die hohen Amplituden des Ultraschallsendesignals ab geklungen sind auf die kleinen Amplituden, die das vom Objekt reflektierte Ultraschallsendesignal auf das Ultraschallwandlerelement überträgt. Eine Minimierung der Totzeit zwischen Senden und Empfangen des Ultraschall wandlerelementes ermöglicht auch die Messung möglichst geringer Abstände zwischen dem zu messenden Objekt und dem Meßgerät. Das Medium in dem Raum, der sich zwischen dem mit Abstand zu dem Ultraschallwandlerelement angeordneten Dämpfungsglied befindet, weist dabei eine vernachlässigbar kleine Dämpfungswirkung aus, beispielsweise indem als Medium Luft gewählt wird. Da während des Aussendens der Ultraschallsendeimpulse das Ultra schallwandlerelement nicht bedämpft wird, können sich auch die Ultraschall sendesignale ohne jede Bedämpfung schneller aufbauen, insbesondere findet aber auch keine Bedämpfung des Ultraschallwandlerelementes statt, wenn es die im Vergleich zu dem Ultraschallsendesignal kleinen Amplituden des reflek tierten Sendesignals aufzunehmen hat. Dadurch wird eine wesentliche Verbes serung der Empfindlichkeit des Ultraschallwandlers erreicht, was bei dem Stand der Technik durch die passive Bedämpfung mit Schaumstoff, der an einer Seite des Ultraschallwandlerelementes ständig anliegt, nicht erreichbar ist. Darüber hinaus ist auch der Platzbedarf für den erfindungsgemäßen Ultra schallwandler gering, weil einmal nur ein einziges Ultraschallwandlerelement für das Aussenden und Empfangen der Ultraschallsignale benötigt wird und weil zum anderen auch die Baugröße des Ultraschallwandlers dadurch klein gehalten werden kann, daß die räumlichen Abmessungen und die flächenmä ßige Ausdehnung des Dämpfungsgliedes nur einen Bruchteil der entsprechen den Abmessungen des Ultraschallwandlerelementes ausmacht. Eine Verbesse rung der Dämpfungswirkung auf das Ultraschallwandlerelement nach Abschluß der Sendezeitdauer kann auch dadurch erreicht werden, daß das bewegliche Dämpfungsglied an seinem freien Ende mit einer Dämpfungsmasse ausgestat tet ist, so daß bei Berührungen des Ultraschallwandlerelementes durch das Dämpfungsglied eine besonders wirksame Dämpfung möglich wird.The advantages of the invention are in particular that an ultrasonic wall lerelement is provided, which during the period of transmission of the Ultrasonic signals vibrate completely freely and undamped. The damping of the Ultrasonic transducer element at the end of the period of transmission of the Ultrasonic transmission signals are carried out by an active and self-moving Attenuator that the ultrasonic transducer element with a distance is arranged. For this purpose the attenuator is in the wall with its End anchored rigidly and with the ultrasonic transducer element immediately adjacent to such a distance that the damper the ultra during the emission of the ultrasonic transmission signals sound transducer element not touched. With the start of the decline of the Ultra sound transmission signals is due to a control command, the free end of movable attenuator a movement in the direction of the ultrasound Execute converter element until it touches. With the completion of the Damping the ultrasonic transducer element becomes the free end of the damper tion member again lifted from the ultrasonic transducer element and be moves back to its starting position. The attenuator is at for example in the form of an adjustable arm. Due to the acti ven and self-moving attenuator, the duration of the attenuator on the ultrasonic transducer element time span of damping by means of the electronic control circuit any ver be changed. After the damping of the converter element has ended by the attenuator, the same transducer element is on receive switched on so that it reflected from the irradiated object Can record broadcast signals, these signals then in the electronic be processed further evaluation circuit. The construction with an active and self-moving attenuator allows the dead To reduce time to a minimum, that is to make it very small, which otherwise would be required until the high amplitudes of the ultrasound transmission signal decrease sounded on the small amplitudes that the reflected from the object Transmits ultrasonic transmission signal to the ultrasonic transducer element. A Minimize the dead time between sending and receiving the ultrasound transducer element also enables the measurement of the smallest possible distances between the object to be measured and the measuring device. The medium in which Space that is between the distance from the ultrasonic transducer element arranged attenuator, has a negligible small damping effect, for example by choosing air as the medium becomes. Since the Ultra the transducer element is not damped, the ultrasound can also Build up transmit signals faster without any attenuation, especially finds but also no damping of the ultrasonic transducer element instead when it the small amplitudes of the reflec in comparison to the ultrasound transmission signal has to record transmission signal. This becomes an essential verb achieved the sensitivity of the ultrasonic transducer, which is what State of the art through passive damping with foam one side of the ultrasonic transducer element is constantly in contact, cannot be reached is. In addition, the space required for the Ultra according to the invention low sound transducer, because once only a single ultrasonic transducer element is required for the transmission and reception of the ultrasonic signals and because on the other hand the size of the ultrasonic transducer is also small can be kept that the spatial dimensions and the area ßige expansion of the attenuator correspond to only a fraction of the the dimensions of the ultrasonic transducer element. An improvement tion of the damping effect on the ultrasonic transducer element after completion the transmission period can also be achieved in that the movable Attenuator at its free end equipped with a damping mass is tet, so that when touching the ultrasonic transducer element by Attenuator a particularly effective damping is possible.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel und von Zeichnungen näher erläutert.The invention based on an embodiment and explained in more detail by drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 in Prinzip- und Teildarstellung einen Ultraschallwandler zur Entfernungsmessung nach der Erfindung, Fig. 1 in Prinzip- and partial view of an ultrasonic transducer for distance measurement according to the invention,

