DE2226306A1

DE2226306A1 - Ultraschallsende und empfangsgerat

Info

Publication number: DE2226306A1
Application number: DE19722226306
Authority: DE
Inventors: Hirosi Neyagawa Okamoto Shinsuke Nishinomiya Inoue Hiromitsu Kyoto Mon Hirokazu Osaka Okamoto Mineo Hikone Ohasi, (Japan) P
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1971-05-31
Filing date: 1972-05-30
Publication date: 1972-12-07
Also published as: DE2226306C3; DE2226306B2; US3835254A; DE7220280U; GB1378248A; JPS485606U

Description

Ultraschallsende- und -empfangsgerät

Die Erfindung betrifft ein Ultraschallsende- und -empfangsgerät mit einem Hornstrahler, an dessen Wurzel ein Ultraschallschwinger angeordnet ist.

Die bekannten Geräte dieser Art sind im allgemeinen für horizontale Abstrahlung des Ultraschalls gedacht. Demgemäß sind der Schwinger und das Horn so angeordnet, daß die Hornachse horizontal verläuft. Bei Aufstellung im Freien kann deshalb Regenwasser, Schnee, Staub', u.dgl. leicht in das Horn eindringen und sich auf dem Schwinger niederschlagen. Durch solche Beläge wird aber erfahrungsgemäß die Schwingung stark behindert und die abgestrahlte Ultraschallenergie nimmt merklich ab.

Die Erfindung hat die Aufgabe, hier Abhilfe zu schaffen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß an einem Gestell das Horn mit nach unten weisender Schallaustrittsöffnung und ein der Aus-

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it

trittsöffnung gegenüberstehender, gegen die Hornachse geneigter Reflektor befestigt sind.

Um bei dieser Anordnung zur Schwingeroberfläche zu gelangen, müßten irgendwelche Fremdkörper von unten nach oben in das Horn eindringen; das ist sehr unwahrscheinlich. Außerdem bietet die geneigte Reflektorfläche die Möglichkeit, mit einfachen Mitteln die Richtung der Ultraschallabstrahlung zu verändern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben.· Hierin zeigen:

Fig. 1 einen Hornstrahler bekannter Art und Fig. 2-4 ein Gerät gemäß der Erfindung," und zwar sind

Fig. 2 ein Längsschnitt,

Fig. 3 ein Schnitt längs der Linie X - X in Fig. 2 und Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Gerätes im demontierten Zustand.

Fig. 1 zeigt ein Ultraschallsende- und -empfangsgerät bekannter Art mit einem Ultraschallschwinger a, der sich in einem horizontal angeordneten Hornstrahler b befindet. An der oberen Innenwand dieses Hornstrahlers kann Regenwasser bei c leicht herunterlaufen und den Schwinger a erreichen, wodurch dessen Wirkung behindert wird.

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Demgegenüber zeigen Pig. 2 bis 4 die verbesserte Ausführungsform. Eine Grundplatte 1 ist mit 2 Gruppen von.Befestigungslöchern 2 und 3 versehen. An diesen sind L-förmige elastische Metallwinkel 4 und 4' mit Schenkel 35, die Befestigungslöcher aufweisen, angeschraubt. Jeder Winkel hat einen rechtwinkelig abgebogenen Schenkel 35' mit einem Mitelloch 5 zur Lagerung eines Gestells, Schraubenlöchern β zur Befestigung eines Deckels und einer nach innen ausgeklinkten Nase 28. In den Löchern 5 ist ein Gestell 8, das auf seiner Stirnseite zwei öffnungen' 9 und 9^T besitzt, mit vertikalen Zapfen 10 gelagert. Die Rückseite des Gestells 8 ist offen, jedoch mit einem Deckel 13 abgedeckt, der auf seiner inneren Oberfläche mit Pilz oder einem anderen schallschluckenden Material 12 überzogen ist. An der Stirnseite des Gestells 8 sind zwischen den öffnungen 9 und 9' mehrere parallel zueinander verlaufende Abschirmplatten 14 angeformt. Die öffnung 9 ist die Schallaustrittsöffnung eines Ultraschallsenders 15, der mit einem Reflektor 19 versehen ist. Letzterer ist um etwa 45° gegen die Mittelachse eines Hornstrahlers 18 in der nach unten weisenden Trichteröffnung 17 des letzteren angeordnet. Das Horn 18 erweitert sich von seiner Wurzel 16 allmählich nach unten; in der Wurzel 16 sitzt ein Ultraschallgeber 20, der elektrische Energie in Ultraschallschwingungen verwandelt. Dieser Geber besteht z.B. aus einem piezoelektrischen Kristall mit Elektroden. Wenn an diese Elektroden eine Hochfrequenzspannung angelegt wird, beginnt der Kristall in bekannter Wo j sr- zu schwingen und erzeugt Ultraschallwellen, die

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sich von der Wurzel 16 zur Trichteröffnung 17.des Hornstrahlers fortpflanzen, wo sie vom Reflektor 19 umgelenkt und im wesentlichen rechtwinkelig zur Mittelachse des Hornstrahlers 18 abgestrahlt werden. Wenn die Eigenfrequenz der elastischen Schwingung des piezoelektrischen Elements mit der Frequenz der Hochfrequenzspannung mehr oder weniger übereinstimmt, werden die Ultraschallwellen mit gutem Wirkungsgrad abgestrahlt.

