DE4118306A1 - Elektromagnetische druckwellenquelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Druckwellenquel­ le zur Erzeugung akustischer Druckwellen mit einer elektrisch leitfähiges Material enthaltenden Membran und einer dieser gegenüberliegend angeordneten Flachspulenanordnung.

Derartige Druckwellenquellen können für die unterschiedlichsten Zwecke verwendet werden, z. B. in der Medizin, um im Körper eines Patienten befindliche Konkremente nicht invasiv zu zer­ trümmern oder pathologische Gewebeveränderungen nicht invasiv zu behandeln. Außerdem können derartige Druckwellenquellen bei­ spielsweise in der Werkstoffprüfung eingesetzt werden, um Mate­ rialproben mit Druckimpulsen zu beaufschlagen. Die Druckwellen­ quelle wird stets in geeigneter Weise mit dem jeweils zu be­ schallenden Objekt akustisch gekoppelt, so daß die in einem an die Membran angrenzenden akustischen Ausbreitungsmedium erzeug­ ten Druckwellen in das Objekt eingeleitet werden können. Die Druckwellenquelle und das zu beschallende Objekt müssen dabei relativ zueinander so ausgerichtet sein, daß sich der zu be­ schallende Bereich des Objektes im Ausbreitungsweg der Druck­ wellen befindet. Falls die Druckwellenquelle fokussierte Druck­ wellen abgibt, muß außerdem sichergestellt sein, daß sich der zu beschallende Bereich des Objektes in dem Fokusbereich der Druckwellen befindet.

Eine Druckwellenquelle der eingangs genannten Art ist bei spielsweise in der EP-A-01 88 750 beschrieben. Wird die Flach­ spulenanordnung von einem Stromimpuls beliebiger Polarität durchflossen, werden in die Membran gegensinnige Wirbelströme induziert. Die aus den in der Flachspulenanordnung und der Mem­ bran fließenden Strömen resultierenden entgegengesetzten magne­ tischen Felder haben einen Abstoßungsdruck zur Folge, der glei­ chermaßen auf die Flachspulenanordnung und die Membran wirkt.

Der Abstoßungsdruck ist dem Produkt der Flächenstromdichten (Strom pro Flächeneinheit) in der Flachspulenanordnung und der Membran proportional. Infolge des Abstoßungsdruckes erfährt die Membran eine Auslenkung und leitet eine impulsartige Druckwelle in ein an sie angrenzendes akustisches Ausbreitungsmedium ein, die sich auf ihrem Weg durch das akustische Ausbreitungsmedium zu einer Stoßwelle aufsteilt, falls die Druckamplitude und die Ausbreitungsstrecke groß genug sind. Eine Stoßwelle ist ein Druckimpuls mit sehr steiler Anstiegsfront.