Fig. 2 ein Diagramm mit den Amplituden und dem Zeitverlauf eines Ultraschallsendesignals beim Ausschwingen des Signals nach Beendigung der Ausstrahlung des Sendesignals und Fig. 2 is a diagram with the amplitudes and the time course of an ultrasonic signal at the end of decay of the signal after completion of the broadcast of the transmission signal and

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung des zeitlichen Ablaufes und der Arbeits weise des erfindungsgemäßen Ultraschallwandlers zwischen Aussendung und Dämpfung des Ultraschallsendesignals und dem Empfang des reflektierten Sendesignals. Fig. 3 is a schematic diagram of the timing and the working way of the ultrasonic transducer according to the invention between transmission and damping of the ultrasonic transmission signal and the reception of the reflected transmission signal.

Der erfindungsgemäße Ultraschallwandler zur Abstandsmessung geht davon aus, daß das Ultraschallwandlerelement selbst sowohl als Ultraschallsender wie auch als Ultraschallempfänger arbeitet. Aus Fig. 1 ist ein derartiges Ultra schallwandlerelement 1 ersichtlich. Das Ultraschallwandlerelement ist in ein Ultraschallwandlergehäuse 2 eingebaut. Ferner ist zu bemerken, daß in Fig. 1 und 3 lediglich Prinzip- und Teildarstellungen des erfindungsgemäßen Ultra schallwandlers zur Entfernungsmessung gezeigt sind, aus Gründen der Über sichtlichkeit wurden nur die für die Erfindung wesentlichen Teile dargestellt. So ist auch das Ultraschallwandlergehäuse 2 nur in seinem für den erfindungsge mäßen Ultraschallwandler wesentlichen Teil, nicht jedoch komplett dargestellt. Ultraschallwandlerelemente, die gleichzeitig senden und reflektierte Ultra schallsendesignale empfangen können, sind bekannt, sie können aus jedem für einen derartigen Ultraschallwandler und seine Funktion geeigneten Material aufgebaut sein. Während der Aussendung der Ultraschallsendesignale schwingt das Ultraschallwandlerelement 1 völlig frei, das heißt es ist völlig un bedämpft. Die Schwingungen der Ultraschallsendesignale können sich deshalb schnell und unbedämpft aufbauen, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Mit dem Abschluß der Aussendung der Ultraschallsendeimpulse beginnt das Ultra schallwandlerelement 1 auszuschwingen, wie dies ebenfalls aus Fig. 2 ersicht lich ist. Die Sendeenergie beziehungsweise die Steuerung der Ultraschallsen designale erfolgt mit elektrischen Anschlüssen 3 des Ultraschallwandlerele mentes 1, die zu einer in der Zeichnung und Beschreibung nicht näher be schriebenen elektronischen Steuer- und Auswertungsschaltung führen. Neben der Zuführung der Sendeimpulse über die elektrischen Anschlüsse 3 erfolgt auch die Übertragung der reflektierten Ultraschallsendesignale von dem Ultra schallwandlerelement 1 in die elektronische Auswertungsschaltung über die elektrischen Anschlüsse 3. Würde man nach Abbruch der Sendesignale das Ultraschallwanderelementes 1 ungedämpft ausschwingen lassen, so würde der Ultraschallwandler in der Zeitspanne, bis sich das Sendesignal auf die Ampli tudengröße der reflektierten Sendesignale verringert hat, keine Entfernungs messungen vornehmen können. Um das Nachschwingen des Ultraschallwand lerelementes zu verkürzen, ist deshalb zur