DE3785274T2 - Biegungsscheibenwandler mit einer resonanten Kavität. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen akustischen Wandler zum Untertauchen und Betreiben in einem flüssigen Medium, mit einer hohlen resonanten Kavität, einem Wandlerelement in akustischer Verbindung sowohl mit der Innenseite als auch der Außenseite der Kavität, wobei eine Kavitätsapertur das Innere und das Äußere der Kavität akustisch miteinander verbindet.
• Ein akustischer Wandler dieser Art ist bekannt aus IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics, Vol. SU-18, Nr. 2, April 1971, S. 89 . . . 95, New York, US; R.D. Marciniak "Unidirectional underwater-sound pressure-gradient transducer". Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf derartige Wandler für Unterwasserprojektion oder zum Abhören von Wellenlängen, die im wesentlichen größer sind als die Abmessungen des Wandlers. Speziell werden in einem veranschaulichten Wandler nach der Erfindung piezoelektrische Biegungsscheiben in einer verstimmten resonanten Kavität vom Helmholtz-Typ verwendet.
• Hydrophone oder Unterwasser-Schallempfänger sowie Unterwasser- Schallsender oder Tonsenderanordnungen haben einen großen Anwendungsbereich bei der Unterwasserforschung, Tiefensuche oder sonstige Navigationsaufgaben, sowohl bei der kommerziellen Fischerei als auch in der Sportfischerei und sowohl in aktiven als auch passiven Unterwasser-Schallmeßsystemen und Sonobojensystemen. Durch die verhältnismäßig langen Wellenlängen des in Wasser übertragenen Schalls bringt eine Unterwasserumgebung noch nie zuvor gefundene einmalige Probleme, beispielsweise im herkömmlichen Audio-Lautsprecherentwurf, bei dem die Wandler Abmessungen haben, die den auftretenden Wellenlängen vergleichbar oder größer sind als diese Wellenlängen. Die in derartigen Systemen benutzten Wandler können eine selektive Sender- Richtcharakteristik haben oder sie können abhängig vom Systementwurf und von den Anforderungen richtungsunempfindlich oder rundstrahlend sein. Derartige Wandler sind in dem Sinne typisch reziprok, daß sie bei elektrischer Anregung eine besondere Schallantwort aussenden, während sie beim Erfahren einer besonderen akustischen Schwingung eine entsprechende elektrische Antwort aussenden. Der erfindungsgemäße Wandler weist eine derartige Reziprozität auf. Die Wandlerelemente, in denen die wirkliche elektrisch/mechanische Umsetzung erfolgt, kann vielerlei Formen annehmen sowie auch der Wandler (Wandlerelemente neben zusammenhängender Struktur).
• Eine bekannte und zur Verwendung mit der Erfindung geeignete Wandlerelementart ist die Biegungsscheibe. Biegungsscheibenwandler wurden in der Vergangenheit als akustische Niederfrequenzquellen für Unterwasserschall verwendet. Die Scheiben werden mit piezoelektrischer Keramik und einer Metall-Lamellierung hergestellt, die in einer Zweilamellen- oder Dreilamellenkonfiguration zusammengekittet werden. Die zusammengesetzte Scheibe wird an den Rändern unterstützt, so daß die Scheibe in einer Biegeschwingungsart ähnlich der Bewegung des Bodens eines altmodischen Ölkannenbodens beim Eindrücken zum Ausgeben von Öl schwingt.
• Eine derartige Scheibe, die einfach an den Rändern unterstützt und angeregt wird, strahlt in beiden Richtungen einen Schall aus, wodurch ein gerichtetes Strahlungsmuster entsteht, das dem Kosinus des von der Senkrechte auf der Scheibenfläche gemessenen Winkels proportional ist, d. h. eine Dipol- oder Doppelkreischarakteristik. Die Leistungsfähigkeit einer derartigen Vorrichtung ist ziemlich niedrig für Wellenlängen, die im Vergleich zum Durchmesser der Scheibe lang sind.
• Wenn eine Kugelrichtcharakteristik erforderlich ist, wird eine Seite der Scheibe durch einseitiges Einschließen der Scheibe in einer geschlossenen und mit Luft oder Gas gefüllten Kavität unwirksam gemacht, und oft werden zwei derartiger Scheiben, die eine luftgefüllte Kavität gemeinsam benutzen, in einer mit den Rücken aneinander liegenden Konfiguration verwendet. In größeren Tiefen als üblich wird der hydrostatische Druck auf die dem Wasser ausgesetzte Scheibenfläche so groß, daß Druckausgleich in Form zusätzlich in die Kavität eingegebener Luft erforderlich ist. Ein pneumatisches Druckausgleichssystem ist selbstverständlich teuer und sperrig und wirkt sich im allgemeinen nachteilig aus für die Vielseitigkeit des Wandlers. Wenn Schall nur von einer Seite jedes der Scheiben ausgestrahlt wird, ist die Leistungsfähigkeit dieser Systemart größer als wenn eine einfache Scheibe von beiden Seiten ausstrahlt.