Die Flächenstromdichten sind wellenmechanisch betrachtet räum­ lich verschmierte Quellen entgegengesetzter Druck- und Schnel­ lewellen, welche sich in der Membran und dem akustischen Aus­ breitungsmedium einerseits und der Flachspulenanordnung ande­ rerseits mit den entsprechenden Schallgeschwindigkeiten aus­ breiten. Bei einer effektiven Stromflußdauer (Dauer des Strom­ impulses) von üblicherweise 3 bis 6 US bei ausgeführten Druck­ wellenquellen der eingangs genannten Art ergeben sich für die gewöhnlich als Material für die Flachspulenanordnung verwende­ ten Metalle Wellenlängen der Druckwelle in dem Material der Flachspulenanordnung in der Größenordnung von 10 bis 40 mm. Sind die Flachspulenanordnung und die Membran wie im Falle der derzeit in der Praxis gängigen Druckwellenquellen aus Metall­ draht oder -folie gefertigt, haben sie eine Dicke von maximal 2 mm. Um die zur Verfügung stehende Schallenergie möglichst vollständig über die Auslenkung der Membran als Druckwelle in das akustische Ausbreitungsmedium einleiten zu können, muß da­ her die im Vergleich zur Wellenlänge der Druckwellen dünne Flachspulenanordnung an einen möglichst schallharten, also eine möglichst hohe akustische Impedanz aufweisenden Tragkörper (Backing) ausreichender Dicke angrenzen. Nur so läßt sich ver­ hindern, daß die Flachspulenanordnung eine Auslenkung von der Membran weg erfährt und daß infolge schallweicher (Mehrfach)-Re­ flexion an der von der Membran abgewandten Rückseite der Flachspulenanordnung Zugwellen entstehen, die durch die Grenz­ schicht zwischen Flachspulenanordnung und Backing laufen. Die in der Praxis normalerweise durch eine Schicht schallweichen Klebstoffes bewirkte Verbindung der Flachspulenanordnung mit dem Backing unterliegt hierbei einer hohen mechanischen Bean­ spruchung. Hinzu kommt infolge des Umstandes, daß Druckwellen­ quellen der eingangs genannten Art günstigsten falls einen Wir­ kungsgrad von wenigen Prozent aufweisen, der überwiegende An­ teil der der Flachspulenanordnung zugeführten elektrischen Energie also in Wärme umgewandelt wird, eine zusätzliche hohe thermische Belastung. Durch die mechanische und thermische Dop­ pelbelastung besteht bei herkömmlichen Druckwellenquellen die Gefahr einer Trennung der Flachspulenanordnung von dem Backing, welche mit einem Wärmestau und einer Abgabe von Druckwellen verminderter Intensität einhergeht und schließlich zum vorzei­ tigen Ausfall der Druckwellenquelle infolge von elektrischen Durchschlägen führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckwellen­ quelle der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie eine hohe Lebensdauer aufweist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine elek­ tromagnetische Druckwellenquelle zur Erzeugung akustischer Druckwellen mit einer elektrisch leitfähiges Material enthal­ tenden Membran und einer dieser gegenüberliegenden Flachspulen­ anordnung, deren in Ausbreitungsrichtung der Druckwellen gemes­ sene Dicke wenigstens gleich der halben Wellenlängen der er­ zeugten Druckwellen in dem Material der Flachspulenanordnung ist. Infolge des Umstandes, daß die Dicke der Flachspulenanord­ nung im Falle der erfindungsgemäßen Druckwellenquelle wenig­ stens gleich einer halben Wellenlänge der erzeugten Druckwellen ist, ist im Falle der erfindungsgemäßen Druckwellenquelle ein Backing nicht erforderlich. Bedingt durch den bei Beaufschla­ gung der Flachspulenanordnung mit einem Stromimpuls in der Mem­ bran auftretenden Gegenstrom wird nämlich der in der Flachspu­ lenanordnung fließende Strom etwa analog zum Skin-Effekt in die der Membran benachbarte Schicht der Flachspulenanordnung ge­ drängt. Die hier entstehende impulsartige Druckwelle wandert ohne störende Zwischenschichten zur Rückseite der Flachspulen­ anordnung, wird von dort reflektiert und erreicht die der Mem­ bran benachbarte Vorderseite der Flachspulenanordnung infolge deren Dicke von wenigstens gleich einer halben Wellenlänge der erzeugten Druckwellen erst dann wieder, wenn die Impulsabgabe auf die Membran bereits beendet ist. Die nun folgende Schnelle­ zunahme der Flachspulenanordnung kann sich somit nicht mehr nachteilig auf den Wirkungsgrad der Druckwellenquelle auswir­ ken. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Backing aus Glas oder Keramik hat die Flachspulenanordnung der erfindungsgemäßen Druckwellenquelle eine höhere Schalldämpfung, die sich positiv in einer verringerten Amplitude und einem rascheren Abklingen der Mehrfach- Reflexionen in der Druckwellenquelle auswirkt. Es kommt der Vorteil hinzu, daß die Flachspulenanordnung der er­ findungsgemäßen Druckwellenquelle im Vergleich zu einem her­ kömmlichen Backing parallel zur Ausbreitungsrichtung der Druck­ wellen eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, so daß sich die überwiegend an der der Membran benachbarten Vorderseite der Flachspulenanordnung entstehende Verlustwärme rasch auf das Gesamtvolumen der Flachspulenanordnung verteilen kann. Obwohl im Falle der Erfindung ein Backing nicht notwendig ist, kann es dennoch sinnvoll sein, die Flachspulenanordnung an ihrer von der Membran abgewandten Rückseite mit einem Tragkörper, der nicht notwendigerweise aus einem schallharten Werkstoff beste­ hen muß, zu verbinden. Falls nämlich der Tragkörper aus einem Material guter Wärmeleitfähigkeit besteht, hierunter soll eine Wärmeleitfähigkeit in der Größenordnung der Wärmeleitfähigkeit des Materials der Flachspulenanordnung verstanden werden, läßt sich die Wärmeleitfähigkeit der Flachspulenanordnung quer zur Ausbreitungsrichtung der Stoßwellen erheblich verbessern. Da während der Stromflußdauer keine Mehrfach-Reflexionen in der Flachspulenanordnung auftreten, ist die Verbindung zwischen dem Tragkörper und der Flachspulenanordnung nur einer relativ ge­ ringen mechanischen Belastung ausgesetzt.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Flachspulenanordnung aus einem Flachdraht hochkant gewickelt ist. Unter "hochkant" ist zu verstehen, daß die längere Seite des Drahtquerschnittes wenigstens etwa parallel zur Schallausbreitungsrichtung gerichtet ist. Eine derartige Flachspulenanordnung läßt sich leicht wickeln, da der Flach­ draht im Vergleich zu anderen denkbaren Drahtquerschnitten in bezug auf die beim Wickeln der Flachspulenanordnung maßgebliche Biegeachsen ein nur geringes Widerstandsmoment aufweist. Es kommt der wesentliche Vorteil hinzu, daß sich mittels eines hochkant gewickelten Flachdrahtes eine sehr hohe Windungsdichte erzielen läßt, die wiederum Voraussetzung für eine hohe Flä­ chenstromdichte und damit hohe Amplitude der erzeugten Druck­ wellen ist. Außerdem weist eine aus Flachdraht hochkant ge­ wickelte Flachspulenanordnung eine erhöhte Wicklungskapazität auf, was eine verbesserte Anpassung der Flachspulenanordnung an den Wellenwiderstand des mit dieser verbundenen Versorgungs­ kabels ermöglicht. Dies führt zu einer Verminderung der infolge Fehlanpassung entstehenden Spannungsspitzen, die sich besonders gut durch räumlich verteilte Kapazitäten mindern lassen. Unter einem Flachdraht soll hier ein "Draht" rechteckigen Querschnit­ tes verstanden werden. Von dem Begriff "Flachdraht" sollen z. B. auch Folien-Bänder umfaßt sein, die einen Querschnitt aufwei­ sen, dessen größere Seite (Breite) um ein Vielfaches größer ist als die kleinere Seite (Dicke).

