DE2517403A1 - METHOD FOR GENERATING ACOUSTIC RADIATION PATTERNS AND PIEZOELECTRIC CONVERTER ARRANGEMENT FOR PERFORMING THE METHOD - Google Patents

METHOD FOR GENERATING ACOUSTIC RADIATION PATTERNS AND PIEZOELECTRIC CONVERTER ARRANGEMENT FOR PERFORMING THE METHOD

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DE2517403A1
DE2517403A1 DE19752517403 DE2517403A DE2517403A1 DE 2517403 A1 DE2517403 A1 DE 2517403A1 DE 19752517403 DE19752517403 DE 19752517403 DE 2517403 A DE2517403 A DE 2517403A DE 2517403 A1 DE2517403 A1 DE 2517403A1
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Diving, Vv>lMm ßeicliel
Dipl-iug. vMigmg ßeiclielDiving, Vv> lMm ßicliel
Dipl-iug. vMigmg ßicliel

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81618161

SONTRIX, INC., Boulder, Colorado, VStASONTRIX, INC., Boulder, Colorado, VStA

Verfahren zum Erzeugen akustischer Strahlungsmuster und piezoelektrische Wandleranordnung zur Durchführung des VerfahrensMethod for generating acoustic radiation patterns and piezoelectric transducer arrangement to carry out the procedure

(Zusatz zur Patentanmeldung P 24 51 446.3)(Addition to patent application P 24 51 446.3)

Die Erfindung bezieht sich auf piezoelektrische Wandleranordnungen und auf Verfahren zum Erzeugen von Strahlungsmustern.The invention relates to piezoelectric transducer assemblies and to methods of generating Radiation patterns.

Piezoelektrizität ist Druckelektrizität, und piezoelektrisches Verhalten ist die Eigenschaft von Materialien, sich beim Anlegen von elektrischen Signalen zu verformen, oder umgekehrt, Elektrizität zu erzeugen, wenn eine Verformung durch Druck auftritt. Piezoelektrische Materialien kommen in der Natur vor und können künstlich hergestellt werden.Piezoelectricity is pressure electricity, and piezoelectric behavior is the property of materials to deform when applying electrical signals, or vice versa, to generate electricity, when deformation occurs due to pressure. Piezoelectric materials occur in nature and can are artificially produced.

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Es ist bekannt, in Wandleranordnungen, insbesondere in Ultraschallwandleranordnungen, planare piezoelektrische Elemente zu verwenden, die bei einer natürlichen Resonanzfrequenz vibrieren oder schwingen. Beim Vibrieren bei der natürlichen Resonanzfrequenz biegen sich die planaren piezoelektrischen Elemente um einen in ihnen definierten Knoten. Der auf der einen Seite des Knotens befindliche Abschnitt des Elements schwingt stets in einer Richtung, die der Richtung desjenigen Elementabschnitts entgegengerichtet ist, der auf der anderen Seite des Knotens liegt. Ein planares oder ebenes piezoelektrisches Element, das in der beschriebenen Weise schwingen kann, erzeugt oder fühlt Verdichtungs- oder Verdünnungswellen im wesentlichen in einer Richtung ab, die senkrecht zu der planaren Oberfläche verläuft.It is known to use planar piezoelectric devices in transducer arrangements, in particular in ultrasonic transducer arrangements To use elements that vibrate or oscillate at a natural resonant frequency. When vibrating at the natural resonance frequency, the planar piezoelectric elements bend around a defined in them Node. The section of the element on one side of the knot always oscillates in one direction which is opposite to the direction of that element section which is on the other side of the node. A planar or flat piezoelectric element that can vibrate in the manner described, generates or senses compression or thinning waves substantially in a direction perpendicular to the planar surface runs.

Die nach allen Seiten gerichteten Strahlungsmuster können unwirtschaftlich sein, wenn ein solches planares piezoelektrisches Element verwendet werden soll, um lediglich in einem vorgeschriebenen Bereich vorbestimmter Gestalt Ultraschallwellen zu erzeugen.The radiation patterns directed in all directions can be uneconomical if such a planar one Piezoelectric element should be used to shape only in a prescribed area Generate ultrasonic waves.

