DE3922420A1 - Elektroakustischer wandler, der insbesondere als schallwellenquelle bei unterwasseranwendungen einsetzbar ist - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler, der insbesondere als Schallwellenquelle bei Unterwasseranwendun­ gen einsetzbar ist, beispielsweise das Aufspüren von Minen, die Erforschung des Meeresbodens durch Sonartechnik usw.

Der erfindungsgemäße Wandler ist vom "Tonpilz-Typ" und um­ faßt im wesentlichen einen abstrahlenden Körper, eine rück­ seitige Masse und einen Antrieb, der aus wenigstens einem piezoelektrischen Element (im allgemeinen ein Keramikelement oder ein Stapel von Keramikelementen) zwischen dem Strahler­ körper und der rückseitigen Masse angeordnet ist und elek­ trisch erregt wird, um eine auf den Strahlerkörper übertra­ gene Schwingung zu erzeugen.

Ein solcher Wandler vom Tonpilz-Typ ist beispielsweise in der FR-A-20 85 545 beschrieben.

Derartige Wandler weisen jedoch bei niedrigen Frequenzen (d.h. Frequenzen in der Größenordnung von einigen Kilohertz) Mängel und insbesondere einen mäßigen Wirkungsgrad auf.

Die Resonanzfrequenz der aus rückseitiger Masse mit Strah­ lerkörper einerseits und dem piezoelektrischen Element be­ stehenden Gruppe ist durch folgenden Ausdruck gegeben:

fr=[1/2π] [(m 1+m 2)/(e · m 1m 2)]½ (1)

Darin ist e die Gesamtelastizität des Antriebs (d.h. des piezoelektrischen Elementes), m 1 ist die Masse des Strahler­ körpers und m 2 die der rückseitigen Masse.

Es ist ersichtlich, daß zum Aussenden von niedrigen Frequen­ zen die Elastizität e des Antriebs und in geringerem Umfang auch die Größe der Massen m 1 und m 2 gesteigert werden muß, um die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems ausreichend niedrig zu legen.

Die Elastizität e des Antriebs hängt aber von der Form und den Abmessungen der piezoelektrischen Elemente des Antriebs sowie von dem verwendeten piezoelektrischen Material ab. Diese Elastizität ist gegeben durch folgende Gleichung:

e=(1/S) · s (2)

Darin ist l die Länge des piezoelektrischen Elementes in Polarisationsrichtung, S ist die aktive Oberfläche, d.h. die Oberfläche des piezoelektrischen Elementes, welche mit dem Strahlerkörper und der rückseitigen Masse in Kontakt steht, und s ist die Nachgiebigkeit des verwendeten piezoelektri­ schen Materials.

Man stellt fest, daß für eine ausreichende Absenkung der Re­ sonanzfrequenz ein hohes Verhältnis l/S gegeben sein muß, so daß die Wandler eine relativ große Länge aufweisen müssen und folglich sperrig und schwer sind, denn der Wert von S kann nicht zu sehr verkleinert werden, insbesondere wegen der dann in dem Strahlerkörper auftretenden störenden Schwingungsformen, die besonders auf Biegeverformungen zu­ rückgehen. Dies trifft insbesondere für einen Wandler zu, der in der bereits genannten FR-A-20 85 545 beschrieben ist.

Weiterhin muß die akustische Grenzleistung größer sein als die Kavitationsleistung, was stets zu einem Minimalvolumen an Keramikmaterial führt.

