DE4230773C1 - Ultraschallwandler - Google Patents
UltraschallwandlerInfo
- Publication number
- DE4230773C1 DE4230773C1 DE4230773A DE4230773A DE4230773C1 DE 4230773 C1 DE4230773 C1 DE 4230773C1 DE 4230773 A DE4230773 A DE 4230773A DE 4230773 A DE4230773 A DE 4230773A DE 4230773 C1 DE4230773 C1 DE 4230773C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- damping layer
- ultrasonic transducer
- layer
- housing
- ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 6
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 5
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 4
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 4
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 4
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- ZINJLDJMHCUBIP-UHFFFAOYSA-N ethametsulfuron-methyl Chemical compound CCOC1=NC(NC)=NC(NC(=O)NS(=O)(=O)C=2C(=CC=CC=2)C(=O)OC)=N1 ZINJLDJMHCUBIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 238000004382 potting Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/296—Acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
- G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
- G10K9/122—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated using piezoelectric driving means
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K9/00—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers
- G10K9/18—Details, e.g. bulbs, pumps, pistons, switches or casings
- G10K9/22—Mountings; Casings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02836—Flow rate, liquid level
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallwandler, welcher
ein Gehäuse und einen zylindrischen Keramikschwinger geringer
Dicke aufweist, an dessen Stirnseiten Metallelektroden angeordnet
sind und an dessen einer, dem abzustrahlenden Medium zugewandten
Stirnseite, eine Anpaßschicht aus Kunststoff angeordnet ist,
welche in form- und wirkschlüssiger Verbindung zu der von dem
Boden des Gehäuses gebildeten Membran steht und dessen rest
licher Gehäuseinnenraum mit einer Dämpfungsschicht aus einem Silikonelastomer
ausgefüllt ist.
Bedingt durch das physikalische Verhalten der als Sende- und
Empfangswandler wirkenden Ultraschallwandler haben diese den
Nachteil, daß die Messung der Wegstrecke zwischen der Membran und
der Reflexionsebene nur bis zu einem Mindestabstand möglich ist.
Dies bedeutet, daß ein Teil der Lagerkapazität eines Behälters
oder eines Lagerplatzes oder das Fließvolumen eines Gerinnes zu
einem Teil nicht ausgenutzt werden kann, weil eine Überwachung
der Füll- oder Fließhöhe innerhalb des Mindestabstandes zwischen
der Membran und der Reflektionsebene nicht möglich ist.
Bedingt wird dieser Mindestabstand dadurch, daß bei mit Schallim
pulsen arbeitenden Wandlern die Schwingungen der Membran nach
Ende des Sendeimpulses nicht sprunghaft aufhören, sondern die
Membran noch eine kleine Zeitspanne nachschwingt. In der Zeit des
Nachschwingens können jedoch keine ankommenden Echoimpulse emp
fangen oder zumindest nicht erkannt werden. Die Zeitspanne, in
welcher ein Empfang oder die Auswertung des Echoimpulses nicht
möglich ist, wird allgemein als Blockdistanz bezeichnet.
In der Deutschen Patentschrift 33 01 848 wird nun zur Verringe
rung der Blockdistanz vorgeschlagen, den gesamten Ultraschall
wandler ohne die dem beschallenden Medium zugewandte Seite der
Kunststoffanpaßschicht mit einer Schaumumhüllung aus einem Poly
urethanschaum auszufüllen. Eine solche Schaumfüllung soll die
Aufgabe lösen, das Ausschwingverhalten des Wandlers durch Dämp
fung der mechanischen Schwingung zu beeinflussen und damit die
Blockdistanz zu verkürzen. Dies geschieht dadurch, daß durch das
Eindringen der Schallwelle in den Polyurethanschaum ein Teil der
Schwingungsenergie verlorengeht und damit das Ausschwingverhalten
des Keramikschwingers verkürzt wird. Die in der DE-PS 33 01 848
vorgeschlagene Lösung bringt aber den Nachteil, daß bedingt durch
die unterschiedliche Dichte von Keramikwerkstoff und Polyure
thanschaum nur ein sehr schlechter Übergang der akustischen Impe
danz des Keramikschwingers zur Schaumstoffumhüllung gegeben ist.
Vor allem besteht ein Nachteil darin, daß Polyurethanschaum nicht
temperaturbeständig ist und deshalb eine ausnutzbare Reduzierung
der Blockdistanz nur bei, in der Praxis sehr selten vorkommenden,
idealen, gleichbleibenden Temperaturen erfolgen kann.