Eine Druckwellenquelle mit einer aus Flachdraht hochkant ge­ wickelten Flachspulenanordnung ist übrigens aus der DE-A-33 12 014 bekannt, ohne daß dort etwas über die Dicke der Flachspulenanordnung ausgesagt wird.

Um bei gegebenen Abmessungen des Flachdrahtes die Windungs­ dichte bzw. die Flächenstromdichte den jeweiligen Bedürfnissen anpassen zu können, ist vorgesehen, daß die Flachspulenanord­ nung wenigstens einen zwischen den Windungen angeordneten Win­ dungsseparator aus elektrisch isolierendem Werkstoff aufweist. Um die Flächenstromdichte einer Flachspulenanordnung lokal variieren zu können, kann dabei vorgesehen sein, daß eine lokal veränderliche Anzahl von Windungsseparatoren vorgesehen ist.

Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß die Flachspulenan­ ordnung mehrere ineinander gewickelte, elektrisch parallel ge­ schaltete Wicklungen aufweist, wobei eine Windung der Flach­ spulenanordnung jeweils durch die parallel nebeneinander ver­ laufenden entsprechenden Windungen der Wicklungen gebildet ist. Eine derartige Flachspulenanordnung kann selbst dann, wenn große Gesamtquerschnitte erforderlich sind, leicht gewickelt werden. Außerdem läßt sich leicht eine lokal veränderliche An­ zahl von Windungsseparatoren realisieren, indem beispielsweise im Falle von zwei parallelgeschalteten Wicklungen in denjenigen Bereichen, in denen eine hohe Flächenstromdichte gewünscht wird, auf Windungsseparatoren völlig verzichtet wird, in Berei­ chen, in denen eine geringe Flächenstromdichte gewünscht wird, zwischen den Windungen beider Wicklungen Windungsseparatoren vorgesehen werden und in Bereichen, in denen eine mittlere Flä­ chenstromdichte gewünscht wird, nur zwischen den beiden paral­ lelgeschalteten Wicklungen ein Windungsseparator vorgesehen ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Flachspulenanordnung mittels einer elektrisch isolierenden Vergußmasse zu einer selbsttragenden Einheit geformt ist. Dies bietet den Vorteil einer guten Handhabbarkeit der Flachspulen­ anordnung.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Flachspulenanordnung lose gewickelt ist und in eine eine der Mantelfläche der Flachspulenanordnung angepaßte Aufnahmebohrung aufweisende Halterung eingesetzt ist. Es ergibt sich so eine gut handhabbare Einheit, ohne daß die Flachspulen­ anordnung vergossen werden muß.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Druckwellenquelle in schemati­ scher Darstellung im Längsschnitt, und

Fig. 2 eine Variante eines Details der Druckwellenquelle gemäß Fig. 1 in grob schematischer Darstellung im Längs­ schnitt.

Die erfindungsgemäße Druckwellenquelle, es handelt sich um eine Stoßwellenquelle gemäß der EP-A-01 87 750, weist ein Gehäuse 1 auf, das einen mit einer Flüssigkeit gefüllten, einseitig durch eine ebene kreisförmige Membran 2 abgeschlossenen Raum 3 ent­ hält. Der aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, beispiels­ weise Aluminium, gebildeten Membran 2 gegenüberliegend ist als Flachspulenanordnung eine Flachspule 4 mit spiralförmig angeor­ dneten Windungen vorgesehen, wobei zwischen der Membran 2 und der Flachspule 4 eine Isolierfolie 5 angeordnet ist. Die Flach­ spule 4 ist aus mit einer Lackisolierung versehenem Kupfer-Flach­ draht hochkant gewickelt. Dies bedeutet, daß die größere Seite des einen Querschnitt von beispielsweise 20 mm·0,7 mm aufweisenden Kupfer-Flachdrahtes parallel zu der Mittelachse M der Druckwellenquelle, die im wesentlichen der Ausbreitungs­ richtung der Druckwellen entspricht, angeordnet ist.

Die in Fig. 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur grob sche­ matisch dargestellte Flachspule 4 weist also eine Dicke d von 20 mm auf. Die Dicke der Membran 2 und der Isolierfolie 5 sind in Fig. 1 der Deutlichkeit halber übertrieben dargestellt. Die Flachspule 4 ist lose gewickelt, d. h., daß zwischen den Win­ dungen der Flachspule 4 keine mechanische Verbindung besteht und diese nur lose aufeinanderliegen. Die so gewickelte Flach­ spule 4, die eine im wesentlichen zylindrische äußere Mantel­ fläche aufweist, ist in die zylindrische Bohrung eines rohr­ förmigen Spulenträgers 6 eingesetzt. Dieser besteht aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, z. B. Keramik oder Hartgewebe und ist mittels eines aus dem gleichen Werkstoff bestehenden Bodens 7 an seinem von der Membran 2 entfernten Ende ver­ schlossen. Da die Flachspule 4 lose gewickelt ist, hat diese infolge der elastischen Eigenschaften des Kupfer-Flachdrahtes das Bestreben, sich aufzuweiten. Dies geschieht nach dem Ein­ setzen der Flachspule 4 in die Bohrung des Spulenträgers 6 in dem Maße, in dem dies der Durchmesser der Bohrung des Spulen­ trägers 6 gestattet. Dies ist in Fig. 1 dadurch angedeutet, daß im Zentrum der Flachspule 4 ein Hohlraum dargestellt ist. In­ folge der beschriebenen Aufweitung der Flachspule 4 ist diese in der Bohrung des Spulenträgers 6 verspannt und somit fixiert und kann zusammen mit dem Spulenträger 6, z. B. beim Zusammenbau der Druckwellenquelle, bequem gehandhabt werden. Die Membran 2, die Isolierfolie 5, der Spulenträger 6 mit der Flachspule 4 und der Deckel 7 sind mittels Schrauben 8 an dem Gehäuse 1 be­ festigt.