Dämpfung des Ultraschallwandler elementes 1 ein aktives und selbst bewegliches Dämpfungsglied 4 vorgesehen. Das Dämpfungsglied 4 ist dazu mit seinem in dem Ultraschallwandlerge häuse 2 verankerten einen Ende (5) dem Ultraschallwandlerelement 1 starr und mit einem derartigen Abstand unmittelbar benachbart zugeordnet, daß das Dämpfungsglied 4 während der Abstrahlung der Ultraschallsendesignale das Ultraschallwandlerelement 1 nicht berührt.The ultrasonic transducer for distance measurement according to the invention assumes that the ultrasonic transducer element itself works both as an ultrasonic transmitter and as an ultrasonic receiver. From Fig. 1 such an ultrasonic transducer element 1 can be seen. The ultrasonic transducer element is installed in an ultrasonic transducer housing 2 . It should also be noted that in Fig. 1 and 3 only schematic and partial representations of the ultrasonic transducer according to the invention for distance measurement are shown, for reasons of clarity only the parts essential to the invention were shown. Thus, the ultrasonic transducer housing 2 is only shown in its essential part for the ultrasonic transducer according to the invention, but not completely. Ultrasonic transducer elements that can simultaneously transmit and receive reflected ultrasound transmission signals are known; they can be constructed from any material suitable for such an ultrasonic transducer and its function. During the transmission of the ultrasound transmission signals, the ultrasound transducer element 1 vibrates completely freely, that is, it is completely undamped. The vibrations of the ultrasonic transmission signals can therefore build up quickly and undamped, as can be seen from FIG. 2. With the completion of the transmission of the ultrasonic transmission pulses, the ultrasound transducer element 1 begins to oscillate, as is also evident from FIG. 2. The transmission energy or the control of the ultrasound designale is carried out with electrical connections 3 of the Ultrasonic converter element 1 , which lead to an electronic control and evaluation circuit not described in the drawing and description. In addition to supplying the transmission pulses via the electrical connections 3 , the reflected ultrasound transmission signals are also transmitted from the ultrasound transducer element 1 into the electronic evaluation circuit via the electrical connections 3 . If the ultrasonic transducer element 1 were to swing out undamped after the transmission signals were interrupted, the ultrasonic transducer would not be able to make any distance measurements in the period until the transmission signal has reduced to the amplitude of the reflected transmission signals. In order to shorten the resonance of the ultrasonic transducer element, an active and self-movable attenuator 4 is therefore provided for damping the ultrasonic transducer element 1 . The attenuator 4 is thereto with its housing in the Ultraschallwandlerge 2 anchored associated with the ultrasonic transducer element 1 rigidly and directly adjacent to such a distance that the damping member 4 does not touch the ultrasonic transducer element 1 during the emission of the ultrasonic transmitting signals one end (5).