Nach dem weiteren Stand der Technik, wie auch in der DE-PS 33 01
848 beschrieben, besteht die, zwischen dem Keramikschwinger und
der Membran angebrachte Kunststoffschicht zur Anpassung der aku
stischen Impedanz des keramischen Werkstoffes an die akustische
Impedanz des Mediums, in welchem der Schallimpuls abgestrahlt
werden soll, aus einem Polystyrollack mit eingebetteten Hohlku
geln aus Siliziumdioxyd. Aber auch Epoxidharze und, wie in Spalte
1, Zeile 36 der DE-PS 33 01 848 ausgeführt, Silikonelastomere,
sind für diese Aufgabe bekannt geworden. Zum Beispiel stellt
SELASTIC E der Firma DOW CORNING einen gern verwendeten Werk
stoff dar.
Ein weiterer Nachteil der vorgeschlagenen Bedämpfung des Kera
mikschwingers mit einem Polyurethanschaum besteht nun darin, daß
der Werkstoff der Anpaßschicht keine Verbindung mit dem Werkstoff
der Bedämpfungsschicht eingehen kann und es insbesondere bei
hohen Temperaturen sehr oft zur Ablösung beider Schichten kommt.
Deshalb sind in der Weiterentwicklung der, in der DE-PS 33 01 848
vorgeschlagenen Lehre, die Innengehäuse der gattungsgemäßen Ul
traschallwandler ohne die, den beschallenden Medium zugewandte
Seite der Anpaßschicht statt mit Polyurethanschaum häufig mit
einem Silikonelastomer ausgefüllt. Solche Silikonelastomere,
z. B. ECCOSIL 5952 der Firma GRACE Electronic Materials, bringen
den Vorteil, daß die Bedämpfungsschicht eine chemisch ähnliche
Basis wie die Anpaßschicht aufweist und dadurch eine bedeutend
kleinere Differenz zwischen der akustischen Impedanz des Kera
mikschwingers und der akustischen Impedanz der Bedämpfungsschicht
ein leichteres Eindringen und Absorbieren der Schallwellen ermög
licht, was zu einem kürzeren Ausschwingverhalten des Keramik
schwingers führt. Ein weiterer Vorteil für die Verwendung dieser
Werkstoffe als Bedämpfungsschicht ist in ihrer höheren Tempera
turbeständigkeit zu sehen.
Aber auch diese Werkstoffe erfüllen nicht alle an sie gestellten
Forderungen. Sie sind z. B., aufgrund des extrem hohen Mischver
hältnisses (500 : 1) von Basismaterial und Härter nicht maschi
nenverarbeitbar. Daß heißt, sie müssen nach wie vor von Hand
gemischt und aufgebracht werden. Die Kondensationsvernetzung be
dingt, daß bei Aufbringen dicker Schichten in mehreren Schritten
vorgegangen werden muß, um ein Entweichen der Spaltprodukte
(Alkohole) zu ermöglichen. Weiter können die Spaltprodukte in die
Anpaßschicht diffundieren, und dort zur Ausbildung von Haftungs
schäden führen. Auch kann die Vernetzung bei hohen Temperaturen
reversibel sein, d. h. bei hohen Temperaturen und gleichzeitigen
Auftreten von Feuchte können nach längerer Liegezeit unerwünschte
Zersetzungsprodukte frei werden.
Somit ist die gestellte Aufgabe durch die vorgeschlagenen Lösun
gen, und den allgemein angewandten Stand der Technik nur teilwei
se gelöst.
Demgegenüber stellt sich die Erfindung die Aufgabe, das Aus
schwingverhalten eines Ultraschallwandlers durch die Aufbringung
einer Bedämpfungsschicht aus einem Silikonelastomer so zu beeinflussen, daß eine noch kürze
re Blockdistanz erreicht wird, und gleichzeitig die Bedämpfungs
schicht maschinell gemischt und aufgebracht werden kann. Dabei
soll die Bedämpfungsschicht mit der Anpaßschicht eine nicht lös
bare Verbindung eingehen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die in dem Patentanspruch 1 ge
kennzeichneten Merkmale. Weitere Merkmale der Erfindung sind in
den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Weitere Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß durch beim
Vernetzen nicht Freiwerden von Spaltprodukten auch dickere
Schichten in einem Arbeitsgang vergossen werden und auch bei
hohen Temperaturen und gleichzeitiger Anwesenheit von Feuchte
keine Reaktionsprodukte freigesetzt und reversible Reaktionen
ausgelöst werden können. Eine kurze Topfzeit ermöglicht das
schnelle Weiterbearbeiten der Bedämpfungsschicht nach dem Auf
bringen.
Die Erfindung soll anhand der einzigen Zeichnung näher beschrie
ben werden.