Die Flachspule 4 ist über Anschlüsse 9 und 10, die durch Boh­ rungen in dem Deckel 7 nach außen treten, an einen schematisch dargestellten Hochspannungsimpulsgenerator 11 angeschlossen, mittels dessen die Flachspule 4 mit Hochspannungsimpulsen hoher Stromstärke beaufschlagbar ist. Wird die Flachspule 4 mit einem Hochspannungsimpuls beaufschlagt, wird in der eingangs bereits beschriebenen Weise die Membran 2 von der Flachspule 4 abge­ stoßen, was zur Einleitung einer Druckwelle in die in dem Raum 3 befindliche Flüssigkeit, z. B. Wasser, führt. Gleichzeitig entsteht wie eingangs beschrieben eine Druckwelle in der Flach­ spule 4. Bei einer effektiven Stromflußdauer von einigen µs, typischerweise 3 bis 6 µs, entstehen zwei Druckwellen entspre­ chender Dauer, welche in dem in dem Raum 3 befindlichen Wasser bzw. dem Kupfer der Flachspule 4 von der Dauer der Druckwellen und der Schallausbreitungsgeschwindigkeit in dem jeweiligen Material abhängige Wellenlängen aufweisen.

Da die Flachspule 4 im Falle des beschriebenen Ausführungsbei­ spieles im wesentlichen aus Kupfer gebildet ist, weist die in die Flachspule 4 entstehende Druckwelle unter Zugrundelegung einer Schallausbreitungsgeschwindigkeit in Kupfer von 4700 m/s und einer Dauer der Druckwelle von 6 µs eine Wellenlänge λ von ca. 28 mm auf. Demnach ist im Falle der Flachspule 4, deren Dicke d mit 20 mm wenigstens gleich einer halben Wellenlänge λ/2 der Druckwelle, also wenigstens gleich 14 mm ist, aus den bereits eingangs erläuterten Gründen ein Backing überflüssig.

Es ist somit unter Vermeidung der bei Vorhandensein eines Backings bei Druckwellenquellen gemäß dem Stand der Technik auftretenden Nachteile eine hohe Lebensdauer und eine ordnungs­ gemäße Funktion der Druckwellenquelle gewährleistet. An die Druckwelle von z. B. 6 µs Dauer schließt sich übrigens ein stark gedämpfter Ausschwingvorgang an.

In der Fig. 2 ist eine Variante der Flachspulenanordnung der Druckwellenquelle gemäß Fig. 1 dargestellt. Bei der Flachspu­ lenanordnung gemäß Fig. 2 handelt es sich um eine Flachspule 15 mit insgesamt vier elektrisch parallelgeschalteten, über Lei­ tungen 16, 17 mit dem Hochspannungsimpulsgenerator 11 verbunde­ nen Wicklungen, die mit A, B, C und D bezeichnet sind. Die Flachspule 15 weist insgesamt neun wenigstens im wesentlichen spiralförmige Windungen auf, die mit I bis IX bezeichnet sind. Jede der Windungen I bis IX ist durch die parallel nebeneinan­ der verlaufenden, einander entsprechenden Windungen der Wick­ lungen A bis D gebildet. Auch die Flachspule 15 ist aus Flach­ draht hochkant gewickelt, wobei die einzelnen Wicklungen A bis D jeweils aus mit einer Lackisolierung versehenem Flachdraht der gleichen Abmessungen und des gleichen Materials, beispiels­ weise Aluminium, gebildet sind. Jede Windung I bis IX der Flachspule 15 weist also den vierfachen Querschnitt einer Win­ dung einer einzelnen Wicklung A bis D auf. Infolge des Umstan­ des, daß mehrere parallele Wicklungen A bis D vorgesehen sind, verringern sich die beim Wickeln der Flachspule 15 aufzubrin­ genden Kräfte ganz erheblich, da die Summe der Biege-Wider­ standsmomente von n Flachdrähten jeweils gleicher Abmessungen um den Faktor n geringer ist als das Biege-Widerstandsmoment einer Wicklung, deren Querschnitt bei gleichem Maß d um den Faktor n größer als der Querschnitt einer einzelnen Wicklung ist.