Für jegliches piezoelektrische Element (insbesondere aus Keramik) gibt es zwei Hauptfunktionsweisen, nämlich:

• - Eine Kompressions/Dehnungs-Schwingung, wenn die Keramik senkrecht zu den Elektroden polarisiert ist (d.h. die eigene Polarisationsrichtung des piezoelektrischen Mate­ rials ist parallel zu dem durch die Elektroden erzeugten elektrischen Feld). Diese Schwingungsform ist die, welche im allgemeinen bei Wandlern vom Tonpilz-Typ Anwendung fin­ det (besonders nach der FR-A-20 85 545). Die Deformation des piezoelektrischen Materials erfolgt dann im wesentli­ chen in Richtung des elektrischen Feldes, also in einer Richtung, die nach der genannten Druckschrift die Längs­ richtung des Stapels von piezoelektrischen Elementen ist; diese Deformierung bewirkt dann eine relative Heran- und Fortbewegung von Strahlerkörper und rückseitiger Masse, welche an die beiden entgegengesetzten Enden des Stapels angeschlossen sind.
• - Die Funktion als Scherschwinger, wenn das piezoelektrische Material parallel zu den Elektroden polarisiert ist (seine Polarisationsrichtung also senkrecht zu dem durch die Elektroden erzeugten elektrischen Feld ist). In dieser Betriebsart sind zwei Deformierungen möglich: Eine senk­ recht zu dem elektrischen Feld und die andere parallel zu diesem, wobei je nach der Form des Elementes die eine oder andere Deformierung bevorzugt wird.

Es wurde festgestellt, daß für ein und dasselbe piezoelek­ trische Material die Nachgiebigkeit s ₄₄ bei Scherschwingun­ gen sehr viel größer als die Nachgiebigkeit s ₃₃ bei Kompres­ sionsschwingungen ist, nämlich typischerweise zwei- bis drei­ mal so groß.

Die Kopplungskoeffizienten k ₃₃ und k ₁₅ sind im übrigen bei beiden Betriebsarten ungefähr gleich (dieser Koeffzient be­ stimmt den Wirkungsgrad bei der Umsetzung elektricher Ener­ gie in mechanische Energie (und umgekehrt) in dem piezoelek­ trischen Material).

Man könnte somit annehmen, daß zur Herstellung eines Wand­ lers von gegebener Resonanzfrequenz, jedoch kleinerem Volu­ men und Gewicht, oder zur Herstellung eines Wandlers einer niedrigeren Frequenz bei gleichem Gewicht und Volumen die Scherschwingungsform des piezoelektrischen Materials Anwen­ dung finden sollte, denn man erhält dann eine sehr viel größere Elastizität (obige Formel 2), bei nahezu gleichem Umsetzungswirkungsgrad.

Eine solche Lösung ist in der US-PS 40 72 871 vorgeschlagen. Diese Druckschrift beschreibt einen Wandler mit Ringen aus piezoelektrischem Material, die als Schwerschwinger arbeiten und bei welchen die Deformierung senkrecht zum elektrischen Feld bevorzugt auftritt. Eine bestimmte Anzahl von Ringteilen ist vorgesehen, um die piezoelektrischen Elemente einzuspan­ nen und sie an den Strahlerkörper sowie die rückseitige Mas­ se anzuschließen, wobei Scherschwingungen begünstigt werden.

Ein Hauptmangel dieses Wandlers besteht darin, daß seine aktive Oberfläche, d.h. seine Gesamtfläche, die sich (hier in indirektem) Kontakt mit dem Strahlerkörper und der rück­ seitigen Masse befindet, sehr groß ist. Insbesondere ist bei einem solchen bekannten Wandler diese aktive Oberfläche gleich dem Produkt aus dem Umfang des ringförmigen piezo­ elektrischen Elementes und der Höhe desselben. Nach den obi­ gen Erläuterungen folgt hieraus, daß bei einer solchen be­ kannten Ausgestaltung die Elastizität e klein bleibt und dieser Wandler somit für die Erzeugung oder den Empfang nie­ driger Frequenzen schlecht geeignet ist.