In der Figur ist mit 1 Ultraschallwandler dargestellt, welcher in
bekannter Weise aus dem Keramikschwinger 2, der Anpaßschicht 3,
der aus einem Silikonelastomer gebildeten Bedämpfungsschicht 4, und dem, den Keramikschwinger 2, die
Anpaßschicht 3 und die Bedämpfungsschicht 4 umschließenden Gehäu
se 5 gebildet ist. Der Boden des Gehäuses, 5 stellt gleichzeitig
die Membran 6 des Ultraschallwandlers 1 dar. An dem Keramik
schwinger 2 sind auf den beiden Stirnseiten Metallelektroden 7, 8
aufgebracht. Die mittels Lötverbindung an den Metallelektroden 7,
8 angeschlossenen Verbindungsleitungen 9, stehen in elektrischer
Verbindung mit einer nicht dargestellten elektronischen Schal
tung, durch welche der Keramikschwinger 2 zu Schwingungen mit der
Frequenz der Ultraschallwelle angeregt wird. Wobei über die
gleichen Leitungen 9 auch diejenige Wechselspannung zu der nicht
dargestellten elektronischen Schaltung übertragen wird, welche
der Keramikschwinger 2 bei Empfang der Echowelle abgibt.
Der Keramikschwinger 2 regt über die Anpaßschicht 3 die Membran 6
zu impulshaften Schwingungen an. Nach Ende des Sendeimpulses
hören diese Schwingungen jedoch nicht sprunghaft auf, sondern der
Keramikschwinger 2 schwingt noch eine kleine Zeitspanne nach. Es
ist nun erkennbar, daß die, während dieser Nachschwingzeit an der
Membran 6 ankommenden Echoimpulse, welche über die Anpaßschicht 3
den Keramikschwinger 2 zu Schwingungen anregen, nicht als Echo
impulse erkannt werden können. Es besteht deshalb das Bestreben,
das Ausschwingverhalten des Keramikschwingers 2 so zu bedämpfen,
daß bei Ende des Sendeimpulses ein möglichst schnelles Ausschwin
gen erfolgt und damit die Blockdistanz klein gehalten ist. Dies
ist deshalb notwendig, damit auch kleine Abstände zwischen der
Membran 6 und der Reflektionsebene dedektiert werden können.
Die Bedämpfung des Keramikschwingers 2 soll mit Hilfe einer Be
dämpfungsschicht 4 geschehen, welche den Keramikschwinger 2 bis
auf die, den Abstrahlmedien zugewandte Stirnfläche 8 umhüllt.
Dabei kommt den Bedämpfungseigenschaften des Werkstoffes dieser
Bedämpfungsschicht 4 eine bedeutende Rolle zu. Es hat sich über
raschenderweise herausgestellt, daß ein additionsvernetzendes,
2-komponenten Silikonelastomer mit einem extrem hohen Feststoff
gehalt, d. h. einer hohen spezifischen Dichte, z. B. < 2,00 g/cm3
die besten Dämpfungseigenschaften für den Keramikschwinger 2
aufweist.
In dem ausgeführten Beispiel der Erfindung ist die Bedämpfungs
schicht 4 aus einem Silikonelastomer gebildet, welches einen
70%igen Feststoffanteil aus Metalloxyden aufweist. Ein solches
Silikonelastomer mit einem Anteil von 65% Al2O3 und 5% FE2O3
ist besonders gut geeignet dafür.
Das Aufbringen einer solchen Bedämpfungsschicht 4 mit extrem
hohen Feststoffgehalt geschieht nun derart, daß zunächst der
Innenraum des Gehäuses 5 sandgestrahlt und gereinigt wird. Das
Sandstrahlen schafft eine rauhe Oberfläche von Boden und Innen
wand des Gehäuses 5. Eine solche rauhe Oberfläche begünstigt die
Haftung der Vergußschichten an dem Gehäuse. Nach anschließender
Reinigung und dem Aufbringen einer Grundierschicht erfolgt deren
Aktivierung bei erhöhter Temperatur. Ist das so vorbereitete
Gehäuse 5 auf Raumtemperatur abgekühlt, kann der Keramikschwinger
2 eingesetzt werden. Dabei sind Maßnahmen vorgesehen, den Kera
mikschwinger 2 so in einem bestimmten Abstand von der Innenseite
der Membran 6 zu halten, daß die, in den Zwischenraum zwischen
Keramikschwinger 2 und Membran 6 eindringende Anpaßschicht 3 im
ausgehärteten Zustand eine Dicke einnimmt, welche λ/4 der Ultra
schallwelle entspricht. Erreicht wird dies dadurch, daß in dem
Gehäuse 5 oder auch an dem Keramikschwinger 2 kurze Distanzstücke
10 aus Kunststoff angebracht sind, auf welchen sich der Kera
mikschwinger 2 abstützt. Das mittels einer Vergießmaschine ma
schinell gerührte und entlüftete 2-komponentige Silikonelastomer
der Anpaßschicht 3 wird nun während des eigentlichen Gießvorgan
ges maschinell zusammengeführt und in das Gehäuse 5 eingebracht.
