DE2046901C - Piezoelektrischer Wandler - Google Patents

Description

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Herstellung eines gleichzeitig als Membran wirkenden weiter erhitzt, so daß sie sich auf eine Temperatur

piezoelektrischen Wandlers gemäß einer Ausfüh- unterhalb des Curie-Punktes abkühlen kann. Wird

rungsform der Erfindung ersichtlich ist. die Polarisation der keramischen Scheibe durch das

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des gemäß letztgenannte Verfahren herbeigeführt, so kann ein

F i g. 1 hergestellten fertigen Wandlers, 5 kleineres elektrisches Feld zur Anwendung kommen,

F i g. 3 und 4 teilweise geschnittene Seitenansich- wobei auch die Einwirkungszeit kurzer ist

ten, aus denen die Wirkungsweise des gemäß der Während der Einwirkung des Gewichtes und des

Darstellung nach F i g. 1 hergestellten Wandlers er- elektrischen Feldes auf die Scheibe 10 wird ihr Rand

sichtlich ist, durch einen geeigneten Klebstoff, wie beispielsweise

F i g. 5 eine Draufsicht des gleichzeitig als Mem- ίο ein Klebstoff auf Epoxydharzbasis, in die durch die bran wirkenden Wandlers nach den F i g. 2, 3 und 4, Flächen 14 und 15 im metallischen Ring 13 gebildete an Hand derer die Wirkungsweise des Wandlers er- Nut eingeklebt. Diesem Klebstoff wird die Möglichläuterbar ist, keit gegeben, auszuhärten. Nachdem der Klebstoff

F i g. 7 typische Ansprechkurven, aus der die rieh- ausgehärtet ist, wird das Gewicht entfernt und das

tigen Parameter des gleichzeitig als Membran wir- 15 polarisierende Gleichfeld abgeschaltet. Der Klebstoff

kenden Wandlers bestimmbar sind und auf Epoxydharzbasis bildet eine feste Verbindung

F i g. 8 einen Teilschnitt einer weiteren Ausfüh- zwischen dem Rand der Scheibe 10 und dem Ring, so

rungsform der Erfindung. daß die Scheibe in ihrer gebogenen, schalenförmigen

An Hand der Fig. I, die eine teilweise geschnit- Konfiguration gehalten wird, die unter der Einwir-

tene Seitenansicht darstellt, ist ein Verfahren zur Her- so kung des Gewichts erzeugt wurde. Der auf diese

stellung eines gleichzeitig als Membran wirkenden Weise erhaltene Wandler, welcher gleichzeitig als

piezoelektrischen Wandlers erläuterbar. Eine kreis- Membran wirken kann, ist in F i g. 2 dargestellt,

förmige piezoelektrische Scheibe 10 aus geeignetem Der gleichzeitig als Membran wirkende piezoelek-

polykristallinem Material, wie beispielsweise Barium- trische Wandler nach den F i g. 1 und 2 kann direkt

titanat, wird auf beiden Hauptflächen zur Bildung 35 an Luft angekoppelt werden, da die einschichtige

von Elektroden 11 und 12 mit leitenden Schichten polykristalline keramische, piezoelektrische Scheibe

bedeckt. Diese leitenden Schichten können in geeig- 10 dünn genug gemacht werden kann, wodurch auch

neter Weise, beispielsweise auf galvanischem Wege, die Impedanz klein genug wird, um eine ausreichende

durch Katodenzerstäubung oder durch Aufstreichen Impedanz-Anpassung an Luft zu gewährleisten. Da-

auf die Scheibe bzw. Platte 10 aufgebracht werden. 30 mit können tonfrequente Vibrationen unter Verwen-

Der Durchmesser der Scheibe 10 ist wesentlich grö- dung von Verstärkern, wie sie normalerweise in klei-

