DE2226306C3

DE2226306C3 - Ultraschall-Sende- und Empfangsgerät für Freiluftbetrieb

Info

Publication number: DE2226306C3
Application number: DE2226306A
Authority: DE
Inventors: Hiromitsu Kyoto Inoue; Hirokazu Osaka Mori; Hirosi Neyagawa Ohasi; Mineo Hikone Okamoto; Shinsuke Nishinomiya Okamoto
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1971-05-31
Filing date: 1972-05-30
Publication date: 1974-12-19
Also published as: JPS485606U; DE7220280U; DE2226306B2; DE2226306A1; GB1378248A; US3835254A

Description

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gen 9 und 9 besitzt, mit vertikalen Zapfen 10 gela- zeigen, daß aber infolge der Reflektoren 1» und 25 gert Die Rückseite 11 des Gestells 8 ist offen, jedoch die überwiegen*} Scbalkbstrahlung bzw. EfP™«*- mit einem Deckel 13 abgedeckt, der auf seiner inne- lichkeit in Horizontalrichtung lfegt Wegender AlH ren Oberfläche mit Filz oder einem anderen schall- schinnplatten 14 werden die durch die OBnnng!» schluckenden Material 12 überzogen isL An der 5 austretenden Ultraschallwellen nicht unmittelbar zur Stirnseite des Gestells 8 sind zwUchen den öffnus- öffnung 9* des Ultraschallempfängers übertragen, gen 9 und 9' mehrere parallel -^einander verlaufende Die Sende- und fimpfangsvorrichtung 27 ist an der Abschirmplatten 14 angeformt Die öffnung 9 ist die Grundplatte 1 um die Zapfen 10 und 10* schwenkbar Schallaustrittsöffnung eines Ultraschallsenders 15, befestigt, da diese Zapfen in die Löcher 5 der Winder mit einem Reflektor 19 versehen ist Leteterer ist io kel4 und 4' eingreifen. Die Nasen 28 leg«» ach jeum etwa 45° gegen die Mittelachse eines Hornstrah- doch gegen die oberen und unteren Stirnflächen des lers O in der nach unten weisenden Trichteröffnung Gestells 8 und bremsen so eine ungewollte ver-17 des letzteren angeordnet Das Horn 18 erweitert Schwenkung der Vorrichtung 27. Ein Deckel 29 ist sich von seiner Wurzel 16 allmählich nach unten; in so an der Grundplatte 1 befestigt daß mit einem der Wurzel 16 sitzt ein Ultraschallgeber 20, der elek- 15 Drahtgitter 32 versehene Fenster 30 in einem Rahtrische Energie in Ultraschallschwingungen verwan- men 31 vor die öffnungen 9 und 9 des Gestells β zu delt Dieser Geber besteht z.B. aus einem piezoelek- liegen kommen. Die Außenkanten des entsprechend irischen kiistaU mit Elektroden. Wenn an diese gekrümmten Drahtgitters 32 sind zwischen den Rand Elektroden eine Hochfrequenzspannung angelegt des Deckelrahmens 31 und eine Deckleiste 33 eingewird, beginnt der Kristall in bekannter Weise zu ao klemmt Der Deckel 29 ist an der Grundplatte 1 mit schwingen und erzeugt Ultraschallwellen, die sich Schrauben befestigt die durch Löcher 34 im Decke' von der Wurzel 16 zur Trichteröffnung 17 des Horn- und die Löcher 6 in den Metallwinkeln 4 und 4 Umstrahlen fortpflanzen, wo sie vom Reflektor 19 um- durchgehen. _< . gelenkt und im wesentlichen rechtwinkelig zur Mit- Wenn der Ultraschallgeber 20 mit einer Hocbfretelachse des Homstrahlers 18 abgestrahlt werden, »i quenzspannung erregt wird, strahlt er Ultrasc&auwei-Wenn die Eigenfrequenz der elastischen Schwingung len ab, die nach Umlenkung an dem Reflektor- Vt des piezoelektrischen Elements mit der Frequenz der durcn die öffnung 9 des Gestells 8 etwa horizontal Hochfrequenzspannung mehr oder weniger überein- nach außen trete:.. Die Wellen werden gegebenenstimmt, werden die Ultraschallwellen mit gutem Wir- falls durch ein Objekt reflektiert und treten durch die kungsgrad abgestrahlt 30 öffnung 9' wieder in das Gestell ein. Nach Umlen-

Die obere öffnung 9* dient als Schalleintrittsfen- kung am Reflektor 25 gelangen sie zum Empfangsster für einen Ultraschallempfänger 21 mit schräg wandler 26 und werden dort in eine elektrische Spanangebrachtem Reflektor 25 in der Trichteröffnung nung verwandelt Wenn z.B. ein Schalter entspre-23 eines Hornstrahlers 24 mit vertikaler Achse, der chend der Ausgangsspannung des Empfangswandlers sich allmählich zur Wurzel 22 hin verengt und dort 35 26 betätigt wird, ergibt sich aus der Schalterstellung einen Ultraschallwandler 24 enthält. Dieser Emp- das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines fangswandler besteht beispielsweise ebenso wie der Objekts im Ultraschallfeld des Gerätes. Wegen der UltraschaJlgeber 20 aus einem piezoelektrischen EIe- vertikal nach unten gerichteten Hornstrahler 18 und ment mit Elektroden. Wenn das piezoelektrische EIe- 24 können Regenwasser, Schnee und Staub sich nicht ment von Ultraschallwellen getroffen wird, beginnt 40 an dem Ultraschallgeber 20 und dem Empfangses mitzuschwingen und erzeugt eine Spannung zwi- wandler 26 festsetzen, so daß deren Resonanzfreschen den beiden Elektroden. quenz nicht durch Ablagerung von Wasser und ande-

