DE2046901B2 - Piezoelektrischer wandler - Google Patents
Piezoelektrischer wandlerInfo
- Publication number
- DE2046901B2 DE2046901B2 DE19702046901 DE2046901A DE2046901B2 DE 2046901 B2 DE2046901 B2 DE 2046901B2 DE 19702046901 DE19702046901 DE 19702046901 DE 2046901 A DE2046901 A DE 2046901A DE 2046901 B2 DE2046901 B2 DE 2046901B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- disc
- piezoelectric
- frame
- transducer
- disk
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 10
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 5
- 239000005041 Mylar™ Substances 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 101100400378 Mus musculus Marveld2 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/05—Holders; Supports
- H03H9/09—Elastic or damping supports
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
- H04R31/003—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor for diaphragms or their outer suspension
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Description
Herstellung eines gleichzeitig als Membran wirkenden ^elektrischen Wandlers gemäß einer Ausfüh-Junesform
der Erfindung ersichtlich ist, ' F i » 2 eine perspektivische Ansicht des gemäß
F jg !hergestellten fertigen Wandlers,
jjj nach Eingestellten Wandlers er-
xo
F i5 eine Draufsicht des gleichzeitig als Membr;n
wirkenden Wandlers nach den F i g. 2, 3 und 4, n Hand derer die Wirkungsweise des Wandlers er-
IaU F7Tl vpische Ansp,echkurven, aus der die rieh-,Jn
Parameter des gleichzeitig als Membran wir-Uden Wandlers bestimmbar sind und
Fi,8 einen Teilschni« einer weiteren Ausfüh-
fErffT
weiter erhitzt, so daß sie sich auf eine Temperatur unterhalb des Curie-Punktes abkühlen kann. Wird
die Polarisation der keramischen Scheibe durch das letztgenannte Verfahren herbeigeführt, so kann ein
kleineres elektrisches Feld zur Anwendung kommen, wobei auch die Einwirkungszeit
Während der Einwirkung des
Während der Einwirkung des
elektrischen Feldes auf die Sche.^
durch einen geeigneten Klebstoff, wie beispielsweise ein Klebstoff auf Epoxydharzbasis, in die durch die
Flächen 14 und 15 im metallischen Ring 13 gebildete Nut eingeklebt. Diesem Klebstoff wird die Mnolichkeit
gegeben, auszuhärten. Nachdem der ausgehärtet ist, wird das Gewicht entfernt und
polarisierende Gleichfeld abgeschaltet. D<*r Ki<»h<
auf Epoxydharzbasis bildet eine feste
·--■--_ j n„„,i War QHipihp 10 und £
rndaerFfgT die eine teilweise £e<chnittent
Seitenansicht darstellt, ist ein VerfaUen^ur Her- *»
«ellung eines gleichzeitig als Membran wirkenden piioelektrischen Wandlers erläuterbar. Eine kreis-Ermi-e
piezoelektrische Scheibe 10 aus geeignetem {ÄtSlinem Material, wie beispielsweise Barium-[,.anat.
wird auf beiden Hauptflä hen zur Bildung ν,η Elektroden 11 und 12 mit leitenden Schichten
-deckt Diese leitenden Schichten können in geeig- \Z^ Weise, beispielsweise auf galvanischem Wege,
".roh Katodenzerstäubung oder durch Aufstreichen
iuf die Scheibe bzw. PIaUe 10 aufgebracht werden.
Der Durchmesser der Scheibe 10 ist wesentlich grör.,r
als ihre Dicke; diese relativen Abmessungen sind -doch in Fig. 1 nicht maßstabsgerecht dargestellt,
i,m die Zemente des Wandlers klarer hervortreten zu ^
ssrrji
SXS? gehalten U * unter de rjinwi,
tang des Gewichts erzeugt wujde De^ au diese
Weise erhaltene Wandler welcner gleit b
Membran wirken kann ist « ι S-2 dar^es eilt
Per gleichze.t.g als Membran wrkendepiezoeWK
trische Wandler nach den Fig. 1 und 2 kann Λτejl
an Luft ^^ JÄjeiektrisch Scheibe
polykristallin keramisch^;£°β1*"3^
10 dünn genug gemacht ^
die Impedanz klem genug $^ Impedanz-Anpassung an ^ ™ ge _
die Impedanz klem genug $^ Impedanz-Anpassung an ^ ™ ge _
mit können tonfrequente Vibrationen junter ^Vcrwen
dung von Verstärkern wie f^^^^ nen Radios, Telefonen u_a. zur Anwendung κ
men. direkt auf die Scheibe gekoppelt oder von ακ.
