DE3423492C2 - - Google Patents
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
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- H03H9/24—Constructional features of resonators of material which is not piezoelectric, electrostrictive, or magnetostrictive
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Wandlerresona
tor zur Erzeugung mechanischer Biegeschwingungen gemäß dem Ober
begriff des Patentanspruches 1.
Elektromechanische Wandler der vorgenannten Art sind aus der
DE-AS 12 94 493 und aus der DE-AS 12 77 463 bekannt. In der
DE-AS 12 77 463 wird darauf abgestellt, die mechanischen Schwin
ger mit elektrostriktiver Anregung als elektrische Vierpole zu
betreiben, wobei erreicht wird, daß beispielsweise bei der Ver
wendung der Längsschwingung als Nutzschwingung möglichst wenig
parasitäre Längsoberschwingungen erzeugt werden, während bei der
Verwendung der Biegeschwingung als Nutzschwingung, möglichst we
nig Biegeoberschwingungen entstehen sollen. Bei den in der
DE-AS 12 94 493 beschriebenen mechanischen Biegeschwingern wird
praktisch darauf abgestellt, flache Blechstreifen aus Resonato
ren zu verwenden. Zur Aufnahme der elektrostriktiven Keramik
werden dabei diese Blechstreifen entweder winkelig abgebogen
oder T-förmig ausgebildet.
Wandlerresonatoren dieser Art sind dem Grundkonzept nach bei
spielsweise bereits in einem Aufsatz von H. Albsmeier "Über An
triebe für elektromechanische Bandpässe mit piezoelektrischen
Wandlern" in der Zeitschrift "Frequenz", Band 19 (1965), Heft
4, Seiten 125-133 beschrieben worden. Solche Wandlerresonatoren
werden bekanntlich zu Aufbau mechanischer Filter benötigt, die
zur Lösung einer ganzen Reihe von Selektionsaufgaben bei der
Übertragung elektrischer Signale herangezogen werden. Unter den
für solche Resonatoren möglichen Schwingungsformen hat auch die
Biegeschwingung eine besondere Bedeutung erlangt, weil dort die
Resonanzfrequenz nicht nur von der Länge der mechanischen Reso
natoren bestimmt wird, sondern auch von deren Querschnittsabmes
sungen. Auch die Wandlerresonatoren müssen selbstverständlich in
das gesamte Filter einbezogen werden und es ist für die Übertra
gungsfunktion des Gesamtfilters von großer Bedeutung, daß auch
die Wandlerresonatoren möglichst exakt die vorgegebenen theore
tischen Werte haben. Ein weiteres Problem bei mechanischen Reso
natoren ist das Auftreten von parasitären Schwingungen, Schwin
gungen also, die aufgrund der physikalisch vorgegebenen Eigen
schaften der Resonatoren auf
treten und die aber das Gesamtverhalten mechanischer
Filter erheblich beeinträchtigen können, da ggfs. beim
Auftreten solcher Störschwingungen die vorgegebenen An
forderungen an die Sperrdämpfungswerte eines Filters
nicht mehr eingehalten werden.
Bei dem hier angegebenen Wandlerresonator entsteht die
Biegeschwingung durch zwei zueinander gegensinnig pola
risierte Wandler elektrostriktiven Materials, die zwi
schen zwei metallische Abschnitte, insbesondere aus
Stahl bestehende Abschnitte, eingebracht sind. Durch un
symmetrisch überstehende Ecken der Keramikwandler, die
durch eine Abflachung auf einer Seite der Stahlteile
entstehen, kommt es zu einer Anregung von parasitären
Torsionsschwingungen, die über die Haltedrähte und über
das Bodenteil übertragen werden. Solche Torsionsschwin
gungen sind besonders dann unangenehm, wenn sie bei dem
Eingangswandlerresonator und bei dem Ausgangswandlerre
sonator etwa bei der gleichen Frequenz auftreten, wo
durch das Entstehen von Einbrüchen in der Sperrdämpfungs
charakteristik unterstützt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektro
mechanischen Wandlerresonator anzugeben, der die Biege
schwingung als Nutzschwingung liefert und bei dem die
parasitäre Torsionsschwingung möglichst nicht auftritt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung nach den kenn
zeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Patentanspruch 2 angegeben.