Der Ultraschallsender 15 und der Ultraschallemp- ren Stoffen schwankt.

fänger 21 bilden mit dem Gestelle eine Sende- und Ferner kann wegen der Schwenkbarkeit des Ge-Empfangsvorrichtung 27. Beide sind so angeordnet, 45 stells 8 die Strahlrichtung der Ultraschallwellen sehr

daß die Hornstrahler 18 und 24 vertikal nach unten einfach nach Wunsch verstellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

l 2

. beide Ultraschallwandler haben eine horizontale

Patentanspruch; Strahlungsrichtong.

Demgegenüber liegt der im Patentanspruch ange-

Ultraschall-Sende- und -Empfangsgerät für gebenen Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Frefiuftbetrieb mit in ein Gehäuse eingebauten, S Ultraschall-Sende- und -Empfangsgerät for Freiluft-. - nach unten gerichteten Hornstrahlern und gegen betrieb, das eine bestimmte horizontale Hauptstrahdie Strahlerachse um 45° geneigten Reflektoren, lungsrichtung aufweist, die Richtkraft der ausges$ndgekennzeichnet 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- io höhen und gleichzeitig die Hauptstrahbichtung 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 seme vertikale Achse wandler (20, 26) aufweisen, sowie dadurch ge- is schwenkbar angeordnetes Gestell, das in an sich bekennzeichnet, 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 der Kammern sitzenden, den !schall- rem unteren Abschnitt eine seitliche Schallaustrittsaus- und -eintrittsöffnungen (9, Ψ) zugekehrten bzw. -eintrittsöffnung und an ihrem oberen Ende geneigten Reflektoren (19,25) verbinden. ao einen nach unten gerichteten Ultraschallwandler auf.

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

Kammern sitzenden, den Schallaus- und -eintrittsöff-

nunger zugekehrten geneigten Reflektoren,
ag Durch die Verbindung der Ultraschallwandler mit

Die Erfindung betrifft ein Ultraschall-Sende- und den Reflektoren über trichterförmige Hornstrahler -Empfangsgerät für Freiluftbetrieb mit in ein Ge- wird die Richtkraft der ausgesandten und empfangehäuse eingebauten, nach unten gerichteten Horn- aen Ultraschallwellen erhöht und damit der Störabstrahlern und gegen die Strahlerachse um 45° ge- stand verbessert. Dadurch, daß die Ultraschallwandneigten Reflektoren. 30 ler an der höchsten Stelle der Hornstrahler unterge-Die bekannten Ultraschall-Sende- und -Empfangs- bracht sind, werden sie von den Witterungseinflüssen gerate für Freiluftbetrieb sind im allgemeinen für ho- nicht erreicht und sind somit hervorragend gegen rizontale 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 Hauptstrahlrichtung 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 verändern, ohne daß das Gehäuse von seiner und sich auf dem Schwinger niederschlagen. Durch Befestigungsstelle (z.B. an einer Wand) abgenomsolche Beläge werden aber die Schwingungen stark men und neu angebracht werden muß.
behindert, und die abgestrahlte Ultraschallenergie 40 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachnimmt merklich ab. Außerdem ist es nicht ohne wei- stehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin teres möglich, die Hauptstrahlrichtung des Gerätes zeigt

zu verändern, wenn dieses z. B. an einer Wand befe- F i g. 1 einen Hornstrahler bekannter Art und

stigt ist. F i g. 2 bis 4 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 F i g. 3 ein Schnitt längs der Linie X-X in F i g. 2

die Strahlerachse geneigten Reflektoren bestehen und

(deutsche Patentschrift 684 335). Das Schallfeld soll F i g. 4 eine perspektivische Darstellung des Gerähiermit ungerichtet in der Horizontalebene verteilt 50 tes im demontierten Zustand,
werden. Eine derartige Anordnung ist für Ultra- F i g. 1 zeig* ein Ultraschall-Sende-und-Empfangsschall-Sende- und -Empfangsgeräte mit einer be- gerät bekannter Art mit einem Ultraschallschwinstimmten Hauptstrahlrichtung nicht geeignet. ger a, der sich in einem horizontal angeordneten Ferner ist es bei Ultraschall-Sende- und -Emp- Hornstrahler b befindet. An der oberen Innenwand fangsgeräten für Unterwasserbetrieb bekannt, gegen 55 dieses Hornstrahler kann Regenwasser beic leicht die Strahlerachse um 45° geneigte Reflektoren zu herunterlaufen und den Schwingern erreichen, woverwenden, um dadurch eine Abstrahlung nach zwei durch dessen Wirkung behindert wird,
entgegengesetzten Richtungen oder eine verbreiterte Demgegenüber zeigen F i g. 2 bis 4 die verbesserte Wellenfront und damit eine erhöhte Richtwirkung in Ausführungsform. Eine Grundplatte 1 ist mit zwei einer bestimmten Richtung zu erreichen (deutsche 60 Gruppen von Befestigungslöchern 2 und 3 versehen. Patentschrift 767260). 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 einen recht-Verteiiung 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, Schraubenlöemgerichtet 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. Iti den Löchern 5 ist mern mit je einem Ultraschällwandler unterteilt; ein Gestell 8, das auf seiner Stirnseite zwei öffnun-