Ein weiterer Mangel beruht auf der Tatsache, daß die Elek­ troden, die sandwichartig zwischen den piezoelektrischen Elementen und den an den Strahlerkörper oder die rückseitige Masse angeschlossenen Ringteilen angeordnet sind, mit diesen Ringteilen in Berührung stehen, so daß letztere aus einem nichtleitenden Material gefertigt werden müssen und somit keinen integrierten Bestandteil des Strahlerkörpers oder der rückseitigen Masse bilden können, wodurch die Struktur und Herstellung des Wandlers kompliziert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wandler zur Verfügung zu stellen, der von diesen Mängeln frei ist und insbesondere bei sehr niedrigen Frequenzen aufgrund einer sehr kleinen Resonanzfrequenz (in der Größenordnung von einigen Kilohertz) arbeiten kann, bei beträchtlicher Einspa­ rung von Volumen und piezoelektrischem Material sowie Masse für den Strahlerkörper und die rückseitige Masse.

Es wird ferner ersichtlich, daß die Struktur dieses Wandlers überaus einfach ist, so daß robuste und zuverlässige Geräte bei niedrigen Kosten hergestellt werden können.

Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung einen Wandler vom Tonpilz-Typ vor, der jedoch ausgelegt ist, um mit Scher­ schwingungen zu arbeiten, und dessen Struktur die Verwendung von Stäben piezoelektrischen Materials ermöglicht, bei wel­ chen die Kontaktoberfläche S minimal ist, so daß eine Defor­ mierung Parallel zu dem elektrischen Feld begünstigt wird, wodurch sich eine Konfiguration ergibt, die entgegengesetzt zu der nach der US-PS 40 72 871 ist.

Kennzeichnend für die Erfindung ist, daß von den beiden Elementen Strahlerkörper und rückseitige Masse das eine mit einem geradlinigen Fuß und das andere mit einem O-förmigen Teil endet, zwischen dessen geradlinigen Schenkeln der Fuß aufgenommen ist, wobei der Fuß und die Schenkel sich paral­ lel zur Längsrichtung des Wandlers erstrecken; ferner ist der Antrieb aus im wesentlichen quaderförmigen piezoelektri­ schen Elementen gebildet, die zwischen den einander gegen­ überliegenden Flächen des Fußes und jedes Schenkels gelegen sind, wobei diese Elemente mit Elektroden versehen sind, die ein elektrisches Feld parallel zur Längsrichtung erzeugen;, die Form dieser piezoelektrischen Elemente ist so gewählt, daß die Deformierung des piezoelektrischen Materials im we­ sentlichen in Längsrichtung bevorzugt auftritt.

Vorzugsweise ist es der Strahlerkörper, der mit einem Fuß endet, und die rückseitige Masse endet mit einem U-förmigen Teil.

Vorzugsweise sind an jedem piezoelektrischen Element die Elektroden beiderseits desselben in Längsrichtung angeord­ net, nämlich auf der Vorderseite und Rückseite desselben, und die in Querrichtung betrachtete Breite der Elektroden auf der Vorderseite und auf der Rückseite ist kleiner als die Breite des piezoelektrischen Elementes in dieser selben Richtung, so daß ein Rand zwischen der Elektrode und dem Fuß und/oder zwischen der Elektrode und dem Schenkel des U-Teils verbleibt, wobei der Fuß und/oder der Schenkel des U-Teils dann aus einem metallischen Material bestehen können.

Um zu der angestrebten Funktionsweise zu gelangen, wird es besonders bevorzugt, daß die Länge in Längsrichtung bei den piezoelektrischen Elementen wenigstens das Zweifache ihrer Breite in Querrichtung beträgt, wobei diese Breite in Quer­ richtung der piezoelektrischen Elemente wenigstens das Zwei­ fache ihrer Dicke senkrecht zur Längsrichtung und zur Quer­ richtung beträgt.

Die bei der Erfindung verwendete Struktur ermöglicht es auch, bei Bedarf Mittel vorzusehen, welche die piezoelektrischen Elemente in Querrichtung unter Vorspannung setzen, beispiels­ weise eine Gewindestange, die durch fluchtende Bohrungen ge­ führt ist, welche quer orientiert sind und im Fuß, den piezo­ elektrischen Elementen und den Schenkeln des U-förmigen Teils angebracht sind.