In der Hauptanmeldung P 24 51 446.3 werden Anordnungen beschrieben, bei denen die fortschreitenden Wellen ein schirmartiges Strahlungsmuster bilden. Dementsprechend ist das piezoelektrische Element an einer Anordnung befestigt, die sicherstellt, daß ein schirmartiges Strahlungsmuster erzeugt wird. Die Anordnung enthält eine Helmholtz-Resonatorkammer, in der sich das piezoelektrische Element befindet. Die Resonatorkammer weist Seiten- und Stirnwände auf und hat eine ausgewählte Resonanzfrequenz. Die Kammer ist derart angeordnet, daß sich ihre Längsachse parallel zur Seitenwand erstreckt. Die Kammer weist eine Anzahl von Schall aussendenden Öffnungen auf, die rund um die Längsachse in der Seitenwand vorgesehen sind. Die MittelpunkteIn the main application P 24 51 446.3 arrangements are described in which the advancing waves form an umbrella-like radiation pattern. Accordingly, the piezoelectric element is attached to an arrangement which ensures that an umbrella-like radiation pattern is generated. The arrangement contains a Helmholtz resonator chamber, in which the piezoelectric element is located. The resonator chamber has side and end walls and has a selected resonance frequency. The chamber is arranged so that its longitudinal axis is parallel extends to the side wall. The chamber has a number of sound emitting openings around the longitudinal axis are provided in the side wall. The midpoints

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der Öffnungen liegen in einer gemeinsamen Ebene, die im wesentlichen senkrecht zur Achse verläuft. Wenn das piezoelektrische Element erregt wird, erzeugt es ein sphärisches Strahlungsmuster akustischer Energie bei der Resonanzfrequenz entlang der Längsachse der Kammer. Dadurch wird veranlaßt, daß aus Jeder der Öffnungen längs deren Mittenachsen ähnliche Strahlungsmuster akustischer Energie austreten. Eine ebene Reflexionsoberfläche ist vorgesehen, um die akustischen Wellen zu empfangen und zu reflektieren, die von den Mittelpunkten der öffnungen in Richtung der Reflexionsoberfläche längs einer Fortpflanzungsbahn austreten, die zu der gemeinsamen Ebene einen vorbestimmten Winkel θ bildet. Die Reflexionsoberfläche ist derart angeordnet, daß sie sich senkrecht zur Achse der Kammer erstreckt und von der gemeinsamen Ebene einen vorbestimmten Abstand X hat. Der Abstand X entspricht einem solchen Abstand, bei dem bei der Resonanzfrequenz akustische Wellen, die unter dem vorbestimmten Winkel θ gegenüber der gemeinsamen Ebene in Richtung der Reflexionsoberfläche aus den öffnungen abgestrahlt werden, in Phase mit spiegelbildlichen akustischen Wellen reflektiert werden, die aus den Öffnungen von der Reflexionsoberfläche weg abgestrahlt werden. Dabei ist θ der Winkel zwischen der gemeinsamen Ebene und dem Vektor der Spiegelbildwellen.the openings lie in a common plane which is essentially perpendicular to the axis. If that When the piezoelectric element is excited, it generates a spherical radiation pattern of acoustic energy Resonance frequency along the longitudinal axis of the chamber. This causes each of the openings to be longitudinally whose center axes emit similar radiation patterns of acoustic energy. A flat reflective surface is provided to receive and reflect acoustic waves coming from the centers of the openings exit towards the reflective surface along a path of propagation leading to the common plane forms a predetermined angle θ. The reflective surface is arranged so that it is perpendicular to the Axis of the chamber and extends a predetermined distance X from the common plane. The distance X corresponds such a distance at which, at the resonance frequency, acoustic waves falling at the predetermined angle θ are emitted from the openings in relation to the common plane in the direction of the reflection surface, in phase are reflected with mirror-image acoustic waves that radiate away from the openings from the reflection surface will. Where θ is the angle between the common plane and the vector of the mirror image waves.

