DE2061641B2 - Ultraschallwellenverzoegerungseinrichtung - Google Patents

Description

2. Verzögerungseinrichtung nach Anspruch 1, Abstand von den Kreuzungspunkten der Pfade angedadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (23) ordnet werden mußten. Die Herstellung dieser beaus von den Außenwänden des Mediums (10) kannten Verzögerungseinrichtungen ist deshalb zeitnach innen gerichteten Einschnitten bestehen. raubend, umständlich und kostspielig.

3. Verzögerungseinrichtung nach Anspruch 1 45 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß schallabsor- Ultraschallwellen-Verzögerungseinrichtung mit einem bierende Teile (25) an vorbestimmten Stellen auf festen Medium für die Fortpflanzung des Ultraschallden Außenwänden des Mediums (10) angebracht signals anzugeben, bei der die nicht notwendigen sind, die so ausgebildet und angeordnet sind, daß unerwünschten Komponenten vor dem Erreichen des sie die an diesen Stellen auf die Außenwand des 50 akustoelektrischen Wandlers am Ausgang der VerMediums (10) auftreffenden, nicht notwendigen, zögerungseinrichtung absorbiert bzw. zerstreut unerwünschten Komponenten zu absorbieren ver- werden, ohne daß es dazu einer langwierigen und mögen. umständlichen Bearbeitung des die Verzögerungs-

4. Verzögerungseinrichtung nach Anspruch 3, strecke enthaltenden festen Mediums bedarf,
dadurch gekennzeichnet, daß die schallabsorbie- 55 Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gerenden Teile an dem gesamten Umfang der löst, daß die den Fortpflanzungsweg für die Haupt-Außenwände des Mediums (10) angebracht sind. komponenten des Ultraschallsignals bestimmenden

5. Verzögerungseinrichtung nach einem der Reflexionsflächen einen Teil jeder Umfangsfläche vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- einer Mehrzahl von in dem Medium ausgebildeten zeichnet, daß mindestens einer der Teile der Um- 60 öffnungen umfassen und daß einige der Umfangsfangsflächen (21) der Öffnungen (23) eine Form flächen der Öffnungen im Zusammenwirken mit und Oberfläche aufweist, die im wesentlichen Außenwänden des Mediums eine derartige Anordgleich der Querschnittsform und -fläche des nung von Reflexionsflächen für nicht notwendige, darauffallenden Strahls der Hauptkomponenten unerwünschte Komponenten des Ultraschallsignals des Ultraschallwellensignals ist. 65 bilden, daß die Energien der nicht notwendigen, un-

6. Verzögerungseinrichtung nach Anspruch 5, erwünschten Komponenten durch Mehrfachreflexion dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer zwischen den Umfangsflächen der öffnungen und den der Teile der Umfangsflächen (21) der öffnungen Außenwänden des Mediums absorbiert werden.

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Eine besonders einiache und deshalb bevorzugte der aus Blei-Titanat-Zirconat-Keramlken oder Kristall

Ausftihrungsform der Verzögerungseinrichtung wird u. dgl. hergestellt ist.

dadurch erzielt, daß die Öffnungen aus von den Eine Eingangsklemme 18 JfUr ein elektrisches Em-

Außenwllnden dos Mediums nach innen gerichteten gangssignal ist mit den Elektroden 15 und 16 des

Einschnitten bestehen. 5 elektroakustischen Wandlerelements 11 verbunden,

Um die Umgebung der Verzögerungseinrichtung und eine Ausgangsklemme 19 für ein elektrisches praktisch frei von Schwingungseinwirkungen zu Ausgangssignal, das um einen vorbestimmten Zeithalten, die von der Verzögerungseinrichtung ausgehen raum verzögert wurde, ist mit den Elektroden 15 und könnten, empfiehlt es sich, diese so auszubilden, daß 16 des akustoelektrischen Wandlerelements 12 verschallabsorbierende Teile an vorbestimmten Stellen io bunden.

auf den Außenwänden des Mediums angebracht sind, In Fig. 1 und 2, die eine erste Ausführungsform

die so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie die der Erfindung veranschaulichen, ist eine Mehrzahl

an diesen Stellen auf die Außenwand des Mediums von Reflexionsflächen in dem festen Medium 10 zwi-

auftreffenden, nicht notwendigen, unerwünschten sehen dem elektroakustischen Wandlerelement 11 und