Vorzugsweise ist der Querschnitt des Strahlerkörpers wenig­ stens gleich dem zehnfachen Querschnitt des Fußes.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht eines erfin­ dungsgemäßen Wandlers;

Fig. 2 eine Draufsicht entsprechend Fig. 1, welche die Art und Weise zeigt, in welcher die piezoelek­ trischen Elemente erregt werden;

Fig. 3 eine Einzelheit aus Fig. 2, um die Schwingungs­ moden der Piezoelektrischen Elemente zu veran­ schaulichen;

Fig. 4 ein isoliertes piezoelektrisches Element;

Fig. 5 ähnlich wie Fig. 4 ein piezoelektrisches Element, das aus mehreren Keramikblöcken gebildet ist, die kleiner sind sowie miteinander verbunden und aufeinandergestapelt sind; und

Fig. 6 eine Einrichtung, welche die piezoelektrischen Elemente in einfacher Weise unter Vorspannung setzt.

Das Prinzipschema nach Fig. 1 zeigt den Strahlerkörper 10, welcher auf seiner Ruckseite durch einen Fuß 11 von recht­ winkligem Querschnitt verlängert ist; eine rückseite Masse 20 endet auf der Vorderseite mit zwei Schenkeln 21; piezo­ elektrische Elemente 30 sind zwischen dem Strahlerkörper 10 und der rückseitigen Masse 20 eingefügt.

Der Durchmesser des Strahlerkörpers ist allgemein gleich der halben Wellenlänge. Zur Vermeidung von Biegeerscheinungen bleibt das Verhältnis zwischen der Oberfläche des Strahler­ körpers und der des Fußquerschnittes kleiner als 10, wodurch ein minimales Volumen der aus Strahlerkörper und Fuß gebil­ deten Gesamtheit erzielt wird.

Der Strahlerkörper 10 greift mit seinem Fuß 11 zwischen die Schenkel 21 der rückseitigen Masse 20. Diese zwei Teile sind durch die piezoelektrischen Elemente 30 gekoppelt, die den Antrieb des Wandlers bilden. Diese piezoelektrischen Elemen­ te sind stabförmig und zwischen den einander gegenüberlie­ genden Flächen des Fußes 11 und des jeweiligen Schenkels 21 angeordnet.

Die piezoelektrischen Elemente 30 sind in solcher Weise orientiert, daß ihre Hauptpolarisationsrichtung, die durch einen Pfeil 32 in Fig. 2 bezeichnet ist, sich in Querrich­ tung erstreckt, also in einer Richtung, die senkrecht zur Längsachse Δ des Wandlers ist und sich in einer Ebene er­ streckt, die den Fuß 11 und die Schenkel 21 enthält (Zeichen­ ebene in Fig. 2).

Die piezoelektrischen Elemente stehen unter der Wirkung eines elektrischen Feldes E, das parallel zuf Querrichtung Δ ist, also in einer Richtung 31 senkrecht zur Polarisations­ richtung 32.

Der Umstand, daß diese zwei Richtungen zueinander senkrecht sind, ermöglicht in der bereits erläuterten Weise die Funk­ tion des piezoelektrischen Materials im wesentlichen als Scherschwinger.

Die Keramikelemente sind gestreckt und stabförmig mit einer Länge L in Längsrichtung, die größer als die Breite l in Querrichtung ist. Diese Ausgestaltung bewirkt eine Bevorzu­ gung derjenigen beiden möglichen Deformierungen, die paral­ lel zur Richtung 31 des elektrischen Feldes E auftritt (durch Pfeile 33 und 33′ bezeichnet).