^^^ eines Wandlers nach den
\usnchinunE des Rings 13 wird durch eine Vertikal- 40 pien emen errildunpg
ί ehe 14 und eine Horizonlainäehe IS gebildet, wo- F i g. 6 dargestellte Anordnung M
. die Seteibe 10 .»f der Horizontalfläche 15 auf- ih d WdJ.r nach der ^
lic« und durch ein etwa in ihrem Mittelpunkt ancrJilcnde5.
durch einen Pfeil angedeutetes Gewicht
F i g. 6 dargestellte Ag liehen dem WandJ.r nach der
,edoch eine
»"Ί. de«™
»"Ί. de«™
J. 1
4S "wobei
, daß seine wdse
SSSSS
einwirkt, so kann an die Elektroden 11 und l2 eine
Gleichspannung angelegt werden, eines
a"f Grund der starren Natur des
|jl beweaen
Polarisation der keramischen Scheibe 10
12. Bei
ÄS :
abwechselnd
auf eine oberhalb .lern Curie-Punkt hegende Tempe- 65 Doppelpfeil in F g£ eι angeü m yer_
ratur erhitzt werden, bevor die Gleichspannung enge- Scheibe 10 sich ai™n^bwärtsbew des Zen.
5 6
lieh ist. Entsprechend nimmt der Betrag der schalen- Querschnitt längs des Rings 13 gebildet wird. Diese
förmigen Durchbiegung ab, wenn sich die Scheibe Rotation ist in Fig. 3 durch Pfeile auf der linken
längs ihrer Durchmesser zusammenzieht, was zu einer und rechten Seite des Rings 13 angedeutet. Die Tor-
Aufwärtsbewegung des Zentrums der Scheibe 10 sionsdrehung des Rings 13 stellt eine Annäherung
führt, wie dies ebenfalls aus Fi g. 6 zu entnehmen ist. 5 an den Idealfall dar, der durch die messcrförmige
Da sich der Betrag der schaienförmigen Durch- Kante der Anordnung nach F i g. 6 gegeben ist.
biegung der Scheibe als Funktion der an die Elektro- Während der anderen Halbperioden des von der den 11 und 12 angelegten Signale ändert, ergibt sich Quelle 20 gelieferten Wechselsignals zieht sich das an dem messerförmigen Kontaktpunkt längs des Ran- Material der Scheibe 10 längs ihrer Durchmesser des der Scheibe 10 eine relativ reibungsfreie Rotation io zusammen, was der Fig. 5 entnehmbar und durch der Scheibe. Die Ausführungsform des Wandlers in Fig. 4 unterhalb der Scheibe 10 eingetragene nach F i g. 6 ist in der Praxis jedoch schwer realisier- Pfeile angedeutet ist. Damit bewegt sich der Mittelbar, da das Einsetzen und die Halterung der Scheibe punkt der Scheibe 10 nach oben, was durch einen 10 an der messerartigen Kante des Rings 23 Schwie- oberhalb der Scheibe 10 in Fig. 4 eingetragenen rigkeiten macht und da der linienförmige Kontakt 15 Pfeil angedeutet ist. Diese Aufwärtsbewegung führ! zwischen der Scheibe 10 und der messerartigen Kante dazu, daß sich der Rand der Scheibe 10 in entgegenzu extrem hohen Drücken in der Scheibe führt. In gesetzter Richtung dreht. Damit führt auch der Rint! der Praxis ist demgegenüber eine Ausführungsform, 13 eine Torsionsdrehung in umgekehrter Richtuns wie sie in den F i g. 1 bis 4 dargestellt ist, von Vorteil. um die genannte Achse aus, wie dies durch Pfeile
biegung der Scheibe als Funktion der an die Elektro- Während der anderen Halbperioden des von der den 11 und 12 angelegten Signale ändert, ergibt sich Quelle 20 gelieferten Wechselsignals zieht sich das an dem messerförmigen Kontaktpunkt längs des Ran- Material der Scheibe 10 längs ihrer Durchmesser des der Scheibe 10 eine relativ reibungsfreie Rotation io zusammen, was der Fig. 5 entnehmbar und durch der Scheibe. Die Ausführungsform des Wandlers in Fig. 4 unterhalb der Scheibe 10 eingetragene nach F i g. 6 ist in der Praxis jedoch schwer realisier- Pfeile angedeutet ist. Damit bewegt sich der Mittelbar, da das