Komponenten zu absorbieren vermögen. 15 dem akustoelektrischen Wandlerelement 12 so ange-

Dabei kann es zweckmäßig sein, daß die schall- ordnet, daß ein Fortpflanzungsweg 20 für Hauptabsorbierenden Teile an dem gesamten Umfang der komponenten eines Ultraschallwellensignals darin Außenwände des Mediums angebracht sind. gebildet wird. Diese Reflexionsflächen sind dadurch

F.ine besonders wirksame Übertragung der Haupt- vorgesehen, daß eine Mehrzahl von öffnungen 22 im komponenten des Ultraschallsignals kann dadurch 20 Inneren des festen Mediums 10 durch Ultraschallgewährleistet werden, daß mindestens einer der Teile bearbeitung, Pressen oder Fräsen erzeugt wird, deren der Umfangsflächen der öffnungen eine Form und Umfangsflächen 21 die Reflexionsflächen bilden.
Oberfläche aufweist, die im wesentlichen gleich der F i g. 2 zeigt eine Abwandlung der ersten Ausfüh-Querschnittsform und -fläche des darauffallenden rungsform der Erfindung. Fig. 3 zeigt eine zweite Strahls der Hauptkomponenten des Ultraschallsignals 25 Ausführungsform, und Fig. 4 und 5 zeigen eine ist. dritte Ausführungsform der Erfindung. In diesen Ab-

Eine einfache Bauform der Verzögerungseinrich- bildungen ist eine Mehrzahl von Reflexionsflächen

lung ergibt sich, wenn mindestens einer der Teile der zur Bildung des Fortpflanzungswegs 20 für die Haupt-

Umfangsflächen der öffnungen der Teil der Umfangs- komponenten des Ultraschallwellensignals in dem

fläche der öffnung ist, der dem elektroakustischen 30 festen Medium 10 dadurch vorgesehen, daß eine

Wandlerelement gegenüberliegt. In der Zeichnung zeigt Mehrzahl von nutenförmigen öffnungen in dem

F i g. 1 eine Ansicht zur Erläuterung der Ultra- festen Medium durch Einschneiden mit Hilfe derschallwellenverzögerungseinrichtung, die eine Aus- selben Bearbeitungsmittel, wie sie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung umfaßt, führungsform benutzt werden, ausgebildet ist, deren

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht einer Abwand- 35 Umfangsflächen 21 die Reflexionsflächen bilden,

hing der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform, Die aus den Umfangsflächen 21 der öffnungen 22

F i g. 3 eine Ansicht zur Erläuterung der Ultra- bestehenden Reflexionsflächen haben eine Ober-

schallwellenverzögerungseinrichtung, die eine zweite flächen-Korngröße im Bereich von 10 bis 100 μ, die

Ausführungsform der Erfindung umfaßt, entsprechend dem Frequenzband einer speziellen, be-

F i g. 4 eine Ansicht zur Erläuterung einer dritten 40 nutzten Ultraschallwelle variieren kann. Gemäß

Ausführungsform der Erfindung, F i g. 1 bis 5 wird ein elektrisches Eingangssignal der

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht einer Ab- Eingangsklemme 18 zugeführt und durch das elektro-

wandlung der dritten Ausführungsform der Erfindung akustische Wandlerelement 11 in ein Ultraschall-

und wellensignal verwandelt und in das feste Medium 10

F i g. 6 eine Ansicht zur Erläuterung eines Aus- 45 abgestrahlt.

führungsbeispiels einer Einrichtung zur Anbringung Wie oben erwähnt, werden die Hauptkomponenten eines Wandlerelements an einem Fortpflanzugs- des in das feste Medium abgestrahlten Ultraschallmedium in der Einrichtung nach der Erfindung. wellensignals der mehrfachen Reflexion zwischen den