ßer als ihre Dicke; diese relativen Abmessungen sind nen Radios, Telefonen u. ä. zur Anwendung kom-

jedoch in Fig. I nicht maßstabsgerecht dargestellt, men, direkt auf die Scheibe gekoppelt oder von die-

um die Elemente des Wandlers klarer hervortreten zu ser abgenommen werden,

lassen. 35 Bevor die Wirkungsweise eines Wandlers nach den

Die mit den Elektrodenil und 12 versehene F i g. 1 und 2 erläutert wird, sei auf F i g. 6 Bezug geScheibe 10 wird sodann in eine Nut eines Rings 13 nommen, welche eine idealisierte Konfiguration der eingesetzt, der vorzugsweise aus einem Material mit Anordnung darstellt. Diese Konfiguration eignet sich hohem Elastizitätsmodul hergestellt ist. Die Nut bzw. insbesondere zur Erläuterung der Wirkungsprinzi-Ausnehmung des Rings 13 wird durch eine Vertikal- 40 pien einen erfindungsgemäßen Wandlers. Diese in fläche 14 und eine Horizontalfläche 15 gebildet, wo- Fig. 6 dargestellte Anordnung entspricht im wesentbei die Scheibe 10 auf der Horizontalfläche 15 auf- liehen dem Wandler nach den F i g. 1 und 2, wobei liegt und durch ein etwa in ihrem Mittelpunkt an- jedoch eine andere Form eines Rings 23 verwendet greifendes, durch einen Pfeil angedeutetes Gewicht wird, dessen Querschnitt so ausgebildet ist, daß seine gebogen wird. Dadurch nimmt die Scheibe, die in 45 Innenfläche in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise F i g. 1 dargestellte Schalenform an und liegt weiter- eine kreisförmige, messerartige Kante aufweist. Die hin auf der Horizontalfiäche 15 auf, wobei ihr Rand piezoelektrische Platte bzw. Scheibe 10 wird in eine in dem Bereich liegt, der durch den Durchmesser des schalenförmige Konfiguration vorgespannt und in der Rings 13 zwischen der Fläche 14 gebildet wird. öffnung des Rings 23 derart verkeilt, daß die messer-

Befindet sich die Scheibe 10 in der in F i g. 1 dar- 50 förmige Kante den Rand der Scheibe etwa in der gestellten Lage, wobei das Gewicht auf ihr Zentrum Mitte ihrer dicken Abmessung längs ihres Umfangs einwirkt, so kann an die Elektroden 11 und 12 eine erfaßt. Die Scheibe 10 kann sich daher in Richtung polarisierende Gleichspannung angelegt werden, eines Durchmessers auf Grund der starren Natur des welche zum Aufbau eines elektrischen Gleichfeldes Materials des Rings 23 nicht bewegen,
zwischen den Elektroden 11 und 12 und damit in der 55 Die Einspeisung eines Wechselstromes aus einem keramischen Scheibe 10 führt. Dieses elektrische Stromgenerator 20 führt zum Aufbau eines Wechsel-Gleichfeld soll ausreichend hoch sein, damit eine feldes in der Scheibe 10 über die Elektroden 11 und Polarisation der keramischen Scheibe 10 stattfindet. 12. Bei Vorhandensein dieses Wechselfeldes erfährt Werden der Deformatibnsdruck und das elektrische die Scheibe längs ihrer Durchmesser abwechselnd Feld bei normaler Raumtemperatur zur Einwirkung 60 Expansionen und Kontraktionen. Da sich die Scheibe gebracht, so ist es generell notwendig, eine relativ jedoch nicht in Richtung eines ihrer Durchmesser behohe Spannung zu verwenden und die Deformation wegen kann, wird die Expansion und Kontraktion in und die Spannung für mehrere Stunden aufrechtzu- eine Bewegung normal zur generellen Ebene der erhalten. Andererseits kann die Scheibe jedoch auch Scheibe 10 überführt, wie dies durch einen vertikalen auf eine oberhalb dem Curie-Punkt liegende Tempe- 65 Doppelpfeil in F i g. 6 angedeutet ist. Wenn die ratur erhitzt werden, bevor die Gleichspannung ange- Scheibe 10 sich ausdehnt, wird die Schalenform verlegt wird. Während der Druck und das elektrische größert, was zu einer Abwärtsbewegung des Zen-FeId vorhanden sind, wird die Scheibe dann nicht trums der Scheibe 10 führt, wie aus Fig. 6 ersieht-

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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 F i g. 6 zu entnehmen ist. 5 an den Idealfall dar, der durch die messerförmige

Da sich der Betrag der schalenförmigen 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 F i g. 4 eingetragenen rigkeiten macht und da der linienförmige Kontakt 15 Pfeil angedeutet ist. Diese Aufwärtsbewegung führt 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 Ring der Praxis ist demgegenüber eine Ausführungsform, 13 eine Torsionsdrehung in umgekehrter Richtung wie sie in den Fi 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- 20 auf der linken und rechten Seite des Rings 13 in

führungsform nach Fig. 6 zu erreichen, ist es wün- Fig. 4 angedeutet ist.