Einsetzen und die Halterung der Scheibe punkt der Scheibe 10 nach oben, was durch einen 10 an der messerartigen Kante des Rings 23 Schwie- oberhalb der Scheibe 10 in Fig. 4 eingetragenen rigkeiten macht und da der linienförmige Kontakt 15 Pfeil angedeutet ist. Diese Aufwärtsbewegung führ! zwischen der Scheibe 10 und der messerartigen Kante dazu, daß sich der Rand der Scheibe 10 in entgegenzu extrem hohen Drücken in der Scheibe führt. In gesetzter Richtung dreht. Damit führt auch der Rint! der Praxis ist demgegenüber eine Ausführungsform, 13 eine Torsionsdrehung in umgekehrter Richtuns wie sie in den F i g. 1 bis 4 dargestellt ist, von Vorteil. um die genannte Achse aus, wie dies durch Pfeile
Um eine möglichst große Annäherung an die Aus- ao auf der linken und rechten Seite des Rings 13 ir
führungsform nach F i g. 6 zu erreichen, ist es wün- F i g. 4 angedeutet ist.
sehenswert, daß der bei der oben erläuterten Wandler- Diese Expansion und Kontraktion der Scheibe 1(1
anordnung nach den Fig. 1 und 2 verwendete Ring wiederholt sich für jede Periode des von der Quelle
13 aus einem Material mit hohem Elastizitätsmodul 20 gelieferten Signals, wodurch der Bogen bzw. die
hergestellt wird, woraus sich einerseits eine hohe 25 Schalenkonfiguration der Scheibe 10 abwechselnc
Torsionselastizität und andererseits eine maximale in Richtung der in den F i g. 3 und 4 eingetragener
Festigkeit ergibt, welche eine Expansion und Kon- vertikalen Pfeile zu- und abnimmt. Diese Bewegung
traktion der Scheibe 10 längs ihres Durchmessers der Scheibe wird auf ihre Luftbelastung übertragen
verhindert. Materialien, aus denen der Ring 13 her- so daß Schallwellen mit der Frequenz der von dei
stellbar ist und welche die genannten gewünschten 30 Quelle 20 gelieferten Wechselsignale erzeugt werden
Eigenschaften besitzen, sind Wolfram. Wolfram- Ersichtlich muß die Befestigung der Scheibe 10 an
karbit. Aluminiumoxyd-Keramiken, Molybdän und Ring 13 durch Verkleben ausreichend fest sein, un
ähnliche Materialien. Der Querschnittsdurchmesser die gewünschte Wirkungsweise realisieren zu können
des Rings soll einerseits klein genug sein, um die Würde das Material des Rings 13 nicht die ge
gewünschten Torsionseigenschaften sicherzustellen. 35 schilderte Torsionselastizität besitzen, sondern ir
Andererseits soll dieser Durchmesser jedoch auch bezug auf Torsionskräfte starr sein, so würde die
groß genug sein, um eine Expansion und Kontraktion oben erläuterte Drehwirkung nicht eintreten. Die1
der Scheibe 10 in der Ebene des Rings 13 weitest- würde zu einer verzerrten Verbiegung der Scheibe K
gehend zu vermeiden. Eine gute gleichzeitige Er- an ihrem Rand führen, was seinerseits hohe mecha-
füllung der beiden vorgenannten Forderungen ist er- 40 nische Verluste und damit eine wesentliche Reduzie
reichbar, wenn der Querschnittsdurchmesser des rung des Wirkungsgrades zur Folge haben würde
Rings 13 etwa gleich der doppelten Dicke der Scheibe Der Durchmesser der Scheibe 10 ist im Vergleich zi
10 ist. Dies gilt für eine Scheibe mit einer Dicke ihrer Dicke relativ groß gewählt, so daß ein hohe:
von 11.9 -10"3Cm (4,7 miles) und einem Durch- Transformationsverhältnis erhalten wird, da ein«
messer von 5,08 cm (2 inches). 45 relativ kleine Radialbewegung der Scheibe 10 ein«
An Hand der F i g. 3 bis 5 sei nun die Wirkungs- große Achsialbewegung ihres Zentrums zur Folge hat
