DE2226306B2 - Ultraschall-Sende- und Empfangsgerät für Freiluftbetrieb - Google Patents

Description

gen 9 und 9' besitzt, mit vertikalen Zapfen 10 gelagert. Die Rückseite 11 des Gestells 8 ist offen, jedoch mit eintm Deckel 13 abgedeckt, der auf seiner inneren Obei fläche mit Filz oder einem anderen schallschluckenden Material 12 überzogen ist. An der S Stirnseite des Gestells 8 sind zwischen den öffnungen 9 und 9^r mehrere parallel zueinander verlaufende Abschirrnplatten 14 angeformt. Die Öffnung 9 ist die Schallaustrittsöffnung eines Ultraschallsenders 15, der mit einem Reflektor 19 versehen ist. Letzterei ist um etwa 45° gegen die Mittelachse eines Homstrahlers 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 Weise zu schwingen und erzeugt Ultraschall, eilen, die 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 9' 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 Horizontal richtung liegt. Wegen der Abschirmplatten 14 werden die durch die öffnung 9 austretenden Ultraschallwellen nicht unmittelbar zur öffnung 9' des Ultraschallempfängers übertragen.

Die Sende- und Empfangsvorrichtung 27 ist an uer 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 isi an der Grundplatte 1 mit Schrauben befestigt, die durch Löcher 34 im Deckel und die Löcher6 in den Metallwinkeln4 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' 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 wird, ergibt sich aus der Schalterstellung das Vorhandensein oder Nichivorhandensein eines Objekts im Ultraschallfeld des Gerätes. Wegen der vertikal nach unten gerichteten Hornstrahler 18 und 24 können Regenwasser, Schnee und Staub sich nicht an dem Ultraschallgeber 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

beide Ultraschallwandler haben eine horizontale

Patentanspruch; Strahlungsrichtung.

Demgegenüber liegt der im Patentanspruch ange-

Ultraschall-Sende- und -Empfangsgerät für gebenen Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Freiluftbetrieb mit in ein Gehäuse eingebauten, 5 Ultraschall-Sende- und -Empfangsgerät für Freiluftnach unten gerichteten Hornstrahlern und gegen betrieb, das eine bestimmte horizontale Hauptstrahdie Strahlerachse um 45° geneigten Reflektoren, lungsrichtung aufweist, die Richtkraft der ausgesandgekennzeichnet durch ein im Gehäuse ten und empfangenen Ultraschallwellen durch Schutz (1, 29) um seine vertikale Achse schwenkbar an- der Ultraschallwandler gegen äußere Einflüsse zu ergeordnetes Gestell (8), das in zwei übereinander- in höhen und gleichzeitig die Hauptstrahlrichtung in liegende Kammern unterteilt ist, die je in ihrem einfacher Weise auf den gewünschten Wert einstellunteren Abschnitt eine seitliche Schallaustritts- bar zu machen.

bzw. -eintrittsöffnung (9, 9') und an ihrem oberen Zu diesem Zweck besitzt das erfindungsgemäße Ende einen nach unten gerichteten Ultraschall- Gerät ein im Gehäuse um seine vertikale Achse wandler (20, 26) aufweisen, sowie dadurch ge- 15 schwenkbar angeordnetes Gestell, das in an sich be-· kennzeichnet, daß die Hornstrahler (18, 24) die kannter Weise in zwei übereinanderliegende Kam-Ultraschallwandler (20, 26) mit den im unteren mern unterteilt ist. Jede dieser Kammern weist in ih-Abschnitt d<_r Kammern sitzenden, den Schall- rem unteren Abschnitt eine seitliche Schallaustrittsaus- und -eintrittsöffnungen (9, 9') zugekehrten bzw. -eintrittsöffnung und an ihrem oberen Ende geneigten Reflektoren (19, 2S) verbinden. 20 einen nach unten gerichteten Ultraschallwandler auf.

Die erwähnten Hornstrahler verbinden die Ultraschallwandler mit den im unteren Abschnitt der

Kammern sitzenden, den Schallaus- und -eintrittsöffnungen zugekehrten geneigten Reflektoren.
25 Durch die Verbindung der Ultraschallwandler mit

Die Erfindung betrifft ein Ultraschall-Sende- und den Retlektoren über trichterförmige Hornstrahler