Das Einbringen der Schichten mittels einer Vergußmaschine bringt
den Vorteil, daß wichtige Faktoren des Vergießvorganges, wie das
Mischverhältnis, die einzubringende Masse usw. eingestellt und
ständig überwacht werden können. Ein Vorteil, welcher gegenüber
dem Handvergießen eine erhebliche Rationalisierung des Vorganges
bedeutet. Nach Einbringen der Anpaßschicht 3 ist die, der Membran
6 zugewandte Stirnfläche 8 des Keramikschwingers 2, vollkommen
von der Anpaßschicht 3 überdeckt und der Keramikschwinger 2 noch
ein kurzes Stück in die Anpaßschicht 3 eingetaucht.
Bereits während des Vergießens der Anpaßschicht 3 kann die Auf
bringung der Bedämpfungsschicht 4 vorbereitet werden. Da auch
diese vorteilhaft aus einem maschinell verarbeitbaren 2-kompo
nenten Silikonelastomer besteht, lassen sich auch die akustischen
Kenngrößen des Vergusses exakt einstellen. So z. B. der Absorp
tionskoeffizient durch das kontrollierte Einbringen von exakt
definierten Luftblasen und über die Dichte ebenfalls die Schall
impedanz. Ebenso sind die Viskosität und die Topfzeit so ein
stellbar, daß keine Luftblasen während des Vernetzungsvorganges
aufsteigen können. Da die Anpaßschicht 3 eine chemisch ähnliche
Basis wie die Bedämpfungsschicht 4 aufweist, läßt sich die Be
dämpfungsschicht 4 bereits während der Gelierphase der Anpaß
schicht 3 aufbringen. Wodurch eine besonders gute Haftung beider
Schichten zueinander erzielt wird. Das Nichtfreiwerden von Spalt
produkten während der Vernetzungszeit läßt zu, daß die Bedämp
fungsschicht 4 in einem einzigen Arbeitsgang aufgebracht werden
kann. Der nach dem Aufbringen der Bedämpfungsschicht fertige
Ultraschallwandler kann, bedingt durch die sehr kurze Topfzeit,
des Werkstoffes der Bedämpfungsschicht 4 bereits nach kurzer Zeit
der Weiterbearbeitung zugeführt werden.
Der weitere Vorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, daß
die Bedämpfungsschicht 4 durch die hohen oxydischen Anteile eine
akustische Impedanz aufweist, welche der akustischen Impedanz des
Keramikwerkstoffes wesentlich näher kommt. Die von der, der Be
dämpfungsschicht 4 zugewandten, Stirnseite 7 des Keramikschwin
gers 2 ausgehende Schallwelle kann aufgrund dieser Ähnlichkeit
leicht in die Bedämpfungsschicht 4 eindringen, um dort vollkommen
absorbiert zu werden. Dies löst einen so kurzen Abfall der
Schwingungsamplitude im Ausschwingverhalten des Keramikschwingers
2 aus, daß damit das Ausschwingverhalten wesentlich beeinflußt
und eine kürzere Blockdistanz erreicht ist.
Der für die Bedämpfungsschicht 4 vorgeschlagene Werkstoff bietet
außerdem den Vorteil, daß die Bedämpfungsschicht 4 eine so hohe
Absorption aufweist, daß die Resonanzfrequenzen des Keramik
schwingers 2 an der Stirnseite 7 und dem, von der Bedämpfungs
schicht 4 umhüllten Teil der Mantelfläche des Keramikschwingers 2
völlig unterdrückt wird, was dazu führt, daß die Resonanzfrequenz
nur in Richtung der Anpaßschicht 3 wirken kann.
Claims (6)
1. Ultraschallwandler mit einem Gehäuse, einem zylindrischem
Keramikschwinger geringer Dicke, mit an den Stirnseiten des
Keramikschwingers angeordneten Metallelektroden, einer, an
der dem abzustrahlenden Medium zugewandten Stirnseite des
Keramikschwingers angeordneten Anpaßschicht aus Kunst
stoff, welche in form- und wirkschlüssiger Verbindung, zu
der, von dem Boden des Gehäuses gebildeten Membran des
Ultraschallschwingers steht, dessen restlicher Innenraum
von einer Bedämpfungsschicht aus einem Silikonelastomer ausgefüllt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonelastomer der Bedämpfungsschicht (4)
einen hohen Anteil von Metall
oxyden und eine spezifische Dichte < 2,00 g/cm3
aufweist.
2. Ultraschallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Silikonelastomer der Bedämpfungsschicht (4) einen
Anteil von mindestens 55% Al2O3 und von 2% FE2O3 auf
weist.
3. Ultraschallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bedämpfungsschicht (4) während der Gelierphase der
Anpaßschicht (3) aufbringbar ist.
4. Ultraschallwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl die Anpaßschicht (3) als auch die Bedämpfungs
schicht (4) chemisch in Struktur und Verbindung Affinität
aufweist.
5. Ultraschallwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bestimmung des Absorbtionskoeffizienten der Be
dämpfungsschicht (4) definiert Luftblasen einbringbar sind.
6. Ultraschallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bedämpfungsschicht (4) maschinell mischbar und
aufbringbar ist.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4230773A DE4230773C2 (de) | 1992-09-15 | 1992-09-15 | Ultraschallwandler |
DE59308645T DE59308645D1 (de) | 1992-09-15 | 1993-09-11 | Ultraschallwandler |
PCT/DE1993/000853 WO1994007236A1 (de) | 1992-09-15 | 1993-09-11 | Ultraschallwandler |
JP6507674A JPH06510896A (ja) | 1992-09-15 | 1993-09-11 | 超音波変換器 |
ES93918990T ES2116464T3 (es) | 1992-09-15 | 1993-09-11 | Transductor de ultrasonidos. |
EP93918990A EP0612430B1 (de) | 1992-09-15 | 1993-09-11 | Ultraschallwandler |
CA002122442A CA2122442C (en) | 1992-09-15 | 1993-09-11 | Ultrasonic converter |
US08/240,650 US5457352A (en) | 1992-09-15 | 1993-09-11 | Ultrasonic converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4230773A DE4230773C2 (de) | 1992-09-15 | 1992-09-15 | Ultraschallwandler |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4230773C1 true DE4230773C1 (de) | 1994-02-17 |
DE4230773C2 DE4230773C2 (de) | 2000-05-04 |
Family
ID=6467960
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4230773A Expired - Fee Related DE4230773C2 (de) | 1992-09-15 | 1992-09-15 | Ultraschallwandler |
DE59308645T Expired - Fee Related DE59308645D1 (de) | 1992-09-15 | 1993-09-11 | Ultraschallwandler |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE59308645T Expired - Fee Related DE59308645D1 (de) | 1992-09-15 | 1993-09-11 | Ultraschallwandler |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5457352A (de) |
EP (1) | EP0612430B1 (de) |
JP (1) | JPH06510896A (de) |
CA (1) | CA2122442C (de) |
DE (2) | DE4230773C2 (de) |
ES (1) | ES2116464T3 (de) |
WO (1) | WO1994007236A1 (de) |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0769684A2 (de) * | 1995-10-17 | 1997-04-23 | Endress + Hauser GmbH + Co. | Anordnung zur Überwachung eines vorbestimmten Füllstands einer Flüsssigkeit in einem Behälter |
EP0940800A2 (de) * | 1998-03-04 | 1999-09-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Aufbau und Herstellungsverfahren einer Ultraschallwandlereinrichtung mit einem elastisch eingebetteten Ultraschallwandler |
DE19927797C1 (de) * | 1999-06-18 | 2000-12-07 | Fraunhofer Ges Forschung | Ultraschallwandler und Verfahren zu seiner Herstellung |
EP1316942A2 (de) * | 2001-11-30 | 2003-06-04 | Valeo Schalter und Sensoren GmbH | Ultraschallsensoreinheit und Verfahren zur Herstellung |
WO2008107246A1 (de) * | 2007-03-05 | 2008-09-12 | Robert Bosch Gmbh | Ultraschallwandler mit direkt eingebettetem piezo |
DE202008012795U1 (de) * | 2008-09-25 | 2009-11-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Ultraschallwandler mit Elastomer-Anpassschicht |
DE102008055116A1 (de) | 2008-12-23 | 2010-07-01 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers |
DE102008055126A1 (de) | 2008-12-23 | 2010-07-01 | Robert Bosch Gmbh | Ultraschallwandler zum Einsatz in einem fluiden Medium |
DE102009046145A1 (de) | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Robert Bosch Gmbh | Ultraschallwandler zum Einsatz in einem fluiden Medium |
DE102009046143A1 (de) | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers |
DE102009046149A1 (de) | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers |
DE102010018993A1 (de) * | 2010-05-03 | 2011-11-03 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Ultraschallsensor, zugehöriges Herstellungsverfahren und Umfelderkennungssystem |