weise des in den Fi 2. 1 und 2 dargestellten Wandlers Fi g. 7 zeigt ein Diagramm von Charakteristiken
erläutert. Wird von der Quelle 20 ein Wechselstrom- das zur Festlegung der richtigen Impedanzanpassuns
signal einer ersten Polarität an die Elektroden 11 des gleichzeitig als Membran wirkenden Wandlers ar
und 12 gegeben, so dehnt sich die piezoelektrische 50 die Luftbelastung der Scheibe 10 dienen kann. Ein<
Scheibe 10 in Richtung von Pfeilen, die in Fig. 3 Möglichkeit, durch die die richtige Impedanzanpas
unterhalb der Scheibe eingetragen sind. Wie aus sung bestimmt werden kann, besteht darin, daß eir
Fig. 5 zu ersehen ist, dehnt sich die Scheibe 10 Eingangssignal mit fester Energie auf eine Anzah
längs jedes ihrer Durchmesser aus. Da der Ring 13 von verschiedenen Wandlern gegeben wird, wöbe
eine ausreichende Festigkeit besitzt, um eine Aus- 55 jeweils ein Parameter der Wandler geändert und dif
dehnung der Scheibe 10 in seiner Ebene zu unter- Tonausgangsfrequenz-Charakteristik für jeden de
binden, wird die Ausdehnung der Scheibe 10 in eine verschiedenen Wandler gemessen wird. Es sei bei
Abwärtsbewegung transformiert, wie dies in F i g. 3 spielsweise angenommen, daß bei einem gegebenei
durch einen oberhalb der Scheibe eingetragenen Pfeil Durchmesser für die Scheibe 10 sowie einem ge
ansedeutet ist. Damit wird die Schalenform der 60 gebenen Material und einer gegebenen Konfiauratioi
Scheibe aeaenüber einer Konfiguration, bei der keine für den Ring 13 für verschiedene Wandler unter
Sisnale von der Quelle 20 geliefert werden, tiefer. schiedliche Dicken der Scheibe 10 vorgesehen wer
Die Abwärtsbewegung der Scheibe 10 führt dazu, den. Auf jeden dieser Wandler werden in gleiche
daß ihre Oberkante nach innen gedreht wird. Der Weise tonfrequente Eingangssignale gegeben und di<
Elastizitätsmodul cies den Ring 13 bildenden Mate- 65 Kurven der Tonausgangscharakteristiken gemessen
rials ermöslichi eine Torsionsdrehung des Rings 13 Ist die Scheibe 10 zu dick, so wird eine Charakte
un" eine kreisförmige Achse, welche durch den ristik in Form der Kurve A erhalten. Gemäß diese
Mitteiriinkt des Kreises verläuft, der durch jeden Kurve ergibt sich bei einer speziellen Frequenz eil
großes Tonansprechvermögen bzw. eine Spitze, während im Rest des Frequenzbereichs, in dem der
gleichzeitig als Membran wirkende Wandler verwendet werden soll, eine große Dämpfung der Tonsignale
vorhanden ist. Wird andererseits die Scheibe 10 zu dünn gewühlt, wodurch sie eine zu große reziproke
Steifigkeit erhält, ergibt sich eine Charakteristik In Form der Kurve C. Diese Kurve verläuft zwar im
Frequenzbereich relativ flach, wobei jedoch eine zu große Dämpfung vorhanden ist. Wenn die Impedanz
der Scheibe 10 nahezu an die Luftbelastung angepaßt ist, so erhält man einen Wandler mit einer
Charakteristik in Form der Kurve B. Diese Kurve verläuft im gesamten gewünschten Frequenzbereich
relativ glatt, wobei gleichzeitig hohe Tonausgangssignale erhalten werden. Diese Art der Untersuchung
kann bei jeweils individueller Änderung verschiedener Parameter des Wandlers weitergeführt werden, um
die erforderlichen Materialien und Abmessungen zur Anpassung der Impedanz des Wandlers an die Luft
belastung der Membran zu bestimmen. Zur Festlegung der Impedanzanpassung können zwar auch
noch andere Verfahren benutzt werden; das im vorstehenden erläuterte Verfahren hat sich jedoch bei
der Herstellung von richtig angepaßten Wandlern als er! jlgreich erwiesen.