sehenswert, daß der bei der oben erläuterten Wandler- Diese Expansion und Kontraktion der Scheibe 10 anordnung nach den F i g. 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 abwechselnd Tcr-irr-.cln^tinipt und andrerseits eine maximale in Richtung der in den Fig. 3 und 4 eingetragenen 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 der 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 am karbit, Aluminiumoxyd-Keramiken, Molybdän und Ring 13 durch Verkleben ausreichend fest sein, um 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 gegewünschten Torsionseigenschaften sicherzustellen. 35 schilderte Torsionselastizität besitzen, sondern in 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. Dies der Scheibe 10 in der Ebene des Rings 13 weitest- würde zu einer verzerrten Verbiegung der Scheibe 10 gehend zu vermeiden. Eine gute gleichzeitige Er- an ihrem Rand führen, was seinerseits hohe mechafüllung der beiden vorgenannten Forderungen ist er- 40 nische Verluste und damit eine wesentliche Reduziereichbar, 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 zu 10 ist. Dies gilt für eine Scheibe mit einer Dicke ihrer Dicke relativ groß gewählt, so daß ein hohes von 11,9 · 10-^;l cm (4,7 miles) und einem Durch- Transformationsverhältnis erhalten wird, da eine messer von 5,08 cm (2 inches). 45 relativ kleine Radialbewegung der Scheibe 10 eine

An Hand der F i g. 3 bis 5 sei nun die Wirkungs- große Achsialbewegurtg ihres Zentrums zur Folge hat. weise des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Wandlers F i g. 7 zeigt ein Diagramm von Charakteristiken, erläutert. Wird von der Quelle 20 ein Wechselstrom- das zur Festlegung der richtigen Impedanzanpassung signal einer ersten Polarität an die Elektroden 11 des gleichzeitig als Membran wirkenden Wandlers an und 12 gegeben, so dehnt sich die piezoelektrische 50 die Luftbelastung der Scheibe 10 dienen kann. Eine Scheibe 10 in Richtung von Pfeilen, die in F i g. 3 Möglichkeit, durch die die richtige Impedanzanpasunterhalb der Scheibe eingetragen sind. Wie aus sung bestimmt werden kann, besteht darin, daß ein F i g. 5 zu ersehen ist, dehnt sich die Scheibe 10 Eingangssignal mit fester Energie auf eine Anzahl längs jedes ihrer Durchmesser aus. Da der Ring 13 von verschiedenen Wandlern gegeben wird, wobei eine ausreichende Festigkeit besitzt, um eine Aus- 55 jeweils ein Parameter der Wandler geändert und die dehnung der Scheibe 10 in seiner Ebene zu unter- Tonausgangsfrequenz-Charakteristik für jeden der binden, wird die Ausdehnung der Scheibe 10 in eine verschiedenen Wandler gemessen wird. Es sei beiAbwärtsbewegung transformiert, wie dies in F i g. 3 spielswcise angenommen, daß bei einem gegebenen durch einen oberhalb der Scheibe eingetragenen Pfeil Durchmesser für die Scheibe 10 sowie einem geangcdeutet ist. Damit wird die Schalenform der 60 gcbenen Material und einer gegebenen Konfiguration Scheibe gegenüber einer Konfiguration, bei der keine für den Ring 13 für verschiedene Wandler unter-Signalc von der Ouelle 20 geliefert werden, tiefer. schicdliche Dicken der Scheibe 10 vorgesehen wer-

Dic Abwärtsbewegung der Scheibe 10 führt dazu, den. Auf jeden dieser Wandler werden in gleicher

daß ihre Oberkante nach innen gedreht wird. Der Weise tonfrequente Eingangssignalc gegeben und die

Elastizitätsmodul des den Ring 13 bildenden Mate- 65 Kurven der Tonausgangscharaktcristikcn gemessen,

rials ermöglicht eine Torsionsdrehung des Rings 13 Ist die Scheibe 10 zu dick, so wird eine Charaktc-

um eine kreisförmige Achse, welche durch den ristik in Form der Kurve A erhalten. Gemäß dieser

Mittelpunkt des Kreises verläuft, der durch jeden Kurve ergibt sich bei einer speziellen Frequenz ein

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 gewählt, 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 ©inen 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 erfolgreich 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 wesent-Hch verbessert werden. Bei einer praktischen Ausführungsform der keramischen Scheibe 10 mit einer Dicke in der Größenordnung von 11,9-ΙΟ"³ cm (4,7 miles) beträgt die Dicke der Mylarschicht' 0,64 -10-3 cm (0,25 miles).