Zu diesem Zweck ist die Länge L des piezoelektrischen Ele­ mentes vorzugsweise wenigstens gleich seiner zweifachen Breite l. Diese Breite l ist ihrerseits wenigstens gleich der doppelten Dicke t (Maße in Fig. 4).

Aus Fig. 3 geht die Funktion des Antriebs hervor, wobei die Deformierungen in dem einen Sinne (Pfeil 33) und im anderen Sinne (Pfeil 33′) für das als Scherschwinger arbeitende piezoelektrische Element gezeigt sind. Dieses System ist äquivalent einem Masse/Feder-System, worin die Masse aus den Größen m 1 und m 2 des Strahlerkörpers und der rückseitigen Masse besteht, während die Feder durch das piezoelektrische Element gegeben ist, das eine Eigenelastizität e aufweist (die - wie oben erwähnt wurde - im Scherschwingungsbetrieb hoch ist). Dieses System weist einen geometrischen Ort für die Knotenpunkte auf, der nach der Geraden 37 ausgerichtet ist, deren Abstand von der Längsachse Δ durch das Verhältnis der Massen m 1 und m 2 des Strahlungskörpers und der rücksei­ tigen Masse bestimmt wird.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung bleibt die Trans­ versalschwingung (die zu störenden Schwingungsformen führt) sehr gering, was auf die Stabform des piezoelektrischen Elementes zurückzuführen ist, da der Stab in Querrichtung durch die Schenkel der rückseiten Masse und den Fuß des Strahlungskörpers festgelegt wird.

Die Fig. 4 zeigt den Stab allein: Von den zwei Seitenflächen 34 wird die eine an den Fuß 11 des Strahlungskörpers und die andere an einen der Schenkel 21 der rückseiten Masse ange­ legt, während die Vorderseite 35 und die Rückseite 35′ die Elektroden 36, 36′ aufnehmen.

Es ist ersichtlich, daß diese Elektroden "frei" sind, d.h. sie sind mit keinerlei anderem Element als mit dem Keramik­ stab in Berührung. Ihre Breite ist etwas kleiner als die Länge l des Stabes, so daß ein Rand verbleibt, durch den jegliche Berührung zwischen dem Strahlungskörper 10 und der rückseitigen Masse 20 verhindert wird.

Diese zwei Elemente können also ohne Schwierigkeiten aus einem massiven Metall hergestellt werden und jeweils als ein einziger Block strukturiert werden.

Das piezoelektrische Element kann, wie in Fig. 5 gezeigt, aus mehreren Keramikteilen zusammengesetzt werden, die mit­ einander verklebt sind und alle mit gleicher Polarisations­ richtung orientiert sind. Eine Elektrode ist auf jeder quer­ verlaufenden Grenzfläche vorgesehen, um zu vermeiden, daß eine zu große Länge piezoelektrischen Materials polarisiert werden muß.

Die piezoelektrischen Elemente können gegebenenfalls mittels einer Querstange 40 unter Spannung versetzt werden, welche in der in Fig. 6 gezeigten Art durch eine Reihe von Querboh­ rungen eingeführt ist, die in jedem der zwei Schenkel 21, in dem Fuß 11 und in jedem piezoelektrischen Element 30 ange­ bracht sind. Der Kopf 41 der Stange ist auf der Außenfläche eines der Schenkel abgestützt, während eine Schraubmutter 42, deren Spannung in Abhängigkeit von der gewünschten Vor­ spannung eingestellt wird, auf die Außenseite des anderen Schenkels drückt.

Die beschriebene Ausgestaltung wird derzeit als optimal an­ gesehen, jedoch sind auch andere Ausgestaltungen, die dem­ selben Prinzip folgen, erfolgreich.

So kann vorgesehen werden, daß bei ansonsten gleicher Struk­ tur der Strahlungskörper die Schenkel und die rückseitige Masse den Fuß trägt, während sonst nichts verändert wird. Diese Ausgestaltung ist aber insofern weniger günstig, als das Gewicht der rückseitigen Masse vermindert wird (bei wel­ cher man anstrebt, daß sie möglichst schwer ist), und diese Masse auch störende Schwingungsmoden erzeugen könnte.