Da der Durchmesser der Scheibe 10 im Vergleich zu ihrer Dicke relativ groß ist, kann das piezoelektrische
keramische Material bei bestimmten Betriebsbedingungen brechen. Um eine derartige Tendenz
zum Brechen zu eliminieren oder wenigstens so klein wie möglich zu halten, kann eine dünne Kunststoffschicht,
beispielsweise aus Mylar, auf eine oder beide Oberflächen der Scheibe 10 aufgebracht werden.
F i g. 8 zeigt einen Teilquerchnitt durch die Scheibe 10, wobei auf die Elektroden 11 und 12 eine Schicht
16 aus Mylar aufgebracht ist. Die Mylarschicht 16 kann jedoch auch direkt auf die Scheibe 10 aufgebracht
werden, wobei die Elektrode 12 dann auf der Schicht 16 vorgesehen ist. Beim Betrieb von Scheiben
mit einer Mylarschicht hat sich gezeigt, daß im wesentlichen keine Brüche auftreten, wodurch die
mechanischen Eigenschaften der Anordnung wesentlich verbessert werden. Bei einer praktischen Ausführungsform
der keramischen Scheibe 10 mit einer Dicke in der Größenordnung von ll,9· 10--1Cm
(4,7 miles) beträgt die Dicke der Mylarschicht S 0,64· ludern (0,25 miles).
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wandlers svird ein<:
relativ hreitbandige Charakteristik im Tonfrequenzbereich erhalten. Um den Frequenzbereich des gleich-
iö zeitig als Membran wirkenden Wandlers zu verbessern,
kann wenigstens eine der Elektroden 11 oder 12 durch eine leitende Widerstandsschicht ersetzt sverden.
Um das Ansprechvermögen bei Tiefenfrequenzen zu verbessern, kann im Zentrum der Scheibe 10 auch
eine leichte konische Membran, wie beispielsweise ein Papie^konus, befestigt werden; in den meisten
Anwendungsfällen ist eine derartige zusätzliche Papiermembran jedoch nicht erforderlich.
Zur praktischen Realisierung eines gleichzeitig als
ao Membran wirkenden Wandlers nach den Flg. 1
bis 5 wurden die folgenden Materialien und Abmessungen verwendet:
Material des Rings 13
«5 Innendurchmesser des Ringes 13
Querschnittsdurchmesser des
Querschnittsdurchmesser des
Ring 13
Material der Scheibe 10
Durchmesser der ungebogenen
Scheibe 10
Scheibe 10
Dicke der Scheibe 10
Bogentiefe der vorgespannten
Scheibe 10 (im Zentrum)
Scheibe 10 (im Zentrum)
Frequenzcharakteristik
des Wandlers
Eingangsleistung
Wolfram
4,85 cm (1,910")
2,03 cm (0,080")
PZTSH von Clevite oder C 27 von
Honeywell
PZTSH von Clevite oder C 27 von
Honeywell
5,08 cm (2,0")
0,101 cm (0,04")
0,101 cm (0,04")
etwa 0,076 cm
(0,030")
(0,030")
1 bis 20 kHz
20 mW
20 mW
Es sei bemerkt, daß die in der vorstehenden Tabelle angegebenen Abmessungen und Materialien
lediglich als Beispiele aufzufassen sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
209 508/332
Claims (5)
1. Piezoelektrischer Wandler mit einem eine zu vermeiden, ist es bereits bekannt, die Scheibe im
öffnung vorgegebener Abmessung definierenden 5 Ruhezustand zwar gewölbt, jedoch ohne mechanische
ringförmigen Rahmen und einer in der öffnung Vorspannung in der Halterung zu befestigen und zudes
Rahmens angeordneten Scheibe aus piezo- mindest eine Hauptfiäche der Scheibe mit einer
elektrischem Material, die längs der Umfangs- Schicht erhöhter mechanischer Festigkeit zu überlinie
an der Innenseite des Rahmens in vorge- ziehen (deutsche Auslegeschrift 1 127 950). Auch mit
spanntem Zustand starr befestigt ist und als Deh- xo diesem Aufbau läßt sich kein elektroakustischer
nungsschwinger arbeitet, wobei zumindest auf Wandler verwirklichen, der einen Übertragungseinem
Teil gegenüberliegender Hauptflächen der freouenzbereicli mit der gewünschten großen Band-Scheibe
als Elektroden wirksame leitende breite besitzt. Auch lassen sich die Schwierigkeiten
Schichten zum Anlegen oder Abgreifen elektri- nicht ausschalten, die insbesondere im Randbereich
scher Signale vorhanden sind, dadurch ge- 15 der piezoelektrischen Scheibe auftreten, wenn diese
kennzeichnet, daß der Rahmen (13) zur beim Betrieb erhöhten Biegebeanspruchungen ausge-Erhaltung
der * orgegebenen Abmessungen in der setzt ist.