Um die für die Größe der auftretenden Abstoßungskräfte maßgeb­ liche Flächenstromdichte den jeweiligen Bedürfnissen entspre­ chend lokal variieren zu können, sind im Falle der Flachspule 15 Windungsseparatoren 18 bis 21 vorgesehen, deren Anzahl lokal veränderlich ist. Bei den Windungsseparatoren 19 bis 21 handelt es sich um flache Bänder eines elektrisch isolierenden Werk­ stoffes, beispielsweise eines geeigneten polymeren Werkstoffes wie Polyimid, deren Maß d dem der Flachdrähte der Windungen A bis D entspricht. Im einzelnen sind zwischen den Windungen I und II sowie den Windungen II und III keinerlei Windungssepara­ toren vorgesehen, und zwar weder zwischen den Windungen I bis III selbst noch zwischen den entsprechenden Windungen der Wick­ lungen A bis D. Zwischen den Windungen III und IV, den Windun­ gen IV und V usw. bis zu den Windungen VIII und IX ist jeweils der Windungsseparator 18 vorgesehen, der analog einer zusätz­ lichen Wicklung zwischen die Wicklungen D und A der genannten Paare von Windungen spiralartig gewickelt ist. Im Falle der Windungen VI und VII, VII und VIII sowie VIII und IX ist außer­ dem der Windungsseparator 19 spiralartig zwischen die Wicklun­ gen B und C der genannten Paare von Windungen gewickelt. Schließlich ist im Falle der Windungen VIII und IX vorgesehen, daß die Windungsseparatoren 20 und 21 spiralartig zwischen die Wicklungen A und B bzw. C und D gewickelt sind. Die Flachspule 15 weist somit vier Bereiche unterschiedlicher Flächenstrom­ dichte auf, wobei die Flächenstromdichte selbstverständlich umso geringer ist, je größer die Anzahl der lokal vorhandenen Windungsseparatoren ist. Eine radial nach außen abnehmende Flachstromdichte ist wünschenswert, weil dadurch die bei der Schallfokussierung entstehenden negativen Druckwellenanteile vermindert werden.

Es versteht sich, daß es sich im Falle der Fig. 2 um eine grob schematisierte Darstellung handelt, in der die kleineren Seiten die Wicklungen A bis D bildenden Flachdrähte ebenso wie die kleineren Seiten der die Windungsseparatoren 18 bis 21 bilden­ den Bänder stark vergrößert dargestellt sind, mit der Folge, daß in der Fig. 2 eine gegenüber einer praktisch ausgeführten Flachspule eine extrem verringerte Anzahl von Windungen darge­ stellt ist. Im Falle einer praktisch ausgeführten Flachspule 15 würden beispielsweise die Flachdrähte der Wicklungen A bis D Jeweils einen Querschnitt von 0,5 mm·20 mm und die Windungs­ separatoren 18 bis 21 jeweils einen Querschnitt von 0,2 mm·20 mm aufweisen. Dabei würden die Bereiche unterschiedlicher Flächenstromdichte beispielsweise jeweils etwa 10 Windungen umfassen.

Auch im Falle der Flachspule 15 ist die Dicke d wenigstens gleich der halben Wellenlänge λ/2 der erzeugten Druckwellen, wobei bei der Berechnung der Wellenlänge λ normalerweise die Schallausbreitungsgeschwindigkeit in dem Werkstoff der Wick­ lungen A bis D zugrundezulegen ist, weil diese größer als die Schallausbreitungsgeschwindigkeit in dem Werkstoff der Win­ dungsseparatoren 18 bis 21 sein wird. Ist in Ausnahmefällen die Schallausbreitungsgeschwindigkeit im Material der Windungssepa­ ratoren 19 bis 21 höher, ist diese bei der Berechnung der Wel­ lenlänge λ der Druckwellen zugrundezulegen.