-Empfangsgerät für Freiluftbetrieb mit in ein Ge- wird die Richtkraft der ausgesandten und empfange-

läuse eingebaut, nach unten gerichteten Horn- nen Ultraschallwellen erhöht und damit der Störab-

itrahlern und gegen die Strahlerachse um 45° ge- stand verbessert. Dadurch, daß die Ultraschallwand-

reigten Reflektoren. 30 ler an der höchsten Stelle der Hornstrahler unterge

Die bekannten UltraschaM-Sends- und -Empfangs- bracht sind, werden sie von den Witterungseinflüssen

geräte für Freiluftbetrieb sind im allgemeinen für ho- nicht erreicht und sind somit hervorragend gegen

tizontale Abstrahlung des Ultraschalls gedacht. -Staub, Schmutz und Nässe geschützt. Durch die

Demgemäß sind der Schwinger und das Horn so an- schwenkbare Anordnung der Strahler innerhalb des

geordnet, daß die Hornachse horizontal verläuft. Bei 35 Gehäuses läßt sich die Haupistrahlrichtung in einfa-

Aufstellung im Freien kann deshalb Regenwasser, eher Weise auf den gewünschten Wert einstellen oder

Schnee, Staub u. dgl. leicht in das Horn eindringen auch verandern, ohne daß das Gehäuse von seiner

Und sich auf dem Schwinger niederschlagen. Durch Befestigungsstelle (z. B. an einer Wand) abgenom-

»olche Beläge werden aber die Schwingungen stark men und neu angebracht werden muß.

fcehindert, und die abgestrahlte Ultraschallenergie 40 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach-

nimmt merklich ab. Außerdem ist es nicht ohne wei- stehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin

leres möglich, die Hauptstrahlrichtung des Gerätes zeigt

tu verändern, wenn dieses z. B. an einer Wand befe- Fi g. 1 einen Hornstrahler bekannter Art und

ttigt ist. Fig. 2 bis4 ein Gerät gemäß der Erfindung, und

Es sind Gruppenanordnungen von Schallsendern 45 zwar sind

bekannt, die aus mehreren in ein Gehäuse eingebau- F i g. 2 ein Längsschnitt,

ten, nach unten gerichteten Hornstrahlern und gegen Fig.3 ein Schnitt längs der Linie X-X in Fig.2

die Strahlerachse geneigten Reflektoren bestehen und

(deutsche Patentschrift 684 335). Das Schallfeld soll Fig.4 eine perspektivische Darstellung des Gerä-

riermit ungerichtet in der Horizontalebene verteilt 50 tes im demontierten Zustand.

Werden. Eine derartige Anordnung ist für Ultra- Fig. 1 zeigt ein Ultraschall-Sende- und- Empfangs-Ichall-Sende- und -Empfangsgeräte mit einer be- gerät bekannter Art mit einem Ultraschallschwin-Stimmten Hauptstrahlrichtung nicht geeignet. ger a, der sich in einem horizontal angeordneten Ferner ist es bei Ultraschall-Sende- und -Emp- Hornstrahler & befindet. An der oberen Innenwand fangsgeräten für Unterwasserbetrieb bekannt, gegen 55 dieses Hornstrahlers kann Regenwasser beic leicht <iie Strahlerachse um 45° geneigte Reflektoren zu herunterlaufen und den Schwinger α erreichen, woverwenden, um dadurch eine Abstrahlung nach zwei durch dessen Wirkung behindert wird,
entgegengesetzten Richtungen oder eine verbreiterte Demgegenüber zeigen Fig.2 bis4 die verbesserte Wellenfront und damit eine erhöhte Richtwirkung in Ausführungsform. Eine Grundplatte 1 tut mit zwei einer bestimmten Richtung zu erreichen (deutsche 60 Gruppen von Befestigungslöchern 2 und 3 versehen. Patentschrift 767 260). Das letztere Prinzip ist auch An diesen sind L-förmige elastische Metallwinkel 4 bei einem Ultraschall-Sende- und -Empfangsgerät für und 4' mit Schenkeln 35, die Befestigungslöcher 7 auf-Unterwasserbetrieb angewandt, das für ungerichtete weisen, angeschraubt. Jeder Winkel hat innen recht-Verteilung des Ultraschallfeldes in der Horizontal- winkelig abgebogenen Schenkel 35' mit einem Mittelebene und gerichtete Verteilung in der Vertikalebene 65 loch 5 zur Lagerung eines Gestells, Schraubenlöeingerichtet ist (französische Patentschrift 1492 550). ehern 6 zur Befestigung eines Deckels und einer nach Dieses Gerät ist in zwei übereinanderliegende Kam- innen ausgeklinkten Nase 28. In den Lächern 5 ist mern mit je einem Ultraschallwandler unterteilt; ein Gestelle, das auf seiner Stirnseite zwei öffnun-