Eine solche Anordnung ist insbesondere zur Verwendung in Ultraschall-Einbruchsalarmanlagen geeignet, wo der zu überwachende bzw. zu schützende Bereich beispielsweise in der Mitte eines Raumes liegt.Such an arrangement is particularly suitable for use in ultrasonic burglar alarm systems, where the The area to be monitored or protected is, for example, in the middle of a room.

In vielen Fällen ist es jedoch erwünscht, die Form oder Gestalt des Strahlungsmusters der Wandler zu steuern oder einzustellen, wenn einerseits ein langer schmaler Gang oder andererseits eine große Raumfläche überstrichen werden soll. In diesen Anwendungsfällen ist es erwünscht, ein konusförmiges Strahlungsmuster zu erzeugen.In many cases, however, it is desirable to control the shape or shape of the radiation pattern from the transducers or to adjust if on the one hand a long narrow corridor or on the other hand a large area is swept over target. In these applications it is desirable to have a conical Generate radiation patterns.

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Folglich zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß ein zu einer vorbestimmten Achse konzentrisches, ringförmig nach außen strahlendes Muster akustischer Energie einer ausgewählten Wellenlänge erzeugt wird und daß die akustischen Wellen des ringförmigen Musters, die mindestens von einer Seite einer senkrecht zu der Achse mitten durch das Ringmuster verlaufenden gedachten Ebene abgestrahlt werden, an einer Reflexionsoberfläche reflektiert werden, und zwar wie in der Hauptanmeldung, und daß die Reflexionsoberfläche die Seitenwand eines kegelstumpfförmigen Hohlraums bildet, der an seinem Großhalbmesserende offen ist, daß die Seitenwand des Hohlraums gegenüber der vorbestimmten Achse um einen spitzen Winkel B geneigt ist und daß die gedachte Ebene um einen gewählten Abstand Y vom Kleinhalbmesserende des kegelstumpfförmigen Hohlraums entfernt liegt, um in Phase mit den sich von der anderen Seite der gedachten Ebene nach außen fortpflanzenden Strahlungen reflektierte parallele Strahlungen vorzusehen.Consequently, the invention is characterized in that a concentric to a predetermined axis, ring-shaped outwardly radiating pattern of acoustic energy of a selected wavelength is generated and that the acoustic waves of the annular pattern passing through at least one side perpendicular to the axis the imaginary plane running along the ring pattern are radiated, are reflected on a reflective surface, as in the parent application, and that the reflective surface is the side wall of a frustoconical cavity forms, which is open at its large radius end, that the side wall of the cavity opposite the predetermined Axis is inclined at an acute angle B and that the imaginary plane is at a selected distance Y from the end of the small radius of the frustoconical cavity is removed, to be reflected in phase with the radiations propagating outwards from the other side of the imaginary plane provide parallel radiation.

Die Erfindung wird in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt:The invention is explained in connection with preferred exemplary embodiments with reference to drawings. It shows:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer piezoelektrischen Wandleranordnung mit einem breitkonischen Strahlungsmuster und 1 shows a partially sectioned side view of a piezoelectric transducer arrangement with a broadly conical radiation pattern and

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren piezoelektrischen Wandleranordnung mit einem schmalkonischen Strahlungsmuster.2 shows a partially sectioned side view of a further piezoelectric transducer arrangement a narrow conical radiation pattern.

Eine in der Fig. 1 dargestellte Wandleranordnung ist in einem Hohlraum 60 eines schallreflektierenden Bauteils angeordnet. Die Anordnung 10 enthält eine Helmholtz-Resonatorkammer und einen in der Kammer untergebrachten,A transducer arrangement shown in FIG. 1 is in a cavity 60 of a sound-reflecting component arranged. The arrangement 10 contains a Helmholtz resonator chamber and one placed in the chamber,