EP2466274A1 (de) * | 2010-12-20 | 2012-06-20 | Endress + Hauser Flowtec AG | Ultraschallwandler für ein Ultraschall-Durchflussmessgerät |
DE102013104542A1 (de) * | 2013-05-03 | 2014-11-06 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Koppelelement, Ultraschallwandler und Ultraschall- Durchflussmessgerät |
EP2937857A3 (de) * | 2014-04-24 | 2015-12-23 | Robert Bosch Gmbh | Membran für einen ultraschallwandler und ultraschallwandler |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5659220A (en) * | 1992-08-13 | 1997-08-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Ultrasonic transducer |
DE4311963C2 (de) * | 1993-04-10 | 1996-10-24 | Endress Hauser Gmbh Co | Füllstandsmeßgerät |
US5541468A (en) * | 1994-11-21 | 1996-07-30 | General Electric Company | Monolithic transducer array case and method for its manufacture |
US5598051A (en) * | 1994-11-21 | 1997-01-28 | General Electric Company | Bilayer ultrasonic transducer having reduced total electrical impedance |
DE19758243A1 (de) * | 1997-12-30 | 1999-07-15 | Endress Hauser Gmbh Co | Schallwandlersystem |
US6639761B1 (en) | 1999-12-02 | 2003-10-28 | Seagate Technology Llc | Micro-actuator damping and humidity protection |
JP3538708B2 (ja) * | 2000-06-12 | 2004-06-14 | 株式会社村田製作所 | 圧電共振子及び圧電部品 |
DE10156259A1 (de) * | 2001-11-09 | 2003-05-22 | Valeo Schalter & Sensoren Gmbh | Ultraschallsensor und Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallsensors |
JP3944052B2 (ja) * | 2001-12-27 | 2007-07-11 | 株式会社デンソー | 超音波送受波器及びこれを用いた超音波クリアランスソナー |
US7196971B2 (en) * | 2004-01-26 | 2007-03-27 | Siemens Milltronics Process Instruments, Inc. | Method and apparatus for damping an ultrasonic transducer suitable for time of flight ranging and level measurement systems |
JP4086091B2 (ja) * | 2005-12-14 | 2008-05-14 | 株式会社村田製作所 | 超音波トランスデューサ |
DE102006050037A1 (de) * | 2006-10-24 | 2008-04-30 | Robert Bosch Gmbh | Ultraschallwandler |
DK177040B1 (en) | 2010-04-12 | 2011-02-28 | Miitors Aps | Ultrasonic consumer meter with locking mechanism |
KR20130023602A (ko) * | 2011-08-29 | 2013-03-08 | 삼성전기주식회사 | 초음파센서 |
GB2556904A (en) * | 2016-11-24 | 2018-06-13 | Univ Warwick | Ultrasonic clamp-on flow meter |
DE102017221618A1 (de) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | Continental Automotive Gmbh | Ultraschallwandler mit zumindest einem piezo-elektrischen Oszillator |
CN109266005A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-01-25 | 歌尔股份有限公司 | 一种振膜的制备方法和发声装置 |
TWM583052U (zh) * | 2019-05-30 | 2019-09-01 | 詠業科技股份有限公司 | 超音波傳感器 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3301848C2 (de) * | 1983-01-20 | 1984-11-08 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Ultraschallwandler |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1052623A (de) * | 1962-06-20 | |||
US3376438A (en) * | 1965-06-21 | 1968-04-02 | Magnaflux Corp | Piezoelectric ultrasonic transducer |
US3771117A (en) * | 1972-03-01 | 1973-11-06 | Westinghouse Electric Corp | Transducer installation |
DE2537788C3 (de) * | 1975-08-25 | 1980-04-10 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Ultraschallwandler |
LU83330A1 (fr) * | 1981-04-29 | 1983-03-24 | Euratom | Transducteurs ultrasonores performants simplifies |
US4779244A (en) * | 1983-05-02 | 1988-10-18 | General Electric Company | Ultrasonic transducer and attenuating material for use therein |
DE3483174D1 (de) * | 1983-06-07 | 1990-10-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ultraschallsende mit einem absorbierenden traeger. |
JPS60100950A (ja) * | 1983-11-09 | 1985-06-04 | 松下電器産業株式会社 | 超音波探触子 |
US4536673A (en) * | 1984-01-09 | 1985-08-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Piezoelectric ultrasonic converter with polyurethane foam damper |
JPS6012899A (ja) * | 1984-05-30 | 1985-01-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波探触子 |
US4728844A (en) * | 1985-03-23 | 1988-03-01 | Cogent Limited | Piezoelectric transducer and components therefor |
JPS61219858A (ja) * | 1985-03-27 | 1986-09-30 | Hitachi Medical Corp | 超音波探触子用のバツキング材 |
