DE3620085A1 - Rohrfoermiger elektroakustischer wandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Derartige Rohr­ schwinger strahlen radial ein kreisförmiges, also un­ gerichtetes Schallfeld ab oder dienen der Aufnahme von Schallschwingungen aus beliebigen Richtungen. Sie werden als Resonanzwandler betrieben und sind folglich schmal­ bandig nur in einem begrenzten Frequenzbereich einsetzbar. Andererseits ist es bekannt, zur Verbreiterung der Resonanz­ kurve bei in eine bestimmte Richtung abstrahlenden, zu­ meist plattenförmigen, piezoeiektrischen Wandlern auf der einen Seite des piezoelektrischen Körpers einen dessen Abstrahlfläche vergrößernden Tonpilz zu befestigen und an der gegenüberliegenden Fläche des Keramikkörpers eine Ge­ genmasse anzubringen. Diese elektroakustischen Wandler strahlen jedoch nur in einer bestimmten Richtung ab, und die Verwendung einer vergrößerten Abstrahlfläche hat dort gerade den Zweck, die Bündelung der abgestrahlten Schall­ leistung zu erhöhen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Rohrschwinger der eingangs genannten Art die Frequenzabhängigkeit zu ver­ ringern und diesen bei möglichst kleinem Volumen für den Betrieb mit niedrigen Frequenzen in der Größenordnung von 5 bis 15 kHz geeignet zu machen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Hier wird also die bisher sowohl zur Erhöhung der Bündelung als auch zur Vergrößerung der Bandbreite ausgenutzte Tonpilzkonstruktion nunmehr in einem Wandler mit radial ungebündelter Strahlcharakteristik dazu benutzt, um einer­ seits die akustische Abstrahlfläche gegenüber den Ab­ messungen des piezoelektrischen Rohres zu vergrößern und andererseits die Pumpresonanzfrequenz des Rohrschwingers zu erniedrigen. Der Rohrschwinger wird zur Erzeugung einer möglichst großen Leistung in seiner Pumpresonanz erregt, die wesentlich tiefer liegt als die Wanddickenresonanz des Piezokeramikrohrs. Durch die Tonpilzkonstruktion ist der Wandler breitbandiger und damit weniger fequenzab­ hängig als ein Rohrschwinger ohne den erfindungsgemäßen Besatz mit Tonpilzsegmenten. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zur Erläuterung ist in der Zeichnung ein Ausführungs­ beispiel wiedergegeben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine axiale Ansicht des Wandlers und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Rohrachse.

Der Schwinger besteht aus einem piezokeramischen Rohr 1, auf dessen Innenseite eine Elektrode 2 und auf dessen Außenseite eine Elektrode 3 angebracht sind. Durch Zufuhr elektrischer Wechselspannungen an den Elektroden 2 und 3 wird das Keramikrohr zu Radialschwingungen angeregt. Der Wandler kann auch als Schallempfänger verwendet werden. Auf die Außenseite des Keramikrohrs 1 sind segmentförmige Zusatzmassen 4 aufgeklebt, deren äußere Mantelfläche 5 größer ist als die innere auf dem Keramikrohr 1 aufliegende Fläche im Bereich der Elektroden 3. Hierdurch wird die Abstrahlfläche des Wandlers vergrößert. Die Zusatzmassen können beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung be­ stehen. Die äußere Mantelfläche 5 der Zusatzmassen ist nicht nur in ihrem Umfang größer als die des Keramikringes sondern sie ragt auch in Achsrichtung über die Länge des Keramikrohres 1 hinaus. Hierdurch ergibt sich eine weitere Vergrößerung der Abstrahlfläche. Die einzelnen Zusatz­ massen 4 sind außen von einem Vergußmassemantel 6 um­ schlossen oder einvulkanisiert. Um beim Vergießen das Eindringen von Vergußmasse in die Spalte 7 zwischen den einzelnen Zusatzmassen zu verhindern, sind diese Spalte außen durch im Querschnitt T-förmige Kunststoff­ profilleisten 8 abgedeckt, deren Mittelsteg 9 in den Spalt 7 hineinragt. In einem gemeinsamen Kunststoff­ mantel 6 können in Richtung der Rohrachse 10 nebeneinan­ der mehrere derartige Wandler angeordnet und gemeinsam vergossen sein, um in axialer Richtung eine stärkere Schallbündelung zu erreichen. Die elektrischen Anschluß­ leitungen zu den Elektroden 2 und 3 werden im Innenraum des Rohrschwingers 1 zu entsprechenden hier nicht dar­ gestellten Anschlußvorrichtungen geführt.

Claims (6)

1. Elektroakustischer Wandler mit einem auf seiner Innenseite und seiner Außenseite mit Elektroden versehenen piezokeramischen Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außen­ seite des Rohrs (1) segmentförmige, zusammen einen Kreisring bildende metallische Zusatzmassen (4) befestigt sind, deren äußere Mantelfläche (5) größer ist als die Außenfläche des Keramikrohres (1).

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Außenfläche (5) der Zusatzmassen in Achsrichtung des Rohres über dessen Außenfläche hinausragt.

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmassen (4) aus einer Aluminiumlegierung bestehen.

4. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spalte (7) zwischen den einzelnen Segmenten (4) durch im Querschnitt T-förmige Kunststoffprofilleisten (8) abgedeckt sind, deren Mittelsteg (9) in den Spalt (7) hineinragt.

5. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß zu­ mindest die Außenfläche der Zusatzmassen (4) von einem Vergußmasse- oder Gummimantel (6) umschlossen sind.

6. Wandler nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den Vergußmasse­ mantel (6) mehrere Rohrschwinger (1) in Achsrichtung nebeneinander angeordnet sind.