• Luftdruck in einer derartigen luftgestützten Vorrichtung muß den hydrostatischen Druck auf die exponierte Scheibenfläche ausgleichen, um den Wandler auf richtige Weise arbeiten zu lassen, und muß also bei sich ändernder Tiefe des Wandlers sich ebenfalls ändern. Temperaturschwankungen geben zusätzliche Probleme. Ein derartiger luftgestützter Wandler kann in einem großen Tiefenbereich arbeiten, bis die Steifheit des Gases höher wird und die resonante Frequenz des Wandlers (oder Scheibe) erhöht. Neben den Problemen und Kosten zum Schaffen eines pneumatischen Ausgleichs besitzen derartige luftunterstütze Wandler ein verhältnismäßig schmales Durchlaßband oder einen begrenzten Frequenzbereich. Zum Erweitern der Bandbreite wurden elektrische Abstimmtechniken angewandt, aber dafür ist im allgemeinen wechselseitige Entzerrung oder wechselseitiger Ausgleich erforderlich, wodurch sich die Kosten und die Komplexität weiter erhöhen und die Gesamtleistungsfähigkeit verringern.
• Die luftunterstütze Scheibe ist trotz ihrer Nachteile für eine vorgegebene Wandlerabmessung bei niedrigeren Frequenzen betreibbar als die meisten anderen Typen von Wandlerkonfigurationen.
• Der Bedarf an Luftdruckausgleich kann durch Fluten der Luftkavität mit dem umgebenden Flüssigkeitsmedium aufgehoben werden, wobei der Druck an gegenüberliegenden Scheibenflächen ausgeglichen wird. Die Flüssigkeit in der Kavität kann auch eine Ölsorte wie Rizinusöl oder verschiedene Silikonöle sein. Bei der Anwendung von Öl wird der Wandler mit O-Ringen, Verkapselungsmaterialien oder einem Gummi- oder Kunststoff-Stiefel abgedichtet. Die Kavitätsöffnungen können mit einer Elastomermembran oder einer sehr elastischen Manschette versehen sein, um ein Mittel zum Trennen des Öls in der Kavität vom externen Wassermedium zu bieten. Derartige Versuche bedienen sich typisch einer resonanten Kavität der Helmholtz-Art mit einem oder mehreren Rohren oder Hälsen bei den Kavitätsöffnungen. Ein 1977 veröffentlichter Bericht mit kurzgefaßter Beschreibung der Helmholtz-Resonatorwandler ist beim Naval Underwater Systems Center unter dem Titel "Underwater Helmholtz Resonator Transducers: General Design Principles" von Ralph S. Woollett, erhältlich. Das Hauptthema dieser Veröffentlichung befaßt sich mit dem Frequenzbereich unter 100 Hz. Versuche zum Erzeugen einer verhältnismäßig breitbandigen flachen Frequenzkennlinie bei den dort beschriebenen Wandlern waren nicht ganz und gar erfolgreich, da hier der Antriebspegel bei höheren Frequenzen gedämpft werden muß und eine akustoelektrische Frequenz der Kapselung erforderlich ist.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
• Es zeigen
• Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines akustischen Wandlers nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
• Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, und
• Fig. 3 eine Frequenzkennlinie für den Wandler nach Fig. 1 und 2.
• Zum Bezeichnen entsprechender Bauteile in allen Ansichten der Zeichnung werden gleiche Bezugsziffern verwendet.
• Die hier gegebenen Erläuterungen veranschaulichen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel in einer Form davon.
• In Fig. 1 und 2 ist der akustische Wandler dargestellt, der eine hohle, im allgemeinen zylindrische Kavität, die die Seitenwand 11 mit einem Paar im allgemeinen kreisförmiger Stirnwände 13 und 15 an den einander gegenüberliegenden Enden der Seitenwand 11 definiert, um zusammen damit eine im allgemeinen zylindrische Kavität zu bilden. Ein elektromechanisches Wandlerelement 19 befindet sich in der Mitte der Stirnwand 13 und es ist eine Seitenwandöffnung 21 vorgesehen, die in die Kavität 17 Flüssigkeit zuläßt und außerdem akustische Kommunikation zwischen der Flüssigkeit in der Kavität und dem umgebenden flüssigen Medium ermöglicht. Eine biegsame Schnittstelle 23 liegt zwischen dem flüssigen Medium und wenigstens einem Teil der Seitenwand und den die Kavität 17 definierenden Stirnwänden. Typisch bedeckt diese Schicht 23 die ganze Kavität mit Ausnahme des Wandlerelements 19 und eines zweiten elektromechanischen Wandlerelements 25 in der Mitte der anderen Stirnwand 15. Das Wandlerelement 25 ist dem Wandlerelement 19 gleich und mit diesem elektromechanischen Wandler elektrisch verbunden, um bei elektrischer Anregung sich in entgegengesetzter Richtung zu bewegen.