Da das Dämpfungsglied 4 also zu dem Ultraschallwandlerelement 1 beabstan det liegt, befindet sich in dem Zwischenraum 6 zwischen dem Ultraschallwand lerelement 1 und dem Dämpfungsglied 4 ein Medium, das nur eine vernach lässigbar kleine Dämpfungswirkung besitzt, also beispielsweise das Medium aus Luft besteht. Es kann jedoch auch jedes andere Medium verwendet wer den, das nur eine sehr kleine Dämpfungswirkung oder gar keine aufweist. An dem dem im Wandgehäuse verankerten Ende 5 entgegengesetzten freien En de 7 des beweglichen Dämpfungsgliedes 4 ist das Dämpfungsglied mit einer Dämpfungsmasse 8 ausgestattet. Die Dämpfungsmasse 8 steht dem Ultra schallwandlerelement 1, auf der der Sende- und Empfangsrichtung 9 abge wandten Seite 10 mittig gegenüber. Die der Mitte des Ultraschallwandlerele mentes 1 gegenüberliegende Dämpfungsmasse 8 bewirkt bei Berührung des Ultraschallwandlerelementes 1 in seinem am stärksten schwingenden Bereich, nämlich in der Mitte, ein schnelles Absterben der Nachschwingungen des Ultraschallwandlerelementes nach Abschalten der Sendeenergie. Die räumli chen Abmessungen des Dämpfungsgliedes 4 und auch die flächenmäßige Ausdehnung des Dämpfungsgliedes beträgt nur einen Bruchteil der entspre chenden Abmessungen des Ultraschallwandlerelementes 1. Durch die geringe Masse des Dämpfungsgliedes und auch durch seine minimal gehaltene flä chenmäßige Ausdehnung ist einmal ein schnelles Bewegen des Dämpfungs gliedes 4 mit seinem feinen Ende 7 von der Masse her und auch von der Dämpfungswirkung durch das zu durchquerende Medium in den Zwischen raum 6 möglich. Die Dämpfungsmasse 8 kann beispielsweise aus Schaumstoff oder aus jedem anderen Dämpfungsmaterial bestehen, das für die rasche Dämpfung und damit das schnelle Abklingen der Schwingungen des Ultra schallwandlerelementes 1 während der Ausschwingphase geeignet ist. Das Dämpfungsglied selbst kann beispielsweise mit einem Piezokristall realisiert werden, indem nach Ende der Aussendung der Sendesignale durch ein ent sprechend ausgelegtes Dämpfungsglied 4 aus Piezokristall das freie Ende 7 gegen das noch ausschwingende Ultraschallwandlerelement 1 gedrückt wird und somit eine sofortige und rasche Dämpfung des Ultraschallwandlerelemen tes ermöglicht. Als Material für das Dämpfungsglied 4 können jedoch auch alle anderen Materialien verwendet werden, die geeignet sind, schnelle Bewegun gen des Dämpfungsgliedes 4 in Form eines verstellbaren Armes in Richtung auf das Ultraschallwandlerelement 1 hin durchzuführen.Therefore, since the damping member 4 is beabstan det to the ultrasonic transducer element 1, is located in the space 6 between the ultrasonic wall lerelement 1 and the attenuator 4 is a medium which only has a vernach lässigbar little damping effect, so for example, the medium comprises air. However, any other medium can be used who has only a very small damping effect or none at all. At the end 5 anchored in the wall housing free En de 7 of the movable attenuator 4 , the attenuator is equipped with a damping mass 8 . The damping mass 8 is the ultra sound transducer element 1 , on the side facing the transmitting and receiving direction 9 abge 10 opposite. The center of the Ultraschallwandlerele mentes 1 opposite damper mass 8 causes the touch of the ultrasonic transducer element 1 in its oscillating most region, namely in the middle, a rapid death of the ringing of the ultrasonic transducer element after switching off the transmission power. The spatial dimensions of the attenuator 4 and the areal expansion of the attenuator is only a fraction of the corresponding dimensions of the ultrasonic transducer element 1 . Due to the low mass of the attenuator and also by its minimal area-like expansion, a quick movement of the attenuator 4 with its fine end 7 is possible from the mass and also from the damping effect by the medium to be traversed into the space 6 . The damping mass 8 can for example consist of foam or any other damping material that is suitable for the rapid damping and thus the rapid decay of the vibrations of the ultrasonic transducer element 1 during the swing-out phase. The attenuator itself can be realized, for example, with a piezo crystal by pressing the free end 7 against the still swinging ultrasonic transducer element 1 after the transmission of the transmission signals by an appropriately designed attenuator 4 made of piezo crystal and thus enables immediate and rapid attenuation of the ultrasonic transducer element . As a material for the attenuator 4 , however, all other materials can be used, which are suitable to carry out fast movements of the attenuator 4 in the form of an adjustable arm in the direction of the ultrasonic transducer element 1 .