Anhand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die
Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigt in der Zeichnung
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Wandler
resonator nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine Darstellung im Längs- und Querschnitt
eines Resonators nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Darstellung im Längs- und im Querschnitt
eines erfindungsgemäßen Resonators.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbei
spiel ist mit den Bezugsziffern 1 und 2 jeweils ein me
tallisches Teil, insbesondere ein aus Federstahl be
stehendes Stahlteil, bezeichnet. Zwischen die Teile 1
und 2 sind die elektrostriktiven Wandlerabschnitte W 1
und W 2 eingebracht. Mit 3 und 4 sind Haltebeine be
zeichnet, die in den Schwingungsknoten für die Biege
grundschwingung an einer abgeflachten Fläche des Reso
nators befestigt sind und die dann beispielsweise in
einer Grundplatte eines größeren Gehäuses verankert
werden können. Die beiden elektrostriktiven Keramiken
W 1 und W 2 sind zueinander gegensinnig polarisiert. Wenn
also an die Stahlteile 1 und 2 eine elektrische Wechsel
spannung angelegt wird, so zieht sich beispielsweise
der Wandler W 1 dann zusammen, wenn sich der Wandler W 2
ausdehnt. Diese Verhältnisse kehren sich in der darauf
folgenden Halbperiode der elektrischen Wechselspannung
um und es wird vom Wandlerresonator dann eine Biege
schwingung im Rhythmus der angelegten elektrischen Wechsel
spannung ausgeführt, wenn die Frequenz dieser Wechsel
spannung zumindest näherungsweise mit seiner Eigenreso
nanzfrequenz übereinstimmt. Wie bereits erwähnt, muß
ein mechanisches Filter einen Eingangswandlerresonator
und auch einen Ausgangswandlerresonator haben, der dann
die mechanischen Schwingungen wiederum in elektrische
Schwingungen zurückverwandelt. Der in der Praxis in aller
Regel zu realisierende geringe Frequenzunterschied der
genutzten Biegeschwingung beim eingangs- bzw. ausgangs
seitig vorgesehenen Wandlerresonator, der durch ent
sprechend verschieden lange Wandlerresonatoren einstell
bar ist, ergibt an sich bereits eine Trennung der Tor
sionsfrequenz. Der Erfindung zugrundeliegende Unter
suchungen haben jedoch gezeigt, daß durch die unvermeid
baren Materialstreuungen sich der Frequenzabstand dieser
Torsionsfrequenzen so verringern kann, daß die eingangs
erwähnten, unerwünschten Dämpfungseinbrüche auftreten
können.
Bei dem in Fig. 3 gezeichneten erfindungsgemäßen Wandler
resonatoren W 1, W 2, 1, 2 ist nun dieses Problem in der
Weise gelöst, daß die beiden Stahlteile 1 und 2 zueinan
der versetzt angeordnet sind, vorteilhafterweise erfolgt
der Versatz senkrecht zur Richtung der Biegeschwingung. Die
Größe des Versatzes V läßt sich in einfacher Weise em
pirisch ermitteln. Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, kann
dabei wenigstens einer, vorteilhafterweise können beide Wandler
keramiken W 1, W 2 ebenfalls senkrecht zur Richtung der
Biegeschwingung versetzt sein. Wie auch aus Fig. 3 zu
entnehmen ist, sind die Wandlerkeramiken W 1 und W 2 un
symmetrisch zur Biegeschwingungslinie angeordnet, um da
durch den direkten piezoelektrischen Effekt zur Anregung
der Biegeschwingung ausnutzen zu können. Die metallischen
Abschnitte 1 und 2 sind mit einer Abflachung versehen,
um dadurch eine Vorzugsrichtung für die im Resonator auf
tretende Biegeschwingung sicherzustellen. Die ausgenutzte
Schwingung ist im dargestellten Ausführungsbeispiel die
Biegegrundschwingung. Durch den Versatz V der beiden Stahl
teile 1, und der Wandlerkeramiken W 1, W 2 wird also wiederum
ein Gleichgewicht zwischen den an der Ober- und Unterseite
gegenphasigen Torsionsanregungen durch die überstehenden
Ecken erreicht. Da der Versatz V senkrecht zur ausge
nutzten Biegeschwingung verläuft, bleibt diese von der
beschriebenen Maßnahme praktisch unbeeinflußt.
Claims (2)
1. Elektromechanischer Wandlerresonator zur Erzeugung mechani
scher Biegeschwingungen aus elektrischen Schwingungen bzw. zur
Erzeugung elektrischer Schwingungen aus einer mechanischen Bie
geschwingung, bei dem zwei elektrostriktive Wandler (W 1, W 2)
mit entgegengesetzter Polarisation zwischen zwei, an sich runde,
jedoch mit einer Abflachung versehene, knickfreie Stahlteile
(1, 2) eingebracht sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Stahlteile (1, 2) zueinander unsymmetrisch zur
Schwingungsebene der Biegeschwingung versetzt (V) angeordnet
sind und dabei die von den Abflachungen der Stahlteile (1, 2)
gebildeten Ebenen zueinander parallel verlaufen.
2. Wandlerresonator nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens einer der beiden elektrostriktiven Wandler (z. B.
W 1) versetzt ist.
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IT21260/85A IT1184627B (it) | 1984-06-26 | 1985-06-21 | Risonatore trasduttivo elettromeccanico utile per produrre oscillazioni meccaniche di flessione |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843423492 DE3423492A1 (de) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | Elektromechanischer wandlerresonator zur erzeugung mechanischer biegeschwingungen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3423492A1 DE3423492A1 (de) | 1986-01-02 |
DE3423492C2 true DE3423492C2 (de) | 1988-12-01 |
Family
ID=6239160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843423492 Granted DE3423492A1 (de) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | Elektromechanischer wandlerresonator zur erzeugung mechanischer biegeschwingungen |
Country Status (2)
Country | Link |
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Family Cites Families (2)
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---|---|---|---|---|
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DE1294493B (de) * | 1964-08-19 | 1969-05-08 | Siemens Ag | Mechanischer Biegeschwinger |
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1984
- 1984-06-26 DE DE19843423492 patent/DE3423492A1/de active Granted
-
1985
- 1985-06-21 IT IT21260/85A patent/IT1184627B/it active
Also Published As
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