• Die jeweiligen Außenflächen 27 und 29 der Wandlerelemente sind mit dem externen flüssigen Medium durch Verkapselungsschichten wie z. B. 59 akustisch direkt gekoppelt und die Innenflächen 31 und 33 sind (über Schichten wie z. B. 61) auf gleichartige Weise mit dem flüssigen Medium in der Kavität 17 verbunden. Die Oberflächen 31 und 33 sind jenen Teilen der inneren Kavitätsfläche zugewandt, die nicht durch die Auskleidung 23 bedeckt sind. Die Öffnung 21 und eine ähnliche, diametral gegenüberliegende Seitenwandöffnung 35 versorgen akustische Kommunikation zwischen der Flüssigkeit in der Kavität 17 und dem umgebenden oder externen flüssigen Medium. Der Wandler wird typisch mit den vertikal ausgerichteten Öffnungen 21 und 35 eingesetzt, wodurch sich die Kavität schnell mit Wasser füllt, wenn der Wandler untergetaucht wird.
• Jedes der elektromechanischen Wandlerelemente 19 und 25 kann vorteilhaft ein keramisches piezoelektrisches Wandlerelement sein, das in einem Biegungsbetrieb betreibbar und in einer Dreilamellenstruktur mit einer zwischen einem Paar keramischer piezoelektrischer Platten 39 und 41 gelegten Metallplatte 37 gebildet ist. Die piezoelektrischen Platten 39 und 41 sind zum Ansprechen auf eine angelegte Spannung in einem Biegungsbetrieb und einander gegenüberliegend gepolt. Mit den dargestellten elektrischen Verbindungen könnte die obere Platte 39 eine positiv gepolte obere Fläche und eine der Messingplatte 37 zugewandte negativ gepolte Fläche aufweisen, während die untere Platte 41 mit ihrer positiv gepolten Fläche an die Platte 37 liegt. Die äußere oder Bodenfläche 29 der äußeren Platte des Wandlers 25 würde dabei positiv sein, während die zwei Plattenflächen an die untere Messingplatte gegensinnig gepolt sein würden. Mit der in Fig. 2 schematisch dargestellten Verbindung biegen die zwei Wandlerelemente beim Anregen durch ein über die Klemmen 65 angelegtes Signal beide nacheinander hin oder nach außen voneinander weg. Die Leiterpaare 69 und 71 aus den jeweiligen Wandlerelementen können sich getrennt vom Wandler erstrecken, wie in Fig. 1 dargestellt, oder für Simultananregung parallelgeschaltet sein, wie schematisch in Fig. 2 dargestellt.
• Wie bereits erwähnt, verhält sich die geflutete Kavität 17 mit einer oder mehreren Öffnungen wie z. B. 21 wie ein Helmholtz-Resonator, ausgenommen, daß der Effekt der Auskleidung 23 ein geringfügiges Verstimmen der Kavität durch Verringern der Steifheit der inneren Kavitätsfläche ist. Diese Auskleidung 23 verhält sich wie ein Druckauslösematerial und enthält die Platten 43, 45 und 47 aus zusammendrückbarem Material, das mit den Innenflächen der Seitenwand und den Stirnwänden verklebt ist. Die Schicht aus zusammendrückbarem Material hat eine Oberfläche mit niedrigerer Oberflächenspannung als die der Flüssigkeit in der Kavität exponierte Oberfläche 49, um Luftblasenzurückhaltung zu reduzieren und guten Flächenkontakt zwischen der biegsamen Schnittstelle und der Flüssigkeit zu gewährleisten.
• Oberflächenspannung ist tatsächlich eine Eigenschaft des flüssigen Mediums. Der Zweck der Oberfläche 49 ist es, das Kavitätsinnere ganz zu benetzen, wenn der Wandler in Wasser untergetaucht wird. Technisch gesagt, wird dieser Zweck durch Verringerung des Kontaktwinkels zwischen der Flüssigkeit und der Wandleroberfläche angestrebt. Im allgemeinen wird dies wiederum durch eine höchstmöglichen Oberflächenenergie des Wandlers erhalten, während die Oberflächenenergie des Wassers möglichst niedrig gehalten wird. Für eine ausführlichere Beschreibung des Problems der Luftblasenbildung und Luftblasenzurückhaltung sei auf die Veröffentlichung UNDER- WATER TRANSDUCER WETTING AGENTS von Ivey und Thompson, August 1985, Journal of the Acoustical Society of America verwiesen, in der vorgeschlagen wird, daß die aktive Fläche eines Wandlers möglichst sauber und ölfrei sein soll (hohe Oberflächenenergie) und ein Benetzungsmittel benutzt wird (Erniedrigung der Oberflächenenergie des umgebenden Wassers). Das Konzept des Niedrighaltens des Kontaktwinkels und des geeigneten Benetzens der Oberfläche ist eine Aufgabe sowohl des speziellen flüssigen Mediums als auch des Materials. Dieses Konzept bezüglich des exemplarischen Wassermediums wird hier mit "einer Oberfläche niedriger Oberflächenspannung" oder mit "einer Oberfläche mit kleinem Kontaktwinkel" bezeichnet.