Es wurde zwar ein System mit zwei Schenkeln beschrieben, jedoch ist bei anderen Ausführungsformen vorgesehen, daß bei einer in bezug auf die Längsachse Δ symmetrischen Struktur eine größere Anzahl von Schenkeln vorgesehen wird; alterna­ tiv grenzen die verschiedenen, den Fuß umgebenden Schenkel aneinander und bilden eine prismatische Kontur.

Wenn die Anzahl von piezoelektrischen Elementen gesteigert wird, verliert man jedoch an Elastizität, weil die eingangs definierte "aktive Oberfläche" vergrößert wird.

Es wird nun eine konkrete Ausführungsform beschrieben, an welcher die Vorteile ersichtlich werden, die gegenüber einem herkömmlichen "Tonpilz"-Wandler erzielt werden.

Bei dieser konkreten Ausführungsform wurde eine Optimierung in Gewicht und Volumen für eine gegebene Resonanzfrequenz und ein gegebenes Frequenzband angestrebt.

Wenn man beispielsweise wählt:

• - eine Resonanzfrequenz von 3 kHz,
• - einen Durchmeser für den Strahlungskörper von 250 mm (halbe Wellenlänge),
• - einen mechanischen Gütefaktor Q=2, und
• - ein Verhältnis zwischen der Oberfläche des Strahlungskör­ pers und der Oberfläche desjenigen Teiles, an welchem der Antrieb angreift (d.h. der Querschnitt des Antriebs bei einem herkömmlichen Tonpilz-Wandler und der Querschnitt des Fußes in dem Wandler nach der Erfindung), von etwa 10, so erhält man für einen herkömmlichen Tonpilz-Wandler, der in Gewicht und Volumen optimiert ist, folgende Kenndaten:

  minimale vordere Masse:|2,2 kg
  Volumen des piezoelektrischen Materials:	840 cm³
  Masse des piezoelektrischen Materials:	6,13 kg
  vordere Masse:	3,44 kg
  rückseitige Masse:	10,95 kg

  (d.h. eine Gesamtmasse von 20,52 kg).

Der Antrieb bildet einen zylindrischen Stapel, der einen Durchmesser von 72,5 mm und eine Höhe von 203,5 mm aufweisen muß.

Ein Wandler, der erfindungsgemäß ausgebildet ist, zeichnet sich bei gleichem Leistungsvermögen und gleichem piezoelek­ trischen Material durch folgende Werte aus:

0:13,6:18|3,3 kg
Volumen des piezoelektrischen Materials:	126 cm³
Masse des piezoelektrischen Materials:	0,92 kg
vordere Masse:	4,11 kg
rückseitige Masse:	7,30 kg

(d.h. eine Gesamtmasse von 12,33 kg).

Die Abmessungen, die bei diesem Beispiel das piezoelektri­ sche Element aufweisen muß, betragen: L=96 mm, l=38,5 mm und t=17 mm.

Die vordere Masse wird vorzugsweise aus einem leichten Mate­ rial wie Aluminium gefertigt. Die rückseitige Masse wird aus einem dichten und starren Material wie Stahl hergestellt. Das Verkleben der piezoelektrischen Elemente erfolgt in her­ kömmlicher Weise mittels eines Epoxiklebers, dessen mechani­ sche Festigkeit wenigstens gleich der Spitzenbelastung ist, die in dem piezoelektrischen Material auftritt.

Man erzielt eine beträchtliche Einsparung, nämlich in einem Verhältnis von 1 zu 6, 7, hinsichtlich des Volumens des benö­ tigten piezoelektrischen Materials, also eine erhebliche Verminderung des Kostenaufwandes für den Wandler.

