DE2839091C2 - Elektroakustischer Wandler - Google Patents
Elektroakustischer WandlerInfo
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler gemäß Gattungsbegriff des Anspruches 1.
Um eine gute Impedanzanpassung eines Unterwasser-Schallwandlers
an das umgebende Medium, beispielsweise Seewasser, und damit einen guten Übertragungswirkungsgrad
zu erzielen, wählt man die Strahlerfläche größer als die eigentliche aktive Fläche des
piezokeramischen Wandlerelements oder Schwingers. Die vergrößerte Strahlerfläche besteht bisher aus
Metall, welches durch Verguß oder Vulkanisation gegen Zerstörung durch das Seewasser geschützt werden muß.
Aufgabe der Erfindung ist es, Aufbau und Wirkungsweise eines solchen elek:roakustischen Wandlers zu
verbessern und noch weniger störanfällig zu machen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1
gekennzeichnete Erfindung. An Stelle der bisher üblichen Strahlerfläche aus Metall wird hier ein
Schallkopf aus Leichtmetalloxydkeramik, also einem Nichtleiter, verwendet, welches wasserundurchlässig ist
und metallähnliche, mechnischelastische sowie Festigkeitseigenschaften
besitzt. Hierdurch wurde es möglich, auf die bisher erforderlichen aufwendigen Zusatzmaßnahmen
zum Schutz der Strahlerfläche, beispielsweise durch Vergießen oder Aufvulkanisieren einer Schutzschicht,
zu verzichten. Von besonderem Vorteil ist darüber hinaus, daß zwischen Strahlerkopf und Wandlerelement
keine thermischen Spannungen auftreten, weil der Temperaturkoeffizient der Piezokeramik praktisch
mit demjenigen der Schallkopfkeramik übereinrtimmt. Somit entstehen bei Temperaturänderungen keine
Kräfte in der Grenzschicht zwischen der Strahierfläche des Schallkopfes und dem auf dessen Innenseite
aufgeklebten piezoelektrischen Wandler. Außerdem wird durch den Wegfall der bisher üblichen Vergußmasse
bzw. des auf die Metallschicht aufvulkanisierten Gummischutzmantels der Wirkungsgrad des Wandlers
beträchtlich verbessert Als besonders günstiger Gehäusewerkstoff haben sich Aluminium- und Magnesiumoxydkeramik
erwiesen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Sie wird nachstehend
anhand in der Zeichnung wiedergegebener Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 ein Schnittbild des elektroakustischen Wandlers und die
F i g. 2 und 3 andere Ausführungsformen für die wassei dichte Einführung der elektrischen Anschlußleitungen
für das Wandlerelement, wenn nicht nur der Schallkopf sondern auch der andere Gehäuseteil aus
Keramik besteht.
Das Wandlergehäuse besteht aus zwei topfförmigen Gehäuseteilen 1 und 2, die im gezeigten Ausführungsbeispiel beide aus Aluminiumoxydkeramik bestehen und
an der Stelle 3 miteinander verklebt sind. Der Gehäuseteil 1 dient zugleich als Schallkopf, wobei die
kreisförmige Stirnwand Ab als Schallabstrahlungsfläche wirkt. Auf ihrer Innenseite Aa ist das piezoelektrische
Wandlerelement 5 aufgeklebt, dessen Elektroden über Anschlußleitungen 6 und 7 mit den zugehörigen
elektrischen Stromkreisen in Verbindung stehen. Das Anschlußkabel 8 ist mittels einer Metallbuchse 9
abgedichtet durch die Wand des Gehäuseteils 2 hindurchgeführt und die Metallbuchse 9 nach außen hin
durch Vergußmasse oder Vulkanisation 10 gegen Einflüsse des den Schallwandler umgebenden Mediums
abgeschirmt. Der Schallkopf 1 ist im Bereich 11 zwischen seiner am Wandlerelement 5 anliegenden
Stirnwand Ab und dem der Befestigung des Schallkopfes 1 am anderen Gehäuseteil 2 dienenden ringförmigen
Halteteil 12 in seiner Wandstärke verringert, wodurch der Wirkungsgrad der Schallabstrahlung weiter verbessert
wird. Da sowohl das Wandlerelement 5 als auch der Schallkopf 1 aus Keramik bestehen, können an der
Grenzfläche dieser beiden Teile keine thermischen Spannungen auftreten, wenn sich einerseits das
Wandlerelement 5 im Betrieb erwärmt und andererseits der Schallkopf 1 von dem ihn umgebenden Medium, z. B.
dem Seewasser, gekühlt wird. Außerdem gewährleistet eine Schallabstrahlfläche Aa aus Aluminiumoxydkeramik
eine reflexionsfreie Impedanzanpassung zwischen dem Wandlerelement 5 und dem Schallkopf 1. Den
akustischen Wirkungsgrad beeinträchtigende Schutzschichten für den Schallkopf sind nicht erforderlich.
Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 sind zum
elektrischen Anschluß des Wandlerelements 5 zwei Kontaktstifte 13 unmittelbar in die Wand 14 des
Gehäuseteils 2 eingesintert. Eine in das Gehäuseteil 2 ingesinterte Metallbuchse 15 dient zur Zentrierung und
Befestigung eines Kabelsteckers.
Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 erfolgt die
dichte Durchfuhrung des Anschlußkabels 8 durch 'and 14 des Gehäuseteils 2 mit Hilfe einer
Iten O-Ringdichtung 16, wobei zusätzlich einerwischen
dem umlaufenden Metallwagen 17 des nantels und der Gehäuseaußenfläche eine Dich-8
und andererseits zwischen einer den Kabelan-
Schluß festhaltenden Mutter 19 und der Bodeninnenseite
eine Dichtung 20 vorgesehen ist Die Mutter 19 wird auf das Außengewinde einer auf das Einführungsende
des Kabels 8 aufgeschrumpften Metall- oder Kunststoffbuchse 21 aufgeschraubt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Elektroakustischer Wandler, insbesondere für Unterwasser-Ortungsanlagen, bei dem ein piezoelektrisches
Wandlerelement in einem zweiteiligen Gehäuse untergebracht ist und der eine Gehäuseteil
zugleich als Schallkopf dient, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest der als Schallkopf dienende Gehäuseteil (1) aus Leichtmetalloxydkeramik
besteht
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlerfläche des Wandlerelements
(5) auf der Innenseite (4a^des Schailkopfes (1) aufgeklebt ist.
3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gehäuseteile (1, 2)
topfförmig gestaltet sind.
4. Wandler nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallkopf (1) im
Bereich (11) zwischen seiner am Wandlerelement (5) anliegenden Stirnwand (Ab) und dem der Befestigung
dieses Gehäuseteils (1) am anderen Gehäuseteil (2) dienenden Teil (12) eine verringerte
Wandstärke aufweist.
5. Wandler nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Gehäuseteile (1,
2) miteinander verklebt sind.
6. Wandler nach einem der Ansprüche 1—5, bei dem auch der andere Gehäuseteil aus Leichtmetalloxydkeramik
besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die dem elektrischen Anschluß des Wandlerelements
(5) dienenden Anschlußelemente (13), z. B. Buchsen, Kontaktstifte, unmittelbar in die Gehäusewand (14)
eingesintert sind.
7. Wandler nach einem der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der als
Schallkopf dienende Gehäuseteil (1) aus Aluminiumoxydkeramik besteht.
8. Wandler nach einem der Ansprüche 1—7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der als
Schallkopf dienende Gehäuseteil (1) aus Magnesiumoxydkeramik besteht.
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Cited By (1)
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