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nicht dargestellten Wandler. Bei dem Wandler handelt es sich vorzugsweise um ein flaches, plattenförmig ausgebildetes piezoelektrisches Biegeelement. Die Kammer weist in ihrer äußeren Umfangsoberfläche mehrere Öffnungen auf, die in bezug auf die Achse der Kammer um jeweils gleiche Winkel gegeneinander versetzt sind und deren Mittelpunkte in einer gemeinsamen Ebene liegen, die sich senkrecht zur Achse der Kammer erstreckt. Wenn der Wandler eingeschaltet ist, tritt aus jeder der Öffnungen ein kreisförmiges Strahlungsmuster aus. Bezüglich der weiteren Einzelheiten der Konstruktion, der Wandleranordnung 10 wird auf die Hauptanmeldung P 24 51 446.3 Bezug genommen.converter not shown. The transducer is preferably a flat, plate-shaped one piezoelectric bending element. The chamber has a plurality of openings in its outer peripheral surface, the are offset from one another by the same angle with respect to the axis of the chamber and their centers in lie in a common plane perpendicular to the axis of the chamber. When the converter is switched on a circular radiation pattern emerges from each of the openings. Regarding the further details of the Construction, the transducer assembly 10 is referred to the main application P 24 51 446.3.

Das schallreflektierende Bauteil weist einen ebenen Bodenabschnitt auf, an den ein ringförmiger Abschnitt angrenzt, der die Seitenwand des Hohlraums 60 bildet und im Längsschnitt ein dreieckförmiges Profil aufweist. Der Hohlraum 60 ist kegelstumpfförmig ausgebildet, und zwar derart, daß seine Querschnittsfläche mit zunehmendem Abstand vom Bodenabschnitt des schallreflektierenden Bauteils größer wird.The sound-reflecting component has a flat bottom section to which an annular section adjoins, which forms the side wall of the cavity 60 and has a triangular profile in longitudinal section. Of the Cavity 60 is frustoconical, in such a way that its cross-sectional area with increasing distance from the bottom portion of the sound-reflecting component becomes larger.

Die Innenfläche der Seitenwand des Hohlraums 60 bildet mit der Längsachse der Kammer einen spitzen Winkel B. Die Mittelpunkte der Öffnungen in der Kammer haben vom Bodenabschnitt des schallreflektierenden Bauteils einen Abstand Y. Für eine maximale Verstärkung gilt Y = m λ · cos B . Das den Hohlraum 60 bildende Bauteil kann ein an einer Wand oder Decke angebrachtes Teil sein. Es kann sich aber auch um einen Abschnitt einer Wand oder einer Decke selbst handeln. Der Hohlraum 60 weist zwar vorzugsweise eine kegelstumpfförmige Gestalt auf, kann aber auch eine andere Form mit einer Hohlraumwand haben, die mit der Längsachse der Kammer einen geeigneten spitzen Winkel bildet. Der eingeschaltete Wandler erzeugt innerhalb der Kammer ein kugelförmiges Strahlungsmuster. InThe inner surface of the side wall of the cavity 60 forms an acute angle with the longitudinal axis of the chamber B. The centers of the openings in the chamber have from the bottom portion of the sound reflective component a distance Y. For a maximum gain, Y = m λ · cos B applies. The component forming the cavity 60 can be a part attached to a wall or ceiling. But it can also be a section of a wall or act a blanket yourself. The cavity 60 preferably has a frustoconical shape, can but also have a different shape with a cavity wall which point a suitable one with the longitudinal axis of the chamber Angle forms. When the transducer is switched on, it creates a spherical radiation pattern within the chamber. In