US5274296A (en) * | 1988-01-13 | 1993-12-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ultrasonic probe device |
JPH02138889A (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波送受波器 |
DE9217071U1 (de) * | 1992-01-16 | 1993-02-11 | Siemens AG, 8000 München | Gekapselter Ultraschall-Sensor |
-
1992
- 1992-09-15 DE DE4230773A patent/DE4230773C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-09-11 CA CA002122442A patent/CA2122442C/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-11 JP JP6507674A patent/JPH06510896A/ja active Pending
- 1993-09-11 DE DE59308645T patent/DE59308645D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-11 ES ES93918990T patent/ES2116464T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1993-09-11 EP EP93918990A patent/EP0612430B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-09-11 US US08/240,650 patent/US5457352A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-11 WO PCT/DE1993/000853 patent/WO1994007236A1/de active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3301848C2 (de) * | 1983-01-20 | 1984-11-08 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Ultraschallwandler |
Cited By (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0769684A2 (de) * | 1995-10-17 | 1997-04-23 | Endress + Hauser GmbH + Co. | Anordnung zur Überwachung eines vorbestimmten Füllstands einer Flüsssigkeit in einem Behälter |
EP0769684A3 (de) * | 1995-10-17 | 1998-03-04 | Endress + Hauser GmbH + Co. | Anordnung zur Überwachung eines vorbestimmten Füllstands einer Flüsssigkeit in einem Behälter |
EP0940800A2 (de) * | 1998-03-04 | 1999-09-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Aufbau und Herstellungsverfahren einer Ultraschallwandlereinrichtung mit einem elastisch eingebetteten Ultraschallwandler |
EP0940800A3 (de) * | 1998-03-04 | 2001-11-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Aufbau und Herstellungsverfahren einer Ultraschallwandlereinrichtung mit einem elastisch eingebetteten Ultraschallwandler |
DE19927797C1 (de) * | 1999-06-18 | 2000-12-07 | Fraunhofer Ges Forschung | Ultraschallwandler und Verfahren zu seiner Herstellung |
EP1316942A3 (de) * | 2001-11-30 | 2008-05-07 | Valeo Schalter und Sensoren GmbH | Ultraschallsensoreinheit und Verfahren zur Herstellung |
EP1316942A2 (de) * | 2001-11-30 | 2003-06-04 | Valeo Schalter und Sensoren GmbH | Ultraschallsensoreinheit und Verfahren zur Herstellung |
WO2008107246A1 (de) * | 2007-03-05 | 2008-09-12 | Robert Bosch Gmbh | Ultraschallwandler mit direkt eingebettetem piezo |
DE202008012795U1 (de) * | 2008-09-25 | 2009-11-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Ultraschallwandler mit Elastomer-Anpassschicht |
US8596139B2 (en) | 2008-12-23 | 2013-12-03 | Robert Bosch Gmbh | Ultrasonic transducer for use in a fluid medium |
DE102008055116A1 (de) | 2008-12-23 | 2010-07-01 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers |
DE102008055126A1 (de) | 2008-12-23 | 2010-07-01 | Robert Bosch Gmbh | Ultraschallwandler zum Einsatz in einem fluiden Medium |
US8627729B2 (en) | 2008-12-23 | 2014-01-14 | Robert Bosch Gmbh | Method for manufacturing an ultrasonic transducer |
DE102009046143A1 (de) | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers |
DE102009046145A1 (de) | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Robert Bosch Gmbh | Ultraschallwandler zum Einsatz in einem fluiden Medium |
DE102009046149A1 (de) | 2009-10-29 | 2011-05-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Ultraschallwandlers |
US8288920B2 (en) | 2009-10-29 | 2012-10-16 | Robert Bosch Gmbh | Ultrasonic transducer for use in a fluid medium |
DE102010018993A1 (de) * | 2010-05-03 | 2011-11-03 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Ultraschallsensor, zugehöriges Herstellungsverfahren und Umfelderkennungssystem |
DE102010018993B4 (de) * | 2010-05-03 | 2021-04-01 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Ultraschallsensor, zugehöriges Herstellungsverfahren und Umfelderkennungssystem |
DE102010063538A1 (de) * | 2010-12-20 | 2012-06-21 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Ultraschall-Durchflussmessgrät |