Ferner ist sowohl eine Verminderung der Gesamtmasse des Wandlers, nämlich in einem Verhältnis von etwa 2, als auch eine Verminderung seines Raumbedarfs zu beachten, besonders wegen der verminderten Höhe, da der Antrieb eine geringere Höhe aufweisen muß (Stablänge von 96 mm gegenüber einer Stapelhöhe von 203,5 mm).

Claims (9)

1. Elektroakustischer Wandler mit einem Strahlerkörper (10), einer rückseitigen Masse (20) und einem Antrieb, der aus wenigstens einem piezoelektrischen Element (30) gebildet ist, welches zwischen dem Strahlerkörper und der rückseiti­ gen Masse eingefügt ist und elektrisch erregt wird, um eine auf den Strahlerkörper übertragene Schwingung zu erzeugen, wobei das piezoelektrische Element einem elektrischen Feld ausgesetzt ist, dessen Richtung senkrecht zur Hauptpolari­ sationsrichtung des piezoelektrischen Materials ist, so daß dieses als Scherschwinger betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß:

• - von den zwei Elementen Strahlerkörper (10) und rückseitige Masse (20) das eine mit einem geradlinigen Fuß (11) und das andere mit einem U-förmigen Teil endet, bei welchem der Fuß zwischen den geradlinigen Schenkeln (21) aufgenom­ men ist, wobei der Fuß und die Schenkel sich parallel zur Längsrichtung (Δ) des Wandlers erstrecken, und
• - der Antrieb durch piezoelektrische Elemente gebildet ist, die im wesentlichen quaderförmig sind und zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen des Fußes und des je­ weiligen Schenkels angeordnet sind, wobei diese Elemente mit Elektroden (36, 36′) versehen sind, die ein elektri­ sches Feld parallel zu der Längsrichtung erzeugen, wobei die Form dieser piezoelektrischen Elemente so gewählt ist, daß die Deformierung des piezoelektrischen Materials im wesentlichen in dieser Längsrichtung bevorzugt wird.

2. Wandler nach Anspruch 1, bei welchem der Strahlerkör­ per mit einem Fuß endet und die rückseitige Masse mit einem U-förmigen Teil endet.

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem piezoelektrischen Element die Elektroden beider­ seits des piezoelektrischen Elementes in Längsrichtung auf der Vorderfläche und Rückfläche (35, 35′) desselben angeord­ net sind.

4. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Querrichtung gemessene Breite der vorderen Elektrode und der hinteren Elektrode kleiner als die Breite (l) des piezoelektrischen Elementes in dieser Richtung ist, so daß ein Rand zwischen der Elektrode und dem Fuß und/oder zwi­ schen der Elektrode und dem Schenkel des U-förmigen Teiles verbleibt, wobei der Fuß und/oder der Schenkel des U-förmi­ gen Teiles dann aus einem Metall gefertigt werden kann.

5. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in Längsrichtung der piezoelektrischen Elemente gemessene Länge (L) wenigstens gleich der zweifa­ chen Breite (l) in Querrichtung ist.

6. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die in Querrichtung der piezoelektrischen Elemente gemessene Breite (l) wenigstens das Zweifache ihrer Dicke (l) senkrecht zur Längsrichtung und zur Querrichtung beträgt.

7. Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Mittel (40, 41, 42) vorgesehen sind, die eine Vorspannung auf die piezoelektrischen Elemente in Quer­ richtung aufbringen.

8. Wandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Aufbringen einer Vorspannung eine Gewinde­ stange (40) umfassen, die durch fluchtende Bohrungen ver­ läuft, welche in Querrichtung orientiert und in dem Fuß, den piezoelektrischen Elementen und den Schenkeln des U-förmigen Teils angebracht sind.

9. Wandler nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Querschnitt des Strahlerkörpers wenig­ stens gleich dem zehnfachen Querschnitt seines Fußes ist.