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Anbetracht dieses kugelförmigen Strahlungsmusters werden an den Öffnungen eine Anzahl von Strahlungsmustern hervorgerufen, die ebenfalls im wesentlichen kugelförmig sind. Die zahlreichen Strahlungsmuster von den Öffnungen vereinigen sich zu einem ringförmigen Strahlungsmuster. Anteile dieses ringförmigen Strahlungsmusters werden von der Wand des Hohlraums reflektiert, so daß ein kegelartiges oder konisches Strahlungsmuster entsteht. Bei dem von der Anordnung nach der Fig. 1 erzeugten Strahlungsmuster handelt es sich um eine verhältnismäßig breite Strahlungskeule, da der Winkel B größer als 45° ist. Die Anordnung nach der Fig. 2 macht zwar von derselben Wandleranordnung 10 Gebrauch, jedoch sind die den Hohlraum begrenzenden Seitenwände des schallreflektierenden Bauteils um weniger als 45° gegenüber der Längsachse der Kammer geneigt. Es wird daher in diesem Falle ein Strahlungsmuster erzeugt, das eine verhältnismäßig schmale Keule bildet.In view of this spherical radiation pattern, a number of radiation patterns are produced at the openings, which are also substantially spherical. Unite the numerous radiation patterns from the openings into a ring-shaped radiation pattern. Portions of this ring-shaped radiation pattern are from the wall of the cavity, so that a cone-like or conical radiation pattern is created. In the case of The radiation pattern generated in the arrangement according to FIG. 1 is a relatively wide radiation lobe, since the angle B is greater than 45 °. The order 2 makes use of the same transducer assembly 10, but these are the ones delimiting the cavity Side walls of the sound-reflecting component inclined by less than 45 ° with respect to the longitudinal axis of the chamber. It In this case, therefore, a radiation pattern is generated which forms a relatively narrow lobe.