Die obere öffnung 9¹ dient als Schalleintrittsfenster für einen Ultraschallempfänger 21 mit schräg angebrachtem Reflektor 25 in der Trichteröffnung 23 eines Hornstrahlers 24 mit vertikaler Achse, der sich allmählich zur Wurzel 22 hin verengt und dort einen Ultraschallwandler 24 enthält. Dieser Empfangswandler besteht beispielsweise ebenso wie der Ultraschallgeber 20 aus einem piezoelektrischen Element mit Elektroden. Wenn das piezoelektrische Element von Ultraschallwellen getroffen wird, beginnt es mitzuschwingen und erzeugt eine Spannung zwischen den beiden Elektroden.

Der Ultraschallsender 15 und der Ultraschallempfänger 21 bilden mit dem Gestell 8 eine Sende- und Empfangsvorrichtung 27· Beide sind so angeordnet, daß die Hornstrahler 18 und 24 vertikal nach unten zeigen, daß aber infolge der Reflektoren 19 und 25 die überwiegende Schallabstrahlung bzw. Empfindlichkeit in Horizontalrichtung liegt. Wegen der Abschirmplatten 14 werden die durch die öffnung 9 austretenden Ultraschallwellen nicht

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unmittelbar zur öffnung 9' des Ultraschallempfängers übertragen.

Die Sende- und Empfangsvorrichtung 27 ist an der Grundplatte 1 um die Zapfen 10 und 10' schwenkbar befestigt, da diese Zapfen in die Löcher 5 der Winkel 4 und 4' eingreifen. Die Nasen 28 legen sich jedoch gegen die oberen und unteren Stirnflächen des Gestells 8 und bremsen so eine ungewollte Verschwenkung der Vorrichtung 27. Ein Deckel 29 ist so an der Grundplatte 1 befestigt, daß mit einem Drahtgitter 32 versehene Fenster 30 in einem Rahmen 31 vor die öffnungen 9 und 9' des Gestells 8.zu liegen kommen. Die Außenkanten des entsprechend gekrümmten Drahtgitters 32 sind zwischen den Rand des Deckelrahmens 31 und eine Deckleiste 33 eingeklemmt. Der Deckel 29 ist an der Grundplatte 1 mit Schrauben befestigt, die durch Löcher 34 im Deckel und die Löcher 6 in den Metallwinkeln 4 und 4' hindurchgehen.

Wenn der Ultraschallgeber 20 mit einer Hochfrequenzspannung erregt wird, strahlt er Ultraschallwellen ab, die nach Umlenkung an dem Reflektor 19 durch die öffnung 9 des Gestells 8 etwa horizontal nach außen treten. Die Wellen werden gegebenenfalls durch ein Objekt reflektiert und treten durch die öffnung 9^f wieder in das Gestell ein. Nach Umlenkung am Reflektor 25 gelangen sie zum Empfangswandler 26 und werden dort in eine elektrische Spannung verwandelt. Wenn z.B. ein Schalter entsprechend der Ausgangsspannung des Empfangswandlers 26 betätigt

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wird, ergibt sich aus der Schalterstellung das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Objekts im Ultraschallfeld des Gerätes. Wegen der vertikal nach unten gerichteten Hornstrahler 18 und 2¹J können Regenwasser, Schnee und Staub sich nicht an dem Ultraschaligeber 20 und dem Empfangswandler 26 festsetzen, so daß deren Resonanzfrequenz nicht durch Ablagerung von Wasser und anderen Stoffen schwankt.

Ferner kann wegen der Schwenkbarkeit des Gestells 8 die Strahlrichtung der Ultraschallwellen sehr einfach nach Wunsch verstellt werden.

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Claims

ANSPRÜCHE

/i.) Ultraschallsende- und -empfangsgerät mit einem Hornstrahler, an dessen Wurzel ein Ultraschallschwinger angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Gestell (8) der Hornstrahler (18,24) mit nach unten weisender Schallaustrittsöffnung und ein der Austrittsöffnung gegenüberstehender, gegen die Hornachse um etwa 45° geneigter Reflektor (19,25) befestigt sind.
2. Gerät nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (8) um seine vertikale Achse schwenkbar an einer Grundplatte (1) befestigt ist.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (1) aus Isoliermaterial besteht und eine ebene Rückseite zur Befestigung an einer Wandfläche besitzt, daß am oberen und unteren Ende der Grundplatte zwei Metallwinkel (4,4') befestigt sind, die je ein Loch (5) für einen an dem Gestell (8) befestigten Drehzapfen (10,10·) und eine federnde, an einer horizontalen Fläche des Gestells (8) anliegende Nase (28) aufweisen.
4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß das Gestell (8) an einer Seitenfläche mit zwei öffnungen (9»9') versehen sind, hinter denen sich je ein Hornstrahler mit Reflektor befindet, und daß an der Wurzel des einen Hornstrahlers ein Ultraschallgeber (20) und an der Wurzel des anderen Hornstrahlers ein Ultraschallempfänger (26) angeordnet ist.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (8) mit mehreren Abschirmplatten (14) zwischen den beiden öffnungen (9,9') versehen ist.

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