In F i g. 1 bis 5 ist ein elektroakustisches Wandler- als Reflexionsflächen für die Hauptkomponenten des element 11 an einem Abschnitt einer Außenwand 50 im Inneren des festen Mediums 10 vorgesehenen Sieines rechteckigen Mediums 10 für die Fortpflanzung gnals dienenden Umfangsflächen 21 der öffnungen22, einer Ultraschallwelle angebracht, das z. B. aus Eisen, 23 unterworfen, so daß sie durch den für die Haupt-Aluminium, Glas, Keramik od. dgl. hergestellt ist, komponenten des Signals vorbestimmten Fortpflan- und ein akustoelektrisches Wandlerelement 12 ist an zungsweg20 hindurchgehen und das akustoelektrische dem anderen Abschnitt der Außenwand des Mediums 55 Wandlerelement 12 erreichen, wo das Ultraschall-10 angebracht. wellensignal wieder in ein elektrisches Signal verwan-

F i g. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Einrich- delt wird, um ein elektrisches Ausgangssignal vorzu-

tung für das Anbringen solcher Wandlerelemente an sehen, das um einen vorbestimmten Zeitraum ver-

dem Fortpflanzungsmedium. Wie ersichtlich, wird zögert wird.

Silber oder ein anderes Metall 13 durch Verdamp- 60 Andererseits werden nicht notwendige Kornponen-

fung im Vakuum auf einer Oberfläche eines solchen ten des vom elektroakustischen Wandlerelement 11

Mediums 10 in dem Fall niedergeschlagen, daß das in das feste Medium 10 abgestrahlten Signals über

letztere aus Glas gefertigt ist. An das Metall 13 ist einen Fortpflanzungsweg 24 für die nicht notwendigen

bei 17 das Wandlerelement angelötet, das aus einem Komponenten des Signals, der in den Abbildungen zwischen Elektroden 15 und 16, die aus Silber 65 gestrichelt dargestellt ist, übertragen, und sie errei-

od. dgl. bestehen und an den einander gegenüber- chen schließlich Abschnitte des festen Mediums, die

liegenden Oberflächen des Wandlers angebracht sind; sich außerhalb einer Zone (Zone der Hauntsignal-

sandwichartig aufgenommenen Wandler 14 besteht, komponentenfortpflanzung) befinden, die von den

Umfangsflächen 21 für die Reflexion der Hauptkom- tenfortpflanzungszone in dem festen Medium die ponenten des Signals begrenzt ist, so daß akustische Form und Flächengröße wenigstens einer der als ReEnergie in diesen Abschnitten des festen Mediums in flexionsflächen dienenden Umfangsflächen 21 der thermische Energie verwandelt wird. Die nicht not- öffnungen, die den Fortpflanzungsweg 20 für die wendigen Komponenten des Signals werden also 5 Hauptsignalkomponenten zwischen dem elektrowirksam beseitigt. akustischen Wandlerelement 11 und dem akusto-

In Fig. 3 sind schallabsorbierende Teile25 strich- elektrischen Wandlerelement 12 bilden, im wesent-

punktiert veranschaulicht, um zu zeigen, daß die liehen gleich der Querschnittsform und -fläche des

nicht notwendigen Komponenten des aus dem Fort- Strahls der Hauptsignalkomponenten, der darauffällt,

pflanzungsweg 20 für die Hauptsignalkomponenten io gemacht werden, es möglich ist, bessere Ergebnisse

abgelenkten Signals, die nicht auf eine der Umfangs- hinsichtlich der Beseitigung der nicht notwendigen

flächen 21 für die Reflexion der Hauptsignalkompo- Signalkomponenten zu erzielen,

nenten fallen, durch die schallabsorbierenden Teile Wenn dieses Merkmal in der Ultraschallwellenver-