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Claims (1)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zum Erzeugen eines Strahlungsmusters akustischer Energie einer ausgewählten Wellenlänge rund um eine vorbestimmte Achse, bei dem ein zu der vorbestimmten Achse konzentrisches, ringförmig nach außen strahlendes Muster akustischer Energie der ausgewählten Wellenlänge erzeugt wird und die akustischen Wellen des ringförmigen Musters, die von mindestens einer Seite einer senkrecht zu der Achse mitten durch das Ringmuster verlaufenden, gedachten Ebene abgestrahlt werden, an einer Reflexionsoberfläche reflektiert werden, nach der Hauptanmeldung P 24 51 446.3,1. Method for generating an acoustic radiation pattern Energy of a selected wavelength around a predetermined axis at which one of the predetermined Axis concentric, ring-shaped outward radiating pattern of acoustic energy of the selected wavelength is generated and the acoustic waves of the annular pattern emanating from at least one side of a perpendicular are emitted to the axis running through the middle of the ring pattern, imaginary plane, are reflected on a reflection surface, according to the main application P 24 51 446.3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsoberfläche die Seitenwand eines kegelstumpff örmigen Hohlraums darstellt, der an seinem Großhalbmesserende offen ist, daß die Seitenwand des Hohlraums gegenüber der vorbestimmten Achse einen spitzen Winkel (B) bildet und daß die gedachte Ebene einen gewählten Abstand (Y) vom Kleinhalbmesserende des kegelstumpfförmigen Hohlraums aufweist, um in Phase mit den sich von der anderen Seite der gedachten Ebene nach außen fortpflanzenden Strahlungen reflektierte parallele Strahlungen vorzusehen.characterized in that the reflective surface is the side wall of a truncated cone Shaped cavity represents the at its large radius end is open that the side wall of the cavity with respect to the predetermined axis an acute angle (B) and that the imaginary plane is a selected distance (Y) from the small radius end of the frustoconical cavity has to be in phase with the radiations propagating outwards from the other side of the imaginary plane to provide reflected parallel radiation. 2. Piezoelektrische Wandleranordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der ein piezoelektrisches Element mit einem sphärischen Sende- oder Abtaststrahlungsmuster und eine ein Gehäuse für das piezoelektrische Element bildende Resonanzkammer vorgesehen sind und bei der die Resonanzkammer eine Anzahl von Öffnungen aufweist, deren Mittelpunkte in einer gemeinsamen Ebene liegen und vom Zentrum des sphärischen Strahlungsmusters gleich weit entfernt sind, jede der Öffnungen derart angeordnet und bemessen ist, daß sie außerhalb der Kammer2. Piezoelectric transducer arrangement for performing the method according to claim 1, in which a piezoelectric Element with a spherical transmission or scanning radiation pattern and a housing for the piezoelectric Element-forming resonance chamber are provided and in which the resonance chamber has a number of openings has, the centers of which lie in a common plane and from the center of the spherical radiation pattern are equidistant, each of the openings is arranged and dimensioned such that they are outside the chamber 509849/0264509849/0264 bei der Resonanzfrequenz ein teilsphärisches Strahlungsmuster erzeugt, und die Öffnungen einen solchen Abstand voneinander haben, daß sich die sphärischen Strahlungsmuster von allen Öffnungen bei der Kammerresonanzfrequenz zu einem ringförmigen Strahlungsmuster mit der Resonanzkammer als Mittelpunkt vereinigen, nach der Hauptanmeldung P 24 51 446.3,a partially spherical radiation pattern is generated at the resonance frequency, and the openings have such a spacing from each other that the spherical radiation patterns from all openings at the chamber resonance frequency unite into an annular radiation pattern with the resonance chamber as the center, according to the main application P 24 51 446.3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung in einem Hohlraum (60) angeordnet ist, dessen Innenwand kegelstumpfförmig ausgebildet ist und eine gemeinsame Achse mit der vorbestimmten Achse hat, und daß das Kleinhalbmesserende des Hohlraums einen vorbestimmten Abstand (Y) von den Öffnungen aufweist, und zwar derart, daß sich die reflektierten Wellen bezüglich der Phase mit den nicht reflektierten Wellen vereinigen und ein konusförmiges Strahlungsmuster bilden.characterized in that the arrangement is arranged in a cavity (60), whose inner wall is frustoconical and has an axis common to the predetermined axis and that the small radius end of the cavity has a predetermined one Distance (Y) from the openings, in such a way that the reflected waves with respect to each other combine the phase with the non-reflected waves and form a cone-shaped radiation pattern. 3. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Abstand (Y) durch die Gleichung Y = m · λ · cos B gegeben ist, wobei λ die Wellenlänge bei der Resonanzfrequenz der Resonanzkammer (10) und m eine ganze Zahl ist.3. Arrangement according to claim 2,
characterized in that the predetermined distance (Y) is given by the equation Y = m * λ * cos B, where λ is the wavelength at the resonance frequency of the resonance chamber (10) and m is an integer. 4. Anordnung nach Anspruch 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel (B) größer als 45° ist.4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the acute angle (B) is greater than 45 °. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen kreisförmig sind.5. Arrangement according to one of claims 2 to 4, characterized in that that the openings are circular. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen gleiche Abstände voneinander haben.6. Arrangement according to one of claims 2 to 5, characterized in that that the openings are equally spaced from one another. 509849/0264509849/0264 7. Anordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Mittelpunkten der benachbarten Öffnungen etwa eine Wellenlänge λ bei der Resonanzfrequenz ist.7. Arrangement according to claim 6,