Ebene der öffnung relativ starr ausgebildet ist Die erhöhte Biegebeanspruchung tritt auch bei
und um eine Achse, die senkrecht zur Schnitt- einem weiteren bekannten Wandler auf (USA.-
ebene des Ringes verläuft, Torsionsbewegungen 20 Patentschrift 2 706 326), der in eine ringförmige Nut
auszuführen in der Lage ist. einer starren Halterung eingesetzt ist.
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch ge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
kennzeichnet, daß der ringförmige Rahmen (13) verbesserten piezoelektrischen Wandler zu schaffen,
mit einer Nut (14, 15) im innenüegenden Ober- der insbesondere im Tonfrequenzbereich direkt an
flächenbereich versehen ist, und daß die piezo- 25 Luft ankoppelbar ist und bei dem im Randbereich
elektrische Scheibe starr in der Nut befestigt ist. der piezoelektrischen Scheibe keine wesentlich er-
3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch höhten Biegebeanspruchungen auftreten,
gekennzeichnet, oaß der Rahmen (13) aus einem Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geMaterial mit hohem Elas'izitätsnodul hergestellt löst, daß der Rahmen zur Erhaltung der vorgegebcist. 30 nen Abmessungen in der Ebene der öffnung relativ
gekennzeichnet, oaß der Rahmen (13) aus einem Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geMaterial mit hohem Elas'izitätsnodul hergestellt löst, daß der Rahmen zur Erhaltung der vorgegebcist. 30 nen Abmessungen in der Ebene der öffnung relativ
4. Wandler nach einem der Anbrüche 1 bis 3. starr ausgebildet ist und um eine Achse, die senkdadurch
gekennzeichnet, daß das Material des recht zur Schnittebene des Ringes verläuft. Torsions-Rahmeiis
(13) aus der Materialgruppe Wolfram- bewegungen auszuführen in der Lage ist.
karbid. Wolfram, Aluminiumoxydkeramik und Bei einem nach den Merkmalen der Erfindung
Molybdän gewählt ist. 35 ausgeführten piezoelektrischen Wandler ergibt sich
5. Wandler nach einem oder mehreren der An- in vorteilhafter Weise, daß durch ent. Torsionsbewcsprüche
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf gung des Rahmens die Biegebeanspruchung der
wenigstens eine der Hauptflächen der piezoelek- piezoelektrischen Scheibe im Bereich der Randtrischen
Keramikscheibe eine Kunststoffschicht befestigung wesentlich verringert wird, so daß sich
(16) aufgebracht ist. die die Scheibe im wesent- 40 dadurch nicht nur die Gefahr einer mechanischen
liehen bedeckt und deren Dicke klein im Ver- Beschädigung während des Betriebs, sondern auch
gleich zur Dicke der Scheibe ist. eine wesentlich günstigere Übertragungscharakteristik
ergibt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
45 ist vorgesehen, daß der ringförmige Rahmen mit
einer Nut im innenliegenden Oberflächenbereich versehen ist und daß die piezoelektrische Scheibe starr
Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen in u'er Nut befestigt ist und daß der Rahmen aus
Wandler mit einem eine Öffnung vorgegebener Ab- einem Material mit hohem Elastizitätsmodul herge-
mcssung definierenden ringförmigen Rahmen und 50 stellt ist.
einer in der Öffnung des Rahmens angeordneten Für den Rahmen wird ein Material aus der Gruppe
Scheibe aus piezoelektrischem Material, die längs der Wolframkarbid, Wolfram. Aluminiumoxydkeramik
Umfangslinie an der Innenseite des Rahmens in vor- oder Molybdän ausgewählt, da diese Materialien begespanntem
Zustand slarr befestigt ist und als Dch- sonders zweckmäßige Flastizitätseigcnschaftcn aufnungsschwinger
arbeitet, wobei zumindest auf einem 55 weisen.