• Die Oberfläche niedriger Oberflächenspannung kann eine einseitige Metallfolienbeschichtung der Schicht aus zusammendrückbarem Material enthalten, und die Schicht aus zusammendrückbarem Material kann eine Zusammensetzung aus Kork und einem gummiartigen Material sein. Ein Armstrong-Bodenbelagmaterial unter dem Namen "Kopren" oder "Chloropren" mit einer Dicke von etwa 1/16 Zoll und einer damit verklebten Folie mit einer Dicke von 0,002 Zoll, die die Oberfläche niedriger Oberflächenspannung bildet, wurde als geeignet betrachtet. Andere mögliche biegsame Auskleidungsmaterialien umfassen Polyurethan oder Silikone. Die Auskleidung kann aus einem Metall oder einem Kunststoff mit einer wabenförmigen oder gelochten Oberfläche zum Erhalten des Verstimmungseffekts hergestellt werden.
• In früheren experimentellen Wandler-Prototypen waren sowohl die zylindrische Seitenwand 11 als auch die Stirnplatten 13 und 15 aus Aluminium, jedoch hat es sich herausgestellt, daß eine Gesamtverringerung des Gewichts ohne Betriebsbeeinträchtigung dadurch erreichbar ist, daß die zylindrische Seitenwand aus einem leichtgewichtigen steifen Graphitverbund gebildet wird. Ein derartiger Graphitverbund ist hart mit einem großen elastischen Modul und einer Dichte, die nur etwa die Hälfte des Aluminiums ist, das er ersetzt. Die zylindrische Hohlkonfiguration wird durch Aufbringen von Graphitfasern auf einen Dorn oder eine Zylinderform und durch Bedecken der Fasern mit einem Epoxydharz erhalten. Typisch werden mehrere Faserschichten, manchmal mit Harz vorbeschichtet, auf den Dorn mit der Technik aufgebracht, die in etwa gleich der Technik zum Herstellen von Faserglas-Fahnenstangen und gleichartiger Faserglas-Rohren ist; der Hohlzylinder wird vom Dorn abgenommen, Oberfläche und Stirn fertiggestellt und die Löcher 21 und 35 zum Vervollständigen der Seitenwand 11 ausgebohrt.
• Der Prozeß der Herstellung eines rundstrahlenden akustischen Wandlers mit vergrößerter Temperatur- und Druckstabilität umfaßt die Wahl eines gewünschten Frequenzbereichs, in dem der Wandler zu betreiben ist, wie dem veranschaulichten und von der Abszisse nach Fig. 3 überbrückten Bereich. Eine piezoelektrische Dreilamellen- Biegungsscheibe wie z. B. 19 ist derart ausgelegt, daß sie eine natürliche resonante Frequenz innerhalb des gewünschten Frequenzbereichs hat, wie bei einem Helmholtz- Resonator wie die von der Seitenwand 11 und den Stirnplatten 13 und 15 definierte Kavität, die ebenfalls eine natürliche resonante Frequenz innerhalb des gewünschten Frequenzbereichs hat. Anbringen der Scheibe auf dem Resonator erfolgt durch Einschließen der Metallplatte 37 zwischen einem Paar von Draht-O-Ringen 55 und 57, die eine Messerschneidenmontage liefert, in der die Scheibe sich biegen kann und die selbst wieder zwischen einer Ringschulter 51 in der Stirnplatte und einem Montagemodul 53 eingeschlossen sind. Für die besten Ergebnisse soll die Platte 37 den Stirnring 13 nicht berühren, aber eher etwas ringförmig nach innen im Abstand vom Stirnring bleiben, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Säcke 59 und 61 an beiden Seiten der Scheibe können mit einem Polyurethan-Vergußmaterial mit niedriger Härte gefüllt sein, das akustische Eigenschaften gleich denen des Wassers zum Schützen der Scheibe hat, aber die akustische Kopplung der Scheibe sowohl mit dem Inneren als auch mit der Außenseite des Resonators ermöglicht.
• Verstimmung des Resonators durch Verringerung der Steifheit seiner Innenfläche erfolgt durch Auskleidung der Stirnplatte und der Seitenwand mit den Platten 43, 45 und 47 von Auskleidungsmaterial.