Nachstehend soll nunmehr auf die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Ultra schallwandlers eingegangen werden. In Fig. 3 ist eine Prinzipdarstellung des zeitlichen Ablaufes und der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Ultraschall wandlers zwischen der Aussendung und Dämpfung der Ultraschallsendesigna le und dem Empfang der reflektierten Sendesignale gezeigt. Bei der Darstel lung der Fig. 3 handelt es sich um eine Skizze, die die Zeitverhältnisse des Ablaufes an dem Ultraschallwandlerelement lediglich grundlegend wiedergibt. Es handelt sich um keine proportionale Darstellung. Es schwingen die Sende signale 14 für die Dauer 11 der Aussendung der Sendesignale. Die anschlie ßende Dämpfungszeitspanne ist mit 12 bezeichnet, nach Beendigung der Dämpfung beginnt die Empfangszeit 13 für die reflektierten Sendesignale 15. Die Größe der Amplituden des Ultraschallsendesignals 14 und der reflektierten Ultraschallsendesignale 15 wird nicht proportional den realen Amplituden dar gestellt. Eine in der Zeichnung nicht dargestellte und in der Beschreibung nicht näher beschriebene, also dem Stand der Technik entnommene elektronische Steuer- und Auswertungsschaltung steuert die Dauer 11 der Aussendung der Ultraschallsignale, die Zeitspanne 12 der Dämpfung und schließlich den Be ginn 13 und die Dauer der Empfangszeit für die Reflektierung. Die Dauer der von dem Dämpfungsglied 4 auf das Ultraschallwandlerelemente ausgeübten Zeitspanne 12 der Dämpfung ist mittels der nicht dargestellten elektronischen Steuerschaltung veränderbar ausgeführt. So kann die Dämpfung des Ultra schallwandlerelementes 1 den jeweiligen konstruktiven Anforderungen oder den Erfordernissen der jeweiligen Anwendung angepaßt werden. Die Steue rung des Dämpfungsgliedes 4 erfolgt über die elektrischen Anschlüsse 17.The operation of the ultrasonic transducer according to the invention will now be discussed below. In Fig. 3 is a schematic representation of the timing and operation of the ultrasonic transducer according to the invention between the transmission and damping of the Ultrasonicendesigna le and the reception of the reflected transmission signals is shown. When depicting the lung Fig. 3 is a sketch only fundamentally represents the time relationships of the sequence to the ultrasonic transducer element. It is not a proportional representation. The transmission signals 14 vibrate for the duration 11 of the transmission of the transmission signals. The subsequent attenuation period is denoted by 12 ; after the attenuation has ended, the reception time 13 for the reflected transmission signals 15 begins. The size of the amplitudes of the ultrasound transmission signal 14 and the reflected ultrasound transmission signals 15 is not proportional to the real amplitudes. An electronic control and evaluation circuit, not shown in the drawing and not described in detail in the description, that is to say taken from the prior art, controls the duration 11 of the transmission of the ultrasound signals, the time period 12 of the damping and finally the start 13 and the duration of the reception time for reflection. The duration of the time period 12 of the damping exerted by the attenuator 4 on the ultrasonic transducer elements can be changed by means of the electronic control circuit, not shown. So the damping of the ultrasonic transducer element 1 can be adapted to the respective design requirements or the requirements of the respective application. The control of the attenuator 4 takes place via the electrical connections 17th