Teil gegenüberliegender Hauptflächen der Scheibe als Zur Verbesserung der mechanischen Eigcnschaf-
Elektroden wirksame leitende Schichten zum Anlegen ten der Anordnung und insbesondere zur Vermei-
oder Abgreifen elektrischer Signale vorhanden sind. dung von Brüchen ist nach einer weiteren Ausgcstal-
Ein derartiger piezoelektrischer Wandler ist be- hing der Erfindung vorgesehen, daß auf wenigstens
reits bekannt (deutsche Patentschrift 704 649). Bei 60 eine der Hauptflächen der piezoelektrischen Keramikdiesem
Wandler findet eine schwach gewölbte piezo- scheibe eine Kunststoffschicht aufgebracht ist. die die
elektrische Scheibe Verwendung, die mit einer m;- Scheibe im wesentlichen bedeckt und deren Dicke
chanischen Vorspannung in einer starren Halterung klein im Vergleich zur Dicke der Scheibe ist.
befestigt ist. Durch die Art der Befestigung der Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung piezoelektrischen Scheibe an der Halterung bestellt 65 ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht nur die Gefahr einer mechanischen Beschädi- von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den gung der dünnen Scheibe, vielmehr ergeben sich auch Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigt
nrcfrlincare Verzerrungen bei einer Beaufschlagung F i g. 1 eine Darstellung, aus der das Verfahren zur
befestigt ist. Durch die Art der Befestigung der Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung piezoelektrischen Scheibe an der Halterung bestellt 65 ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht nur die Gefahr einer mechanischen Beschädi- von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den gung der dünnen Scheibe, vielmehr ergeben sich auch Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigt
nrcfrlincare Verzerrungen bei einer Beaufschlagung F i g. 1 eine Darstellung, aus der das Verfahren zur
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US86021869A | 1969-09-23 | 1969-09-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2046901A1 DE2046901A1 (de) | 1971-04-22 |
DE2046901B2 true DE2046901B2 (de) | 1972-02-17 |
Family
ID=25332746
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19702046901 Pending DE2046901B2 (de) | 1969-09-23 | 1970-09-23 | Piezoelektrischer wandler |
DE7035291U Expired DE7035291U (de) | 1969-09-23 | 1970-09-23 | Piezoelektrischer wandler. |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE7035291U Expired DE7035291U (de) | 1969-09-23 | 1970-09-23 | Piezoelektrischer wandler. |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3588552A (de) |
JP (1) | JPS4944658B1 (de) |
DE (2) | DE2046901B2 (de) |
DK (1) | DK130560B (de) |
ES (1) | ES383842A1 (de) |
FR (1) | FR2062964B3 (de) |
GB (1) | GB1284966A (de) |
IL (1) | IL35230A (de) |
NL (1) | NL7014052A (de) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1006969A (en) * | 1973-07-26 | 1977-03-15 | Lyle E. Shoot | Piezoelectric transducer |
US3948089A (en) * | 1973-10-12 | 1976-04-06 | Westinghouse Electric Corporation | Strain gauge apparatus |
FR2282677A1 (fr) * | 1974-08-22 | 1976-03-19 | Tretiakoff Oleg | Calculatrice electronique de poche pour aveugles |
JPS51130216A (en) * | 1975-05-07 | 1976-11-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electromechanical transducer |
JPS5254419A (en) * | 1975-10-29 | 1977-05-02 | Pioneer Electronic Corp | Electroacoustic transducer |
DE3169146D1 (en) * | 1980-11-07 | 1985-04-04 | Hitachi Ltd | Piezoelectric ceramic transducer |
GB2155731A (en) * | 1983-11-01 | 1985-09-25 | John David Gregson | Ultrasonic transducers |
US4675960A (en) * | 1985-12-30 | 1987-06-30 | Motorola, Inc. | Method of manufacturing an electrically variable piezoelectric hybrid capacitor |
JPS6367448U (de) * | 1986-06-27 | 1988-05-06 | ||