US8547000B2 (en) | 2010-12-20 | 2013-10-01 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Ultrasonic, flow measuring device |
EP2466274A1 (de) * | 2010-12-20 | 2012-06-20 | Endress + Hauser Flowtec AG | Ultraschallwandler für ein Ultraschall-Durchflussmessgerät |
DE102013104542A1 (de) * | 2013-05-03 | 2014-11-06 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Koppelelement, Ultraschallwandler und Ultraschall- Durchflussmessgerät |
WO2014177365A1 (de) * | 2013-05-03 | 2014-11-06 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Koppelelement, ultraschallwandler und ultraschall-durchflussmessgerät |
DE102013104542B4 (de) * | 2013-05-03 | 2015-04-09 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Koppelelement, Ultraschallwandler und Ultraschall- Durchflussmessgerät |
US9897471B2 (en) | 2013-05-03 | 2018-02-20 | Endress + Hauser Flowtec Ag | Coupling element, ultrasonic transducer and ultrasonic flow meter |
EP2937857A3 (de) * | 2014-04-24 | 2015-12-23 | Robert Bosch Gmbh | Membran für einen ultraschallwandler und ultraschallwandler |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06510896A (ja) | 1994-12-01 |
US5457352A (en) | 1995-10-10 |
EP0612430B1 (de) | 1998-06-03 |
WO1994007236A1 (de) | 1994-03-31 |
DE4230773C2 (de) | 2000-05-04 |
EP0612430A1 (de) | 1994-08-31 |
CA2122442A1 (en) | 1994-03-31 |
CA2122442C (en) | 1998-06-09 |
DE59308645D1 (de) | 1998-07-09 |
ES2116464T3 (es) | 1998-07-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4230773C1 (de) | Ultraschallwandler | |
DE19714973A1 (de) | Verfahren und Anordnung zur Feststellung einer Überfüllung bei der Messung des Füllstands einer Flüssigkeit in einem Behälter nach dem Impulslaufzeitverfahren | |
EP0507892B1 (de) | Ultraschallwandler | |
DE4311963C2 (de) | Füllstandsmeßgerät | |
DE3738515C2 (de) | ||
DE3505872C2 (de) | Ultraschallwandler mit in einem geschlossenen Gehäuse angeordnetem piezoelektrischen Element | |
DE3522771C2 (de) | Verfahren zur Überwachung der physikalischen und/oder der chemischen Änderungen in einem Gastmaterial und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens | |
DE3721209C2 (de) | Schall-/Ultraschallmeßgerät | |
DE3602351C1 (de) | Schallwandlersystem | |
DE19620133C2 (de) | Schall- oder Ultraschallsensor | |
DE4028315A1 (de) | Ultraschallwandler fuer die laufzeitmessung von ultraschall-impulsen in einem gas | |
EP0116823A1 (de) | Ultraschallwandler | |
DE2926182A1 (de) | Ultraschallwandleranordnung | |
DE19922965C2 (de) | Anordnung von mikromechanischen Ultraschallwandlern | |
DE2744823C3 (de) | Sende-Empfangsanordnung fur Schalloder Ultraschallwellen fur die Abstandsmessung nach dem Echolotprinzip | |
DE19930896A1 (de) | Füllstands-Detekor für fließendes Material | |
EP0882958A1 (de) | Verfahren und Anordnung zur Überwachung eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter | |
EP1493302B1 (de) | Schall- oder ultraschallsensor | |
DE2911807A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum messen oder ueberwachen der dicke des filterkuchens auf einem filterelement | |
DE3305189C2 (de) | Bohrloch-Sonde | |
DE2632323C3 (de) | Vorrichtung zur Ultraschallprüfung von plattenförmigen Körpern, insbesondere Blechband, nach dem Impuls-Echo-Verfahren mit Lambwellen | |
EP1253666B1 (de) | Unterwasserantenne | |
WO2004088253A2 (de) | Mit ultraschall arbeitendes füllstandsmessgerät | |
DE2726375C2 (de) | Einrichtung zur Messung des Abstandes zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Objekten, insbesondere zur Messung der Füllhöhe eines Bunkers mittels Ultraschall | |
DE2752022B2 (de) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ENDRESS + HAUSER GMBH + CO, 79689 MAULBURG, DE |
|
8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
8305 | Restricted maintenance of patent after opposition | ||
D3 | Patent maintained restricted (no unexamined application published) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: ENDRESS + HAUSER GMBH + CO. KG, 79689 MAULBURG, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |