DE2151085B2 - Nachhallplatte mit einem elektromechanischen wandler zur anregung von biegewellen - Google Patents

Description

der Größenordnung der kleinsten anzuregenden Biegewellenlänge liegt.

In vorteilhafter Weise ist der Wandler als piezoelektrischer Kristall oder amorphes piezoelektrisches Material ausgebildet.

Diese Anordnung bietet gegenüber der bislang verwendeten Tauchspulanregung mehrere grundsätzliche Vorteile:

IO

1. Da der gesamte Wandler ausschließlich mit der Platte mechanisch verbunden ist, kann selbst bei großen, transportmäßig bedingten Bewegungen der Platte keine Beschädigung des Systems auftreten.

2. Die elektrische Kontaktierung ist schwingungstechnisch unkritisch. Bei hinreichend dünnen Klebeschichten können einmal die Platte und auf der Gegenseite die Masse zur Kontaktierung des Wandlers verwendet werden. Die so Anregespannung für den Wandler wird der Platte über eine Befestigungsstelle zugeführt. Die Gegenmasse wird über eine dünne, flexible Leitung angeschlossen. Diese Leitung übt jedoch auf das schwingende System des Wandlers as keinen Einfluß aus, da die zwischengeschaltete Masse im Übertragungsbereich des Systems als ruhend angesehen werden kann.

3. Der Wandler bedarf keiner Justage.

4. Das System ist in seinem Aufbau wesentlich einfacher und damit billiger als die herkömmlichen Tauchspulenanregungssysteme.

An Hand der Figur soll die Erfindung näher erläutert werden:

Die Figur zeigt den erfindungsgemäßen Anregungswandler, der aus einer piezoelektrischen Kristallscheibe 2 besteht, die mit ihrer einen Grenzfläche auf der Nachhallplatte 1 angebracht ist und auf ihrer anderen Grenzfläche die Gegenmasse 3 trägt. Legt man an die Kristallscheibe 2 eine Wechselspannung, was über die Nachhallplatte 1 und die Gegenmasse 3 erfolgen kann, so wird die Nachhallplatte senkrecht zu ihrer Kontaktierungsflache durch den Piezokristall proportional zur Spannung ausgelenkt. Diese Proportionalität besteht im Ubertragungsbereich des Wandlers. In diesem Bereich bleibt die Gegenmasse in Ruhe, da ihr Massenwiderstand größer ist als die Biegewellenimpedanz der Folie.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

■.. Massenimpedanzen der mit der., Folie verbundenen Patentansprüche: schwingenden Wandlerteile den Frequenzgang der Nachhalleinrichtüng.

1. Nachhallplatte mit einem elektromechani- Als Aufsprechwandler werden heute beispielsweise sehen Wandler zur Anregung von Biegewellen, 5 Tauchspul-Magnetsysteme verwendet. Dies war bei dadurch gekennzeichnet, daß die den bis heute eingesetzten Nachhalleinrichtungen mit Nachhallplatte (1) mit einer Grenzfläche eines Stahlplatten einer Abmessung von etwa piezoelektrischen Wandlers (2) flächenhaft ver- 2 mx 1 mx 0,5 mm möglich. Die heute allgemein anbunden ist und daß der Wandler an einer weite- gestrebte Verkleinerung führte hier zur Verwendung ren Grenzfläche eine schwingungsmäßig ruhende io von Folien einer Abmessung von etwa Gegenlage erhält. ^; , ,,. 30 cm χ 30 cm X 20 μΐη. Hier ist aus konstruktiven

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekenn' ''■. Gründen die Verwendung von Wandlern nach dem zeichnet, daß auf der der Nachhallplatte abge- Tauchspulprinzip zum Aufbringen der Schallenergie kehrten Grenzfläche des Wandlers (2) eine ru- auf die Folie nicht mehr möglich. Die Tauchspule hende Gegenmasse (3) vorgesehen ist. \ 15 müßte zur Erlangung eines guten Wirkungsgrades

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch des Wandlers in einem sehr kleinen Luftspalt arbeigekennzeichnet, daß die Grenzfrequenz unter den ten (kleiner als lmm). Da die Schwingspule jedoch Übertragungsbereich des Nachhallgerätes gelegt an der Folie befestigt ist und der Magnet an dem ist. Einspannrahmen der Folie, ist eine dauerhafte exakte

4. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 20 Justage der beiden Wandlerteile zueinander nicht zu dadurch gekennzeichnet, daß die Nachhallplatte gewährleisten. Eine Vergrößerung des Luftspaltes (1) und die Gegenmasse (3) elektrisch leitend führt zu einer Herabsetzung des Wirkungsgrades des sind. Wandlers. Wird versucht, dies durch größere elektri-

5. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, sehe Ansteuerleistung auszugleichen, so erwärmen dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (2) 25 sich die sehr dünnen Wickeldrähte der Spulen so über die Nachhallplatte (1) und die Gegenmasse stark, daß eine Verformung der Spule eintritt.

(3) an einer Wechselspannungsquelle liegt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine

6. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, Nachhällplatte mit einem elektromechanischen dadurch gekennzeichnet, daß die linearen Ab- Wandler zu Anregung von Biegewellen zu zeigen, bei messungen der Berührungsfläche zwischen 30 der diese Nachteile beseitigt sind.

Wandler (2) und Nachhallplatte (1) in der Grö- Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß

ßenordnung der kleinsten anzuregenden Biege- die Nachhallplatte mit einer Grenzfläche eines piewellenlänge liegt. zoelektrischen Wandlers flächenhaft verbunden ist

7. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, und daß der Wandler an einer weiteren Oberfläche dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (2) ein 35 eine schwingungsmäßig ruhende Gegenlage erfährt, piezoelektrischer Kristall oder ein amorphes pie- Die flächenhafte Verbindung eines angeregten zoelektrisches Material ist. Körpers, der zur verzögerten Übertragung von Ultraschall dient, mit einer Grenzfläche eines piezoelektrischen Wandlers ist aus der französischen Patent-

40 schrift 1 394 796 bekannt. Bei der bekannten Anord-

— nung fehlt jedoch eine schwingungsmäßig ruhende

Gegenlage.

Außerdem ist aus der deutschen Auslegeschrift

1001011 die Abtastung mittels piezoelektrischer

45 Körperschallmikröfone bekannt. Auch hierbei fehlt

Die Erfindung betrifft eine Nachhallplatte mit eine schwingungsmäßig ruhende Gegenlage an einer einem elektromechanischen Wandler zur Anregung weiteren Grenzfläche der Körperschallmikrofone, von Biegewellen. Zur Fixierung des Wandlers ist auf der der Nach-

Zur künstlichen Verhallung von Schallereignissen hallplatte abgekehrten Grenzfläche des Wandlers werden sogenannte Nachhallplatten verwendet. Das 5° eine schwingungsmäßig ruhende Gegenmasse vorgezur Verhallung dienende Medium ist dabei eine — sehen. Diese Gegenmasse bleibt in Ruhe, wenn ihr bezogen auf ihre Flächenausdehnung — dünne Me- Massenwiderstand größer ist als die Biegewelleneintallplatte oder Metallfolie. Das zu verhallende gangsimpedanz der Platte. Da der Massenwiderstand Schallereignis wird der Metallfolie in Form von.Bie- . der Gegenmasse proportional mit der Frequenz angewellen aufgeprägt. Bei geeigneter Wahl des Mate- 55 steigt, die Biegewelleneingangsimpedanz jedoch frerials der Folie klingt das der Folie aufgeprägte Biege- quenzunabhängigist, ergibt sich für das System eine wellenfeld (infolge geringer innerer Dämpfung des untere Grenzfrequenz. Diese wird in vorteilhafter Materials) langsam exponentiell ab. Dadurch erfährt Weise unterhalb des beabsichtigten Übertragungsbedas aufgesprochene, unverhallte Schallsignal eine reiches der Anordnung gelegt werden, ähnliche Veränderung wie ein in einen halligen 60 Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung be-Wiedergaberaum abgestrahltes Signal. steht darin, daß die Nachhallplatte und die Gegen-

Zur Anregung der Biegewellen werden elektrome- masse elektrisch leitend sind. Die elektrische Kontakchanische Wandler benutzt. Die mechanische Impe- tierung kann somit in vorteilhafter Weise über die danz der Wandler wird der Biegewelleneingangsim- Nachhallplatte und die Gegenmasse, welche an einer pedanz der Folie parallel geschaltet. Da die Biege- 65 Wechselspannungsquelle liegen, erfolgen, welleneingangsimpedanz für punktförnüge Anregung Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht

von Platten oder Folien über der Frequenz konstant darin, daß die linearen Abmessungen der Berühist, bestimmen die mit der Frequenz ansteigenden rungsfläche zwischen Wandler und Nachhallplatte in