25 absorbiert werden können, wenn sie einen Ab- zögerungseinrichtung verwirklicht ist, wird die Form

schnitt zwischen der Hauptsignalkomponentenfort- 15 und Flächengröße der als Reflexionsfläche dienenden

pflanzungszone und einer Außenwand des festen Me- Umfangsfläche 21 der Öffnungen, die in einander

diums erreichen, nachdem sie durch diese Zone hin- gegenüberliegender Beziehung zu dem elektroakusti-

durchgegangen sind. sehen Wandlerelement 11 angeordnet ist, vorzugs-

Die Abwandlung der ersten Ausführungsform, die weise im wesentlichen gleich der Querschnittsform

in Fig. 2 veranschaulicht ist, die zweiten Ausfüh- 20 und -fläche des darauffallenden Strahls der Haupt-

rungsformen nach Fig. 3 und 4 und die Abwandlung Signalkomponenten gemacht. Es ist jedoch zu beach-

der dritten Ausführungsform nach F i g. 5 sind ver- ten, daß die Erfindung nicht auf diese besondere An-

anschaulicht als nicht mit den schallabsorbierenden Ordnung beschränkt ist und daß die Form und FTa-

Teilen 25 versehen. Es sollte jedoch beachtet werden, chengröße irgendeiner oder mehrerer der als Re-

daß geeignete schallabsorbierende Teile in den 25 flexionsflächen dienenden Umfangsflächen 21 der öfr-

Außenwänden des festen Mediums 10 bei diesen Aus- nungen im wesentlichen gleich der Querschnittsform

führungsformen ebensogut vorgesehen werden kön- und -fläche des darauffallenden Strahls der Haupt-

nen und daß die Hauptsignalkomponenten nicht ge- Signalkomponenten gemacht werden kann,

dämpft werden, selbst wenn die schallabsorbierenden Das vorerwähnte Merkmal hinsichtlich der Re-

Teile an den Außenwänden des festen Mediums 30 flexionsflächen kann in den in F i g. 3 bis 5 veran-

längs eines erheblichen Teils des Gesamtumfangs schaulichten Ausführungsformen ebensogut verwirk-

desselben angebracht sind, da die Reflexionsflächen licht werden.

für die Hauptsignalkomponenten bei dieser Ultra- Wie ersichtlich, ist es bei der Erfindung möglich,

Schallwellenverzögerungseinrichtung unabhängig von- wirksam die nicht notwendigen Signalkomponenten

einander im Inneren des festen Mediums 10 verstreut 35 durch Vorsehung der Hauptsignalkomponentenfort-

angebracht sind oder durch Einschneiden in sein In- pflanzungszone im Inneren des festen Mediums 10 zu

neres von seinen Außenwänden aus vorgesehen wer- beseitigen, die begrenzt wird von den Reflexions-

den. Jeder Werkstoff, der mit der mechanischen Im- flächen für die Hauptsignalkomponenten, so daß die

pedanz des festen Mediums verträglich ist und gute nicht notwendigen Signalkomponenten veranlaßt

Ankoppelungs- und Formungseigenschaften hat, wie 4° werden, aus der Hauptsignalkomponentenfortpfian-

z. B. ein Epoxyharz, das pulverisiertes Metall ent- zungszone auszuscheiden.

hält, kann für die Herstellung solcher schallabsorbie- Die nicht notwendigen Signalkomponenten, die aus

renden Teile benutzt werden. der Hauptsignalkomponentenfortpflanzungszone im

Nach Fig. 1 stellen die Linie 20a und 20b Gren- Inneren des festen Mediums 10 ausgetrieben werden, zen des Fortpflanzungswegs 20 für die Hauptsignal- 45 werden einer Mehrfachreflexion zwischen einer Mehr komponenten dar. Anders ausgedrückt, geben sie zahl von als Reflexionsflächen für die nicht notwen- einen Bereich der Hauptkomponenten des von dem digen Signalkomponenten dienenden Umfangsflächen elektroakustischen Wandlerelement 11 in das feste 26 der öffnungen 22, 23 unterworfen, die in dem Medium 10 abgestrahlten Ultraschallwellensignals an. festen Medium 10 vorgesehen sind, jedoch außerhalb Dieser Bereich entspricht der Breite eines Strahls der 50 der Hauptsignalkomponentenfortpflanzungszone und Hauptsignalkomponenten und beträgt 5 bis 10 mm der Außenwände des festen Mediums 10. Auf diesem bei dieser Ausführungsform, obwohl seine Werte je Wege werden die nicht notwendigen Signalkompo· nach der Größe der verwendeten Wandlerelemente nenten allmählich ihrer Energie beraubt und hörer variieren können. Die Linien 20a und 2Oi) können als schließlich auf zu existieren.

Wiedergabe der Seiten eines zylindrischen Körpers 55 Die Reflexionsflächen für die nicht notwendigei angesehen werden, der seine Achse bei 20 hat und Signalkomponenten werden bei der ersten, in Fig. 1 dessen Querschnittsform (Querschnittform des Strahls veranschaulichten Ausführungsform und ihrer ii

der Hauptsignalkomponenten) variieren kann, je Fig. 2 gezeigten Abwandlung durch die Umfangs

nach der Gestalt und Form einer schwingenden Ober- flächen 26 der öffnungen 22 gebildet und durch dii

fläche des elektroakustischen Wandlerelements. 60 entsprechenden Umfangsflächen 26 der nutenförmigei

Wie ersichtlich, besteht die Erfindung im Vor- öffnungen 23 bei der zweiten und dritten, in Fig.:

sehen von einer oder einer Mehrzahl Reflexions- bzw. 4 veranschaulichten Ausführungsform sowie be

flächen für die Hauptsignalkomponenten im Inneren der Abwandlung der dritten Ausfiihrungsform gemäl

des festen Mediums 10 in der Weise, daß dadurch Fig. 5. Es ist zu beachten, daß bei allen Ausfüh

eine Hauptsignalkomponentenfortpflanzungszone im 65 rungsformen und ihren Abwandlungen die von de Inneren des festen Mediums 10 vorgesehen wird. Es Umfangsflächen 26 der öffnungen 22, 23 gebildete

ist eines der Merkmale der Erfindung, daß, wenn bei Reflexionsflächen für die nicht notwendigen Signa¹

Her Ausbildung einer solchen Hauptsignalkomponen- komponenten in dem festen Medium, jedoch außei

halb des Fortpflanzungsweges für die Hauptsignalkomponenten vorgesehen sind.

Die von den Umfangsflächen 26 der Öffnungen 22, 23 gebildeten Reflexionsflächen für die nicht notwendigen Signalkomponenten haben eine solche Größe, Gestalt und Ausbildung und sind an solchen Stellen angeordnet, daß die von den Reflexionsflächen 27 in den Außenwänden des festen Mediums 10 gemäß F i g. 3 und 4 reflektierten, nicht notwendigen Signalkomponenten durch die besonderen Umfangsflächen 26 reflektiert werden, die den Reflexionsflächen 27 gegenüberliegen, um sich in einer Richtung zu bewegen, in der die nicht notwendigen Signalkomponenten aus der Hauptsignalkomponentenfortpflanzungszone abgelenkt und einer Mehrfachreiiexion zwischen den Reflexionsflächen 27 in den Außenwänden des festen Mediums und den Umfangsflächen 26 unterworfen werden.

Die vorerwähnte Wirkungsweise der Umfangsflächen 26 für die Reflexion der nicht notwendigen Signalkomponenten ist in Fig. 3 und 4 veranschaulicht.

Durch das Vorsehen solcher Umfangsflächen 26 für die Reflexion der nicht notwendigen Signalkomponenten in dem festen Medium wird benachbart zu der vorerwähnten Hauptsignalfortpflanzungszone eine Auffangzone für die nicht notwendigen Signalkomponenten geschaffen, die aus der Hauptsignalkomponentenfortpflanzungszone ausgetriebene, nicht notwendige Signalkomponente auffängt, um zu gewährleisten, daß sie niemals in die Hauptsignalkomponentenfortpflanzungszone zurückkehren. Das Vorsehen einer solchen Auffangzone für nicht notwendige Signalkomponenten in dem festen Medium, benachbart zu der Hauptsignalkomponentenfortpflanzungszone, führt zu einem verbesserten Wirkungsgrad durch Entfernen der nicht notwendigen Signalkomponenten.