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wandlers wird eine relativ breitbandige Charakteristik im Tonfrequenzbereich erhalten. Um den Frequenzbereich des gleich-

zeitig als Membran wirkenden Wandlers zu verbessern, kann wenigstens eine der Elektroden 11 oder 12 durch eine leitende Widerstandsschicht ersetzt werden. Um das Ansprechvermögen bei Tiefenfrequenzen zu verbessern, kann im Zentrum der Scheibe 10 auch eine leichte konische Membran, wie beispielsweise ein Papierkonus, befestigt werden; in den meisten Anwendungsfällen ist eine derartige zusätzliche Papiermembran jedoch nicht erforderlich.

Zur praktischen Realisierung eines gleichzeitig als

»0 Membran wirkenden Wandlers nach den F i g. 1 bis 5 wurden die folgenden Materialien und Abmessungen verwendet:

Material des Rings 13 Wolfram

»s Innendurchmesser des Ringes 13 4,85 cm (1,910")
Querschnittsdurchmesser des

Ring 13 ". 2,03 cm (0,080")

Material der Scheibe 10 PZTSH von Clevite

oder C 27 von

Honeywell

Durchmesser der ungebogenen

Scheibe 10 5,08 cm (2,0")

Dicke der Scheibe 10 0,101 cm (0,04")

Bogentiefe der vorgespannten

Scheibe 10 (im Zentrum) etwa 0,076 cm

(0,030")

Frequenzcharakteristik

des Wandlers

Eingangsleistung

1 bis 20 kHz
2OmW

Es sei bemerkt, daß die in der vorstehenden Tabelle angegebenen Abmessungen und Materialien lediglich als Beispiele aufzufassen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309638/424

Claims (5)

der piezoelektrischen Scheibe mit größeren Ampli- Patentansprüche: tuden. Um die Gefahr der mechanischen Beschädi gung derart eingespannter piezoelektrischer Scheiben

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 Hauptfläche 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 1127 950). Auch mit spanntem Zustand starr befestigt ist und als Deh- io diesem Aufbau läßt sich kein elektroakustischer nungsschwinger arbeitet, wobei zumindest auf Wandler verwirklichen, der einen Übertragungseinem Teil gegenüberliegender Hauptflächen der frequenzbereich 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 vorgegebenen 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 10 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 innenliegenden 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, daß der Rahmen (13) aus einem Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geMaterial mit hohem Elastizitätsmodul hergestellt löst, daß der Rahmen zur Erhaltung der vorgegebeist. 30 nen Abmessungen in der Ebene der öffnung relativ

4. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, starr ausgebildet ist und um eine Achse, die senkdadurch gekennzeichnet, daß das Material des recht zur Schnittebene des Ringes verläuft, Torsions-Rahmens (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 die Torsionsbewesprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf gung des Rahmens die Biegebeanspruchung der wenigstens eine der Hauptflächen der piezoclek- 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 der Nut befestigt ist und daß der Rahmen aus Wandler mit einem eine öffnung vorgegebener Ab- einem Material mit hohem Elastizitätsmodul hergemessung 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 starr befestigt ist und als Deh- sonders zweckmäßige Elastizitätseigenschaften aufnungsschwinger arbeitet, wobei zumindest auf einem 55 weisen.

Teil gegenüberliegender Hauptflächen der Scheibe als Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaf-

Elektroden wirksame leitende Schichten zum Anlegen ten der Anordnung und insbesondere zur Vermeiodcr Abgreifen elektrischer Signale vorhanden sind. dung von Brüchen ist nach einer weiteren Ausgestal-

Ein derartiger piezoelektrischer Wandler ist bc- tung 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 mc- 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 besteht 63 ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht nur die Gefahr einer mechanischen Bcschädi- von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den gung der dünnen Scheibe, vielmehr ergeben sich auch Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigt
nichtlineare Verzerrungen bei einer Beaufschlagung F i g. 1 eine Darstellung, aus der das Verfahren zur