Die Flächenspule 15 wird nach dem Wickeln in in Fig. 2 nicht dargestellter Weise mittels einer elektrisch isolierenden Ver­ gußmasse zu einer selbsttragenden Einheit vergossen. Dabei dringt die aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 2 nicht dargestellte Vergußmasse zwischen die Windungen A bis D bzw. die Windungen A bis D und die Windungsseparatoren 18 bis 21 ein, was in Fig. 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Das Eindringen der Vergußmasse geht leichter vonstatten, wenn der Vorgang des Vergießens unter Vakuum vor­ genommen wird.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen ausschließlich Druckwellenquellen mit ebener Membran. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, erfindungsgemäße Druckwellenquellen mit einer insbesondere sphärisch gekrümmten Membran zu versehen. In die­ sem Falle kann die dann erforderliche der Krümmung der Membran entsprechende Krümmung der der Membran zugewandten Seite der Flachspule in aus der DE-OS 33 12 014 an sich bekannter Weise realisiert werden, indem die zunächst ebene der Membran zuge­ wandte Seite der Flachspule derart bearbeitet wird, daß sie der Krümmung der Membran angepaßt ist.

Außerdem besteht die Möglichkeit, anders als im Falle der be­ schriebenen Ausführungsbeispiele, Flachspulenanordnungen zu verwenden, die mehrere nebeneinander angeordnete einzelne Flachspulen enthalten, die elektrisch parallel oder in Serie geschaltet sein können.

Die Membran muß nicht vollständig aus einem elektrisch leiten­ den Werkstoff bestehen. Sie kann vielmehr in an sich bekannter Weise aus einem elektrisch isolierenden Grundkörper mit darauf angebrachten Abschnitten aus elektrisch leitendem Material ge­ bildet sein.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen ausschließlich aus Flachdraht hochkant gewickelte Flachspulen. Es ist aber auch bei andersartigen Flachspulen möglich, eine Dicke der Flachspule vorzusehen, die wenigstens gleich einer halben Wel­ lenlänge der erzeugten Druckwellen ist, wobei auch dann die Flachspule mehrere Wicklungen aufweisen kann und zwischen den Windungen der Flachspule eine eventuell lokal veränderliche Anzahl von Windungsseparatoren vorgesehen sein kann.

Claims (8)

1. Elektromagnetische Druckwellenquelle zur Erzeugung akusti­ scher Druckwellen mit einer elektrisch leitfähiges Material enthaltenden Membran (2), einer dieser gegenüberliegenden Flachspulenanordnung (4, 15), deren in Ausbreitungsrichtung der Druckwellen gemessene Dicke (d) wenigstens gleich der halben Wellenlänge (λ/2) der erzeugten Druckwellen in dem Material der Flachspulenanordnung (4, 15) ist.

2. Elektromagnetische Druckwellenquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flach­ spulenanordnung (4, 15) aus Flachdraht hochkant gewickelt ist.

3. Druckwellenquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachspulenanordnung (15) wenigstens einen zwischen den Windungen angeordneten Windungsseparator (18, 19, 20, 21) aus elektrisch isolierendem Werkstoff aufweist.

4. Druckwellenquelle nach den Ansprüchen 2 und 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Windungs­ separator (18, 19, 20, 21) als flaches Band ausgebildet ist.

5. Druckwellenquelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine lokal veränderliche Anzahl von Windungsseparatoren (18, 19, 20, 21) vorgesehen ist.

6. Druckwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Flachspu­ lenanordnung (15) mehrere ineinander gewickelte, elektrisch parallel geschaltete Wicklungen (A, B, C, D) aufweist, wobei eine Windung (I bis IX) der Flachspulenanordnung jeweils durch die parallel nebeneinander verlaufenden entsprechenden Windun­ gen der Wicklungen (A, B, C, D) gebildet ist.

7. Druckwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Flachspu­ lenanordnung (15) mittels einer elektrisch isolierenden Verguß­ masse zu einer selbsttragenden Einheit vergossen ist.

8. Druckwellenquelle nach einem der Ansprüche 2 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Flachspu­ lenanordnung (4) lose gewickelt ist und in eine eine der Man­ telfläche der Flachspulenanordnung (4) angepaßte Aufnahmeboh­ rung aufweisende Halterung (6) eingesetzt ist.