• Bei dem Zusammenbau des Wandlers werden die folienbedeckten Auskleidungen 43 und 47 mit den betreffenden Stirnplatten 13 und 15 verklebt, die folienbedeckte Auskleidung 45 mit der inneren Ringfläche der Seitenwand 11 verklebt und danach die Stirnplatten an der Seitenwand mit Schrauben montiert, wie zum Beispiel 63 eingelassen in die Stirnplatte 13 und durch ihr Gewinde mit der Stirnplatte 15 verschraubt. Gemäß der Darstellung setzen diese Schrauben 63 sich durch die Kavität 17, jedoch kann nach Bedarf jede Stirnplatte mit der zylindrischen Seitenwand verschraubt werden. Druckunterlegscheiben wie z. B. 67 sowie das Auskleidungsmaterial zwischen den Stirnplatten und der Seitenwand können die Beseitigung unerwünschter mechanischer Resonanzen vorteilhaft beeinflussen.
• Der Wandler nach der Erfindung wurde zuvor als "klein" im Vergleich zu den betreffenden Wellenlängen beschrieben. Ausgehend vom Durchlaßband nach Fig. 3 und in Anbetracht der Tatsache, daß Schall sich in Wasser etwa fünfmal schneller als in Luft fortpflanzt, liegt der Wellenlängenbereich für das Durchlaßband von etwa 1300 bis 2300 kHz zwischen etwa 45 und 25 Zoll. Die Wandler, aus denen die gegebenen Frequenzdaten abgeleitet wurden, hatten einen Durchmesser von etwas weniger als viereinhalbes Zoll, eine Höhe von etwa zweieinhalbes Zoll und ein Paar dreiviertel Zoll großer Seitenwandlöcher, während die Wandlerelemente wie z. B. 19 je auf einer Messingplatte mit einem Durchmesser von etwa zweieinhalb Zoll mit Keramikplatten von etwa eineinhalb Zoll in Durchmesser gebildet wurden. Also beträgt über den wichtigen Wellenlängenbereich der größte Durchmesser des Resonators etwa fünf Zoll, was weniger ist als die kürzeste Wellenlänge im ausgewählten Frequenzbereich, wenn der Wandler in einem wäßrigen Medium betrieben wird, während die größte Abmessung des Wandlerelements an sich etwa ein Zehntel der kürzesten Wellenlänge beträgt.
• In Fig. 3 sind zwei Frequenzkennlinien für die gerade beschriebene Konfiguration dargestellt. Es sei bemerkt, daß ohne die Auskleidungen 43, 45 und 47 die gestrichelt dargestellte Frequenzkennlinie viel weniger einheitlich ist mit einer Spitze bei etwa 2,13 kHz. Diese Spitze wird teilweise durch die resonante Frequenz der Wandlerelemente und teilweise durch die resonante Frequenz der Kavität verursacht, aber wenn diese beiden resonanten Frequenzen weiter voneinander getrennt werden oder die Kopplung verringert wird, können zwei Spitzen auftreten. Der Zusatz der Verstimmungsauskleidung glättet die Kurve erheblich und bildet eineverhältnismäßig flache Frequenzkennlinie, wie mit der ausgezogenen Linie dargestellt. Die dargestellten Ausgangs- oder Ordinatenwerte sind Mikropascaleinheiten des Schalldrucks in einer Dezibelskala. Dies ist eine kalibrierte Zahl in einem Meter Abstand von der Quelle und bei einem Volt Erregung, aus denen der wirkliche Schalldruck für jeden Abstand und für jede Antriebsspannung einfach berechenbar ist. Die relative Verbesserung der Frequenzgänge durch den Zusatz der Auskleidung ist offensichtlich.
• Weitere Durchlaßbandgestaltung ist durch elektrisches Abstimmen des Wandlers möglich, beispielsweise durch Anordnen einer Induktivität in Reihenschaltung mit dem Wandler. Eine derartige Abstimmung kann auch den Leistungsfaktor verringern, um den angleich an einen Leistungsverstärker für größere Leistungsübertragung zu verbessern.
• Wie bereits erwähnt, wird Temperaturstabilität durch die Benutzung einer Auskleidung in der Kavität gefördert. Hydrostatische Druckstabilität wird durch Freifluten der Kavität erhalten. Stabilität des Schalldrucks als Funktion der Spannung (TVR = Transmitting Voltage Response) oder auch der akustischen Ausgangsgröße mit der Frequenz wird durch die Benutzung von Auskleidungen erleichtert, die als Druckauslösemittel wirken, um dieselbe akustische Impedanz im gewünschten Druckbereich aufrechtzuerhalten.
• Kurzgefaßt hat eine akustische Quelle oder Abhörgerät für rundstrahlende akustische Unterwasserverwendungen nach der Beschreibung eine geringe Abmessung, ist leichtgewichtig, dennoch leistungsfähig und hat eine vorteilhafte Bandbreite. Die Vorrichtung bietet inhärenten hydrostatischen Druck-(Tiefen-)Ausgleich und ihre Frequenzgänge sind im wesentlichen temperaturunabhängig.