characterized in that the distance between the centers of the adjacent openings is approximately a wavelength λ at the resonance frequency. 8. Anordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser von jeder der Öffnungen etwa gleich der halben Wellenlänge λ/2 bei der Resonanzfrequenz ist.8. Arrangement according to claim 7,
characterized in that the diameter of each of the openings is approximately equal to half the wavelength λ / 2 at the resonance frequency. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz eine Ultraschallresonanzfrequenz ist.9. Arrangement according to one of claims 2 to 8, characterized in that that the resonance frequency is an ultrasonic resonance frequency. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung ein flaches plattenförmiges piezoelektrisches Biegeelement enthält.10. Arrangement according to one of claims 2 to 9, characterized in that that the transducer device contains a flat plate-shaped piezoelectric bending element. 11. Piezoelektrische Wandleranordnung zum Erzeugen eines konusförmigen Strahlungsmusters akustischer Energie rund um eine ausgewählte Achse,
gekennzeichnet durch eine ein piezoelektrisches Wandlerelement enthaltende Einrichtung, die eine Quelle zum Erzeugen eines mit der ausgewählten Achse konzentrischen, ringförmig nach außen strahlenden Musters akustischer Energie einer ausgewählten Wellenlänge bildet, und durch einen Reflektor, der eine konische Reflexionsoberfläche definiert, die gegenüber der ausgewählten Achse einen spitzen Winkel bildet und in bezug auf das Strahlungsmuster derart angeordnet ist, daß ein ausgewählter in Phase befindlicher Anteil des ringförmigen Strahlungsmusters reflektiert und dadurch rund um die ausgewählte Achse das konusförmige Strahlungsmuster erzeugt wird.11. Piezoelectric transducer arrangement for generating a conical radiation pattern of acoustic energy around a selected axis,
characterized by means including a piezoelectric transducer element forming a source for generating an annular outwardly radiating pattern of acoustic energy of a selected wavelength concentric with the selected axis, and a reflector defining a conical reflective surface opposite the selected axis forms acute angle and is arranged with respect to the radiation pattern such that a selected in-phase portion of the annular radiation pattern is reflected and thereby the conical radiation pattern is generated around the selected axis. 509849/0264509849/0264 12. Verfahren zum Erzeugen eines konusförmigen Strahlungsmusters akustischer Energie eine ausgewählten Wellenlänge rund um eine ausgewählte Achse,12. A method of generating a conical radiation pattern of acoustic energy of a selected wavelength around a selected axis, dadurch gekennzeichnet, daß ein zu der vorbestimmten Achse konzentrisches, ringförmig nach außen strahlendes Muster akustischer Energie der ausgewählten Wellenlänge erzeugt wird und daß die akustischen Wellen des ringförmigen Musters, die von einer Seite einer senkrecht zu der ausgewählten Achse mitten durch das Ringmuster verlaufenden gedachten Ebene abgestrahlt werden, an einer konischen Reflexionsoberfläche reflektiert werden, die einen ausgewählten Abstand von der gedachten Ebene hat, um in Phase mit den nach außen gerichteten Strahlungen reflektierte parallele Strahlungen vorzusehen, und dadurch ein konusförmiges Strahlungsmuster zu erzeugen.characterized in that an annular, concentric to the predetermined axis outward radiating pattern of acoustic energy of the selected wavelength is generated and that the acoustic waves of the annular pattern coming from one side of an axis perpendicular to the selected center are radiated through the ring pattern extending imaginary plane on a conical reflection surface that has a selected distance from the imaginary plane in order to be in phase with the outward-facing ones Radiations to provide reflected parallel radiations, and thereby a conical radiation pattern to create. 13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß direkt abgestrahlte Wellen von einer Reflexionsoberfläche in Phase mit den direkt abgestrahlten Wellen reflektiert werden, um diese zu verstärken.13. The method according to claim 12,
characterized in that directly radiated waves are reflected from a reflecting surface in phase with the direct radiated waves to amplify them. 14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß das konusförmige Strahlungsmuster durch Vereinigen einer Anzahl ähnlicher sphärischer Strahlungsmuster akustischer Energie der ausgewählten Wellenlänge erzeugt wird.14. The method according to claim 13,
characterized in that the conical radiation pattern is generated by combining a number of similar spherical radiation patterns of acoustic energy of the selected wavelength. Verfahren nach Anspruch 14,Method according to claim 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsmusterquelle und die Reflexionsoberfläche um einen Abstand voneinander entfernt sind, der gemessen längs der ausgewählten Achse näherungsweise gleich dem Produkt aus einer ganzen Zahl von Wellenlängen bei der Resonanzfrequenz und dem Cosinus von B ist, wobei B den Winkel zwi sehen der ausgewählten Achse und der Reflexionsoberfläche darstellt.characterized in that the radiation pattern source and the reflective surface are spaced from each other by a distance approximately equal to that measured along the selected axis Is the product of an integer number of wavelengths at the resonance frequency and the cosine of B, where B is the angle between the selected axis and the reflection surface. 509849/0264509849/0264 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel B größer als 45° ist.16. The method according to claim 15, characterized in that the angle B is greater than 45 °. 17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel B kleiner als 45° ist.17. The method according to claim 15, characterized in that that the angle B is less than 45 °. 509849/026/»509849/026 / » LeerseiteBlank page
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