Die nicht dargestellte Steuerelektronikschaltung ist derart ausgelegt, daß mit Ende der Aussendung der Ultraschallsendesignale 14 und damit mit Beginn des Ausschwingens des Ultraschallwandlerelementes das freie Ende 7 des beweglichen Dämpfungsgliedes 4 eine Bewegung 16 in Richtung des Ultra schallwandlerelementes 1 bis hin zu dessen Berührung ausführt. Nach Ablauf der Dämpfungszeitspanne und damit dem Abschluß der Dämpfung des Ultra schallwandlerelementes 1 liegt zum einen das freie Ende 7 des Dämpfungs gliedes 4 das Ultraschallwandlerelement 1 frei und bewegt sich dazu von dem Ultraschallwandlerelement weg in seine Ausgangsstellung zurück. Mit Ablauf des Dämpfungszeitraumes 12 wird zum anderen der Beginn 13 des Empfan gens von reflektierten Ultraschallsendesignalen 15 ausgelöst und eine ent sprechende Verarbeitung der empfangenen Signale in der Auswertungselek tronikschaltung durchgeführt. Das Dämpfungsglied 4 ist also während der Aus sendung der Ultraschallsendesignale von dem Ultraschallwandlerelement 1 entkoppelt und wird mit dem Beginn der Ausschwingphase an das Ultraschall wandlerelement angekoppelt und bedämpft es damit. Dadurch wird das Nach schwingen des Ultraschallwandlerelementes 1 stark verkürzt. Durch die Ver kürzung der Dämpfungszeitspanne des Ultraschallwandlerelementes ist es unter Beibehaltung einer maximalen Reichweite des Meßbereiches des Ultra schallwandlers möglich, eine sehr geringe Totzeit zu erreichen und damit eine Abstandsmessung bei geringen Abständen zwischen dem Ultraschallwandler und dem Objekt zu ermöglichen. Es ist nur ein Ultraschallwandlerelement für das Senden beziehungsweise Empfangen der Ultraschallsendesignale bezie hungsweise der reflektierten Ultraschallsendesignale erforderlich und das Ultraschallwandlerelement wird während des Sendens der Ultraschallsende signale und auch was noch viel wesentlicher ist, während des Empfangs der weit schwächeren reflektierten Ultraschallsendesignale nicht bedämpft. Der erfindungsgemäße Ultraschallwandler läßt sich aufgrund der geringen Totzeit beziehungsweise der kleinen noch meßbaren Abstände, beispielsweise als Einparkhilfe für Kraftfahrzeuge, als Abstandssensor in Fertigungsautomatisie rung, als Abstandssensor für fahrerlose Transportsysteme und Serviceroboter und als Sensor für die Erfassung von Bewegungsvorgängen in der Medizin technik einsetzen. Aufgrund des aktiven und selbst beweglichen Dämpfungs gliedes 4 wird die Ausschwingphase des Ultraschallwandlerelementes 1 stark verkürzt und der Beginn 13 des Empfangs der reflektierten Ultraschallsignale kann wesentlich früher erfolgen als es bei den Ultraschallwandlern nach dem Stand der Technik möglich ist.The control electronics circuit, not shown, is designed such that with the end of the transmission of the ultrasonic transmission signals 14 and thus with the start of the oscillation of the ultrasonic transducer element, the free end 7 of the movable attenuator 4 executes a movement 16 in the direction of the ultrasonic transducer element 1 up to its contact. After expiry of the damping period and thus the completion of the damping of the ultrasonic transducer element 1 , the free end 7 of the damping member 4, the ultrasonic transducer element 1 is free and moves back from the ultrasonic transducer element to its initial position. At the end of the damping period 12 , on the other hand, the start 13 of the reception of reflected ultrasound transmission signals 15 is triggered and a corresponding processing of the received signals is carried out in the evaluation electronics circuit. The attenuator 4 is therefore decoupled from the ultrasound transducer element 1 during the transmission of the ultrasound transmission signals and is coupled to the ultrasound transducer element at the beginning of the decay phase and thus dampens it. As a result, the oscillation of the ultrasonic transducer element 1 is greatly shortened. By shortening the damping period of the ultrasonic transducer element, it is possible, while maintaining a maximum range of the measuring range of the ultrasonic transducer, to achieve a very short dead time and thus to enable a distance measurement at short distances between the ultrasonic transducer and the object. Only one ultrasound transducer element is required for the transmission or reception of the ultrasound transmission signals or the reflected ultrasound transmission signals, and the ultrasound transducer element is not attenuated during the transmission of the ultrasound transmission signals and, more importantly, during the reception of the far weaker reflected ultrasound transmission signals. The ultrasonic transducer according to the invention can be used due to the short dead time or the small, yet measurable distances, for example as a parking aid for motor vehicles, as a distance sensor in production automation, as a distance sensor for driverless transport systems and service robots and as a sensor for detecting movement processes in medical technology. Due to the active and self-movable damping member 4 , the swing-out phase of the ultrasonic transducer element 1 is greatly shortened and the start 13 of the reception of the reflected ultrasonic signals can take place much earlier than is possible with the ultrasonic transducers according to the prior art.