Claims (15)

1. Akustischer Wandler zum Eintauchen und Betreiben in einem flüssigen Medium, mit einer hohlen resonanten Kavität (17), einem Wandlerelement (19) in akustischer Verbindung sowohl mit der Innerseite als auch der Außenseite der Kavität, wobei eine Kavitätsapertur (21) das Innere und die Außenseite der Kavität miteinander akustisch verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß eine biegsame Auskleidung (23) mit einer Oberfläche mit niedriger Oberflächenspannung, die der Flüssigkeit in der Kavität exponiert ist, sich über einen wesentlichen Teil der Kavitätsinnenfläche erstreckt.

2. Wandler nach Anspruch 1, mit einer hohlen steifen Kavität, die eine Kapselung (17) definiert, einem elektromechanischen Wandlerelement (19) in akustischer Kopplung sowohl mit der Außenseite als auch mit der Innenseite der Kavität der Kapselung, einer Öffnung (21) in der Kapselung zum Zulassen von Flüssigkeit in die Kavität und zum Versorgen einer akustischen Kopplung zwischen der zugelassenen Flüssigkeit in der Kavität und der die Kapselung umgebenden Flüssigkeit, und eine biegsame Auskleidung (23) in der Kapselung zum Verringern der natürlichen resonanten Frequenz der Kapselung.