Die äußeren Abmessungen der Abwandlung der ersten in F ig. 2 gezeigten Ausführungsform sind beispielsweise 46 mm Breite in der Querrichtung, 40 mm Breite in der Längsrichtung und 3 mm Dicke. Die äußeren Abmessungen der Abwandlungen der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind beispielsweise

ao 40 mm Breite in der Querrichtung, 45 mm Breite ir der Längsrichtung und 6 mm Dicke. Die Öffnunger 22 und die nutenförmigen Öffnungen 23 haben be allen Ausführungsformen beispielsweise eine Längs von etwa 10 mm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 (23) der Tell der Umfangsfläche der öffnung ist, Patentansprüche: der dem elektroakustisohen Wandlerelement (U) gegenüberliegt (Fig, 3 und 4).

1. Ultraschallwellen-Verzögerungseinrichtung
mit einem festen Medium für die Fortpflanzung 5

des Ultraschallsignals, einem elektroakustischen ,

Wandlerelement, das an einer Außenwand des
Mediums zur Umwandlung de» elektrischen Eingangssignals in ein Ultraschallsignal angebracht

ist, einer Reflexionsfläche für die Hauptkompo- io Die Erfindung betrifft eine Ultraschallwellen-Vernenten des Ultraschallsignals, die im Inneren des zögerungseinrichtung mit einem festen Medium für festen Mediums zur Bildung eines Fortpflan- die Fortpflanzung des Ultraschallsignals, einem elekzungsweges für die Hauptkomponenten des von troakustischen Waudlerelement, das an einer Außendem elektroakustischen Wandlerelement in das wand des Mediums zur Umwandlung des elektrischen Innere des festen Mediums abgestrahlten Ultra- 15 Eingangssignals in ein Ultraschallsignal angebracht schallsignals vorgesehen ist, mit einem akusio- ist, einer Reflexionsfläche für die Hauptkomponenten elektrischen Wandlerelement, das an einer Außen- des Ultraschallsignals, die im Inneren des festen Mewand zur Umwandlung nur der Hauptkompo- diums zur Bildung eines Fortpflanzungsweges für die nente des durch den Fortpflanzungsweg übertra- Hauptkomponenten des von dem elektroakustischen genen Ultraschallsignals in ein elektrisches Aus- 20 Wandlerelement in das Innere des festen Mediums gangssignal angebracht ist, und mit der Ab- abgestrahlten Ultraschallsignals vorgesehen ist, mit sorption bzw. Zerstreuung der Energie der nicht einem akustoelektrischen Wandlerelement, das an notwendigen Komponenten des Ultraschallsignals einer Außenwand zur Umwandlung nur der Hauptdienenden Hohlräumen in dem Übertragungs- komponente des durch den Fortpflanzungsweg übermedium, dadurch gekennzeichnet, daß 35 tragenen Ultraschallsignals in ein elektrisches Ausdie den Fortpflanzungsweg für die Hauptkompo- gangssignal angebracht ist, und mit der Absorption nenten des Ultraschallsignals bestimmenden Re- bzw. Zerstreuung der Energie der nicht notwendigen flexionsflächen einen Teil jeder Umfangsfläche Komponenten des Ultraschallsignals dienenden Hohl-(21, 26) einer Mehrzahl von in dem Medium (10) räumen in dem Übertragungsmedium,
ausgebildeten öffnungen (22 oder 23) umfassen 30 Bekannte Ultraschallwellen-Verzögerungseinrich- und daß einige der Umfangsflächen (26) der öff- tungen dieser Art (deutsche Auslegeschrift 1 139 218) nungen im Zusammenwirken mit Außenwänden sind so ausgebildet gewesen, daß man die Absorption des Mediums eine derartige Anordnung von Re- bzv>. Zerstreuung der seitlich die vorgeschriebenen flexionsflächen für nicht notwendige unerwünschte Ubertragungswege verlassenden Schallenergie, d.h. Komponenten des Ultraschallwellensignals bilden, 35 der nicht notwendigen Komponenten des Ultraschalldaß die Energien der nicht notwendigen uner- signals, dadurch zu erreichen versuchte, daß in dem wünschten Komponenten durch Mehrfach- festen Übertragungsmedium eine große Anzahl von reflexion zwischen den Umfangsflächen (26) der Bohrungen vorgesehen werden mußte, die in paröffnungen (22, 23) und den Außenwänden des alleler Lage zu den reflektierenden Grenzflächen des Mediums (10) absorbiert werden. 40 Medium« jeweils an Stellen mit dem allseitig größten