BezugszeichenlisteReference list

1 Ultraschallwandlerelement
2 Ultraschallwandlergehäuse
3 elektrische Anschlüsse des Ultraschallwandlerelementes
4 Dämpfungsglied
5 Im Wandlergehäuse verankertes Ende des Dämpfungsgliedes
6 Zwischenraum
7 freies Ende des Dämpfungsgliedes
8 Dämpfungsmasse
9 Sende- und Empfangsrichtung
10 Seite des Ultraschallwandlerelementes
11 Dauer der Ultraschallsendesignale
12 Dämpfungszeitspanne
13 Beginn des Empfangs für vom Objekt reflektierte Ultraschallsende signale
14 Ultraschallsendesignale
15 reflektierte Ultraschallsendesignale
16 Bewegung in Richtung des Ultraschallwandlerelementes
17 elektrische Anschlüsse für das Dämpfungsglied 1 ultrasonic transducer element
2 ultrasonic transducer housings
3 electrical connections of the ultrasonic transducer element
4 attenuator
5 End of the attenuator anchored in the converter housing
6 space
7 free end of the attenuator
8 damping mass
9 Sending and receiving direction
10 side of the ultrasonic transducer element
11 Duration of the ultrasonic transmission signals
12 damping period
13 Start of reception for ultrasonic transmission signals reflected by the object
14 ultrasonic transmission signals
15 reflected ultrasonic transmission signals
16 movement in the direction of the ultrasonic transducer element
17 electrical connections for the attenuator

Claims

1. Ultrasonic transducer for distance measurement, the ultrasonic transducer part itself works both as an ultrasonic transmitter and as an ultrasonic receiver and is arranged in a transducer housing in which damping is provided on the side of the ultrasonic transducer part facing away from the transmission and reception direction, the damping of the ultrasonic transducer part by mechanical pressure he follows the transducer, and an electronic circuit for the generation and evaluation of the ultrasonic signals is present, characterized in that an ultrasonic transducer element ( 1 ) of the ultrasonic transducer part for transmitting the ultrasound transmission signals is arranged without damping and vibrates without steaming, that a damping element of the ultrasonic transducer Active and self-movable attenuator ( 4 ) is provided and the ultrasonic transducer element ( 1 ) with from was assigned and that an electronic control and evaluation circuit is provided, which the duration ( 11 ) the transmission of the ultrasonic transmission signals, the time period ( 12 ) of the damping and finally the beginning ( 13 ) and the duration of the reception time for reflected ultrasonic transmission signals regulates and causes the movable attenuator ( 4 ) to dampen the swinging out of the ultrasonic transducer element ( 1 ) touched.

2. Ultrasonic transducer according to claim 1, characterized in that the attenuator ( 4 ) with its anchored in the transducer housing ( 2 ) one end ( 5 ) is rigidly associated with the ultrasonic transducer element ( 1 ) and with such a distance that the attenuator ( 4 ) does not touch the ultrasonic transducer element ( 1 ) during the emission of the ultrasonic transmission signals.

3. Ultrasonic transducer according to one of claims 1 to 2, characterized in that the movable attenuator ( 4 ) with the start of the decay of the ultrasonic transmission signals in the direction of the ultrasonic transducer element ( 1 ) until its free end ( 7 ) touches the ultrasonic transducer element ( 1 ) is moved and that with the completion of the damping of the ultrasonic transducer element ( 1 ) the free end ( 7 ) of the attenuator ( 4 ) of the ultrasonic transducer element ( 1 ) is moved back into its starting position and the start ( 13 ) of the reception of reflected ultrasonic transmission signals is triggered is.

4. Ultrasonic transducer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the attenuator ( 4 ) is designed in the form of an adjustable arm.

5. Ultrasonic transducer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the duration of the damping member ( 4 ) on the ultrasonic transducer element ( 1 ) time period ( 12 ) of the damping by means of the electronic control circuit is variable.

6. Ultrasonic transducer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the movable attenuator ( 4 ) at its free end ( 7 ) is equipped with a damping mass ( 8 ) and that this damping mass ( 8 ) the ultrasonic transducer element ( 1 ) on the the transmitting and receiving direction ( 9 ) facing away from the side ( 10 ) in the middle.

7. Ultrasonic transducer according to one of claims 1 to 6, characterized in that the spatial dimensions and the areal extent of the attenuator ( 4 ) carry only a fraction of the corresponding dimensions of the ultrasonic transducer element ( 1 ) be.

8. Ultrasonic transducer according to one of claims 1 to 7, characterized in that a medium is used as the medium in the space ( 6 ) between the ultrasonic transducer element ( 1 ) and the attenuator ( 4 ), which has a negligibly small damping effect.

9. Ultrasonic transducer according to claim 8, that the medium in the intermediate space ( 6 ) consists of air.

10. Ultrasonic transducer according to one of claims 1 to 9, characterized characterized in that the attenuator is made of piezo crystal.