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, der in einem Gebiet akustischer Wellenlängen betreibbar ist, wobei die kürzeste die größte Abmessung des Wandlers überschreitet, der folgende Elemente enthält:

eine hohle zylindrische Kavität, die die Seitenwand (11) definiert,

ein Paar kreisförmiger Stirnwände (13, 15) an einander gegenüberliegenden Enden der Seitenwand zur Bildung einer zylindrischen Kavität (17) zusammen damit,

ein elektromechanisches Wandlerelement (19) in der Mitte einer der Stirnwände (13),

eine Seitenwandöffnung (21) zum Zulassen von Flüssigkeit in die Kavität und zum Versorgen akustischer Kommunikation zwischen der Flüssigkeit in der Kavität und dem umgebenden flüssigen Medium, und

eine biegsame Auskleidung (23) zwischen dem flüssigen Medium in der Kavität und wenigstens einem Teil der Seitenwand und den Stirnwänden, die die Kavität definieren.

4. Wandler nach Anspruch 1, 2 oder 3, weiterhin mit einem zweiten elektromechanischen Wandlerelement (25) in akustischer Kopplung sowohl mit der Außenseite als auch der Innenseite der Kavität der Kapselung (17) und in elektrischer Verbindung mit dem elektromechanischen Wandler (19), um sich bei elektrischer Anregung in entgegengesetzter Richtung zu bewegen.

5. Wandler nach Anspruch 3, weiterhin mit einem zweiten elektromechanischen Wandlerelement (25) in der Mitte in der anderen der Stirnwände (15) und in elektrischer Verbindung mit dem elektromechanischen Wandler (19), um sich bei elektrischer Anregung in entgegengesetzter Richtung zu bewegen.

6. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die biegsame Auskleidung (23) im wesentlichen die ganze Kavität mit Ausnahme des (der) elektromechanischen Wandlerelement(s)(e) (19, 25) und der Öffnung (21) auskleidet.

7. Wandler nach Anspruch 6, worin die biegsame Auskleidung (23) eine Schicht (43, 45, 47) aus zusammendrückbarem Material enthält, das mit der Innenfläche der Kavität (17) verklebt ist.

8. Wandler nach Anspruch 7, worin die Oberfläche mit niedriger Oberflächenspannung eine einseitige Metallfolienbedeckung für die Schicht aus zusammendrückbarem Material enthält.

9. Wandler nach Anspruch 7, worin die Schicht (43, 45, 47) aus zusammendrückbarem Material eine Zusammensetzung aus Kork und einem gummiartigen Material ist.

10. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin das elektromechanische Wandlerelement ein keramisches piezoelektrisches elektroakustisches Wandlerelement (19, 25) ist.

11. Wandler nach Anspruch 10, worin das elektromechanische Wandlerelement (19, 25) eine Dreilamellenstruktur mit einer Metallplatte (37) ist, die zwischen einem Paar keramischer piezoelektrischer Platten (39, 41) gelegt ist.

12. Wandler nach Anspruch 11, worin die piezoelektrischen Platten (39, 41) so gepolt sind, daß sie in einer Biegungsart auf angelegte Spannung ansprechen.

13. Wandler nach Anspruch 3, weiter mit einer zweiten Seitenwandöffnung (35), die der Seitenwandöffnung (21) diametral gegenüberliegt.

14. Wandler nach Anspruch 3, worin die die Seitenwand (11) definierende Kavität aus einem leicht-gewichtigen steifen Graphitverbundmaterial hergestellt ist.

15. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, der in einem Gebiet akustischer Wellenlängen betreibbar ist, von denen der kürzeste die größte Abmessung des Wandlers überschreitet, und in der Größenordnung von einem Zehntel der größten Abmessung des elektromechanischen Wandlerelements (19, 25) liegt.