JP3120260B2 (ja) * | 1992-12-26 | 2000-12-25 | 日本碍子株式会社 | 圧電/電歪膜型素子 |
US5471721A (en) * | 1993-02-23 | 1995-12-05 | Research Corporation Technologies, Inc. | Method for making monolithic prestressed ceramic devices |
US5632841A (en) * | 1995-04-04 | 1997-05-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Thin layer composite unimorph ferroelectric driver and sensor |
JP3768789B2 (ja) * | 2000-09-07 | 2006-04-19 | アルプス電気株式会社 | 超音波振動子及びウエット処理用ノズル並びにウエット処理装置 |
ATE306635T1 (de) * | 2001-01-31 | 2005-10-15 | Caterpillar Inc | Piezoelektrischer aktor |
US7681290B2 (en) * | 2006-10-20 | 2010-03-23 | The Boeing Company | Piezoelectric bimorph beam manufacturing method |
DE102008011414A1 (de) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren zum Polarisieren einer Piezokeramik |
US9769570B2 (en) | 2015-03-31 | 2017-09-19 | Bose Corporation | Acoustic diaphragm |
US9743190B2 (en) | 2015-03-31 | 2017-08-22 | Bose Corporation | Acoustic diaphragm |
CN109935223B (zh) * | 2017-12-19 | 2021-04-20 | 北京长城电子装备有限责任公司 | 一种超小尺寸低频发射换能器 |
-
1969
- 1969-09-23 US US860218A patent/US3588552A/en not_active Expired - Lifetime
-
1970
- 1970-08-14 DK DK418470AA patent/DK130560B/da unknown
- 1970-08-21 GB GB40319/70A patent/GB1284966A/en not_active Expired
- 1970-08-27 JP JP45074611A patent/JPS4944658B1/ja active Pending
- 1970-09-03 IL IL35230A patent/IL35230A/xx unknown
- 1970-09-21 ES ES383842A patent/ES383842A1/es not_active Expired
- 1970-09-22 FR FR707034351A patent/FR2062964B3/fr not_active Expired
- 1970-09-23 DE DE19702046901 patent/DE2046901B2/de active Pending
- 1970-09-23 DE DE7035291U patent/DE7035291U/de not_active Expired
- 1970-09-23 NL NL7014052A patent/NL7014052A/xx not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS4944658B1 (de) | 1974-11-29 |
ES383842A1 (es) | 1973-03-01 |
GB1284966A (en) | 1972-08-09 |
US3588552A (en) | 1971-06-28 |
FR2062964A7 (de) | 1971-07-02 |
NL7014052A (de) | 1971-03-25 |
DK130560C (de) | 1975-08-18 |
IL35230A0 (en) | 1970-11-30 |
IL35230A (en) | 1974-03-14 |
FR2062964B3 (de) | 1973-06-08 |
DE2046901A1 (de) | 1971-04-22 |
DE7035291U (de) | 1971-02-25 |
DK130560B (da) | 1975-03-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2046901B2 (de) | Piezoelektrischer wandler | |
DE2318027C3 (de) | Elektroakustischer Wandler mit einem piezoelektrischen Biegeschwinger | |
DE1276837B (de) | Piezoelektrisches Frequenzfilter | |
DE3214789C2 (de) | ||
DE10042185B4 (de) | Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler | |
DE3437862C2 (de) | ||
DE3304053A1 (de) | Bandpassfilter | |
DE1144770B (de) | Elektroakustischer Wandler | |
DE3129725A1 (de) | Ultraschallwandler | |
DE2506709A1 (de) | Piezoelektrischer, elektroakustischer uebertrager | |
DE2752734B1 (de) | Als Obertonresonator verwendeter Dickenscherschwinger | |
DE2542854A1 (de) | Akustisches oberflaechenwellenfilter | |
DE2902695A1 (de) | Piezoelektrischer resonator | |
DE2239696B2 (de) | Piezoelektrischer Hochfrequenz-Dickenresonator und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE2046901C (de) | Piezoelektrischer Wandler | |
DE3041742A1 (de) | Luftschallgeber | |
EP0247569B1 (de) | Taktregenerierschaltung | |
DE2520547A1 (de) | Piezoelektrischer resonator | |
DE946820C (de) | Elektromechanische, insbesondere elektroakustische Umwandlungsvorrichtung aus piezoelektrischen Elementen | |
EP1402583A2 (de) | Piezoelektrischer biegewandler | |
DE3138249A1 (de) | Kunstharz-impraegnierter piezokeramikkoerper | |
DE7712605U1 (de) | Kreissäge, insbesondere zum Zersägen steiniger Materialien | |
DE1242770B (de) | Mechanisches Frequenzfilter | |
DE1951282C (de) | Elektromechanischer Wandler | |
DE1209336B (de) | Als randfreie Kreisscheibe ausgebildeter Biegeschwingungswandler zur Erzeugung von Schallschwingungen |