DE4434692C2 - Ultraschallsensor - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor zum Erfassen
von Ultraschallwellen mittels einer piezoelektrischen Mem
bran, und spezieller betrifft sie einen Ultraschallsensor
mit verbesserter Struktur zum Führen von Ultraschallwellen
zu einer piezoelektrischen Membran.
Ein Ultraschallsensor zum Erfassen des Zerbrechens von Fen
sterglas ist z. B. als Einbruchssicherungsvorrichtung für
ein Kraftfahrzeug bekannt. Ein Beispiel für einen solchen
Ultraschallsensor wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 be
schrieben.
Der Ultraschallsensor weist ein Gehäuse 1 mit einer Öffnung
an seiner Unterseite und eine Trägerplatte 2 auf, die so am
Gehäuse 1 befestigt ist, daß sie die Öffnung verschließt.
Mehrere Durchgangslöcher sind in der Oberseite des Gehäuses
1 ausgebildet, um Ultraschallwellen durch diese hindurch in
das Innere des Gehäuses durchzulassen.
An der Oberseite der Trägerplatte 2 sind andererseits Halte
teile 2a integral mit der Trägerplatte 2 ausgebildet. Eine
piezoelektrische Membran 3 ist an den oberen Enden der Hal
teteile 2a befestigt. Diese piezoelektrische Membran 3 ist
als unimorphe piezoelektrische Membran ausgebildet, mit
einer Metallplatte 4 und einer piezoelektrischen Keramik
platte 5, die auf deren Unterseite aufgetragen ist.
An der Unterseite der piezoelektrischen Keramikplatte 5 ist
eine Elektrode 6 ausgebildet. Diese Elektrode 6 ist über
einen Zuleitungsdraht 7a elektrisch mit einem Anschluß 8
verbunden, während die Metallplatte 4 über einen anderen Zu
leitungsdraht 7b mit einem anderen Anschluß 9 verbunden ist.
Ein Ausgleichsschwinger 10, der als anderer Schwinger dient,
ist auf der Ultraschallwellen empfangenden Seite mit dem
mittleren Bereich der piezoelektrischen Membran 3 verbunden.
Dieser Ausgleichsschwinger 10 besteht aus einem stabilen
Material mit konischer Form, die zur Ultraschallwellen em
pfangenden Seite hin geöffnet ist.
Beim vorstehend genannten Ultraschallsensor wird eine Span
nung an die Anschlüsse 8 und 9 gelegt, um die piezoelektri
sche Membran in Schwingung zu versetzen, wobei Ultraschall
wellen erzeugt werden. Die Ultraschallwellen werden an einer
Auftreffstelle reflektiert, um für Verschiebungen der als
Schwinger dienenden piezoelektrischen Membran 3 zu sorgen.
Eine auf Grundlage dieser Verschiebungen erzeugte Spannung
wird an den Anschlüssen 8 und 9 abgegriffen, wodurch die
Ultraschallwellen erfaßt werden können.
Der vorstehend genannte Einbruchssicherungs-Ultraschallsensor für Kraft
fahrzeuge muss über Richtungsempfindlichkeit in einem großen Bereich ver
fügen, um Ultraschallwellen erfassen zu können, wie sie durch ein beliebiges
Zerbrechen eines Fensterglases hervorgerufen werden. Der Ultraschallsensor
muss aber auch ein breites Empfindlichkeitsfrequenzband, also ein Frequenz
band ausreichender Empfindlichkeit für die Bestimmung der relevanten Para
meter aufweisen, da reflektierte Ultraschallwellen abhängig vom Typ und dem
Brechungszustand von Fenstergläsern unterschiedlich sind.
Um die Richtwirkung des vorstehend genannten Ultraschallsensors aufzuwei
ten, kann die die piezoelektrische Membran 3 mit einer kleinen Fläche herge
stellt werden. Wenn jedoch die Fläche einer piezoelektrischen Membran ver
kleinert wird, verschiebt sich das Empfindlichkeitsfrequenzband des Ultra
schallsensors aus demjenigen, in dem verschiedene Bruchzustände von Fens
terglas erfasst werden können, da die Resonanzfrequenz der piezoelektrischen
Membran 3 auch von ihren Abmessungen abhängt. Ferner verengt sich die
Bandbreite bei einem vorgegebenen Empfindlichkeitspegel wegen der Auftren
nung zweier Typen von Kombinationsschwingungsmodi der piezoelektrischen
Membran 3 und des chronischen Ausgleichschwingers 10. Anders gesagt, ist
es unmöglich, ein ausreichend großes Empfindlichkeitsfrequenzband zu er
halten.
Wenn die Fläche der piezoelektrischen Membran 3 verkleinert wird, verringert
sich ferner die Empfindlichkeit aufgrund einer Amplitudenverringerung.
Aus der DE 41 14 180 A1 ist ein topfförmiges Schwingelement bekannt, des
sen Schwingmembran auf ihrer Innenseite einen sie anregenden piezokerami
schen Schwinger trägt. Auf der Außenseite der Schwingmembran ist ein
Dämpfungselement angeordnet, dessen Innendurchmesser größer als der pie
zoelektrische Schwinger ist. Das ringförmige Dämpfungselement ist dabei in
seinen Abmessungen auf die Membranschwingung abgestimmt und deckt den
Bereich zwischen dem inneren und äußeren Schwingungsknoten der Mem
bran vollständig ab, um den Öffnungswinkel eines abgestrahlten Schall
strahls zu verkleinern.
Das Dämpfungsmaterial dient also dazu die Richtwirkung des topfförmigen
Schwingelements zu verengen und somit zu erhöhen.
Die DE-OS 22 01 322 betrifft eine "Ultraschallschranke" und beschreibt ein
Ultraschallsensor mit einem Gehäuse, in dem ein Parabolreflektor angeordnet
ist. In dem Parabolreflektor ist eine Ultraschallpfeife so angeordnet, dass ihre
Mündung im Wesentlichen im Brennpunkt des Parabolreflektors liegt. In Sen
derichtung schließt sich an die Austrittsöffnung des Parabolreflektors ein
rohrförmiger Gehäuseabschnitt an, auf dem ein Ring mit einem Schirm glei
tend befestigt ist. Durch eine Verschiebung des Rings in Senderichtung lässt
sich der Abstand zwischen dem Schirm und dem Parabolreflektor so regeln,
dass die optimale Amplitude des durch das Ultraschallwellenbündel gebilde
ten Signals erhalten wird. Der freie Innendurchmesser des Rings und des vor
dem Parabolreflektor befindlichen Gehäuseabschnitts ist dabei größer als der
freie Austrittsdurchmesser des Parabolreflektors, sodass der Ring ebenso wie
der Gehäuseabschnitt praktisch keinen Einfluss auf die vom Parabolreflektor
parallelisierten Ultraschallsendestrahlen hat.
Die EP 0 267 475 A1 beschreibt einen weiteren Ultraschallsensor mit einer
Membran, die in einem Stützkörper angeordnet ist. Im Zentrum dieser Mem
bran ist ein piezoelektrisch aktiver Bereich vorgesehen, dessen Durchmesser
von ca. 1 bis 2 mm wesentlich kleiner ist, als der Durchmesser des Stützkör
pers, der ca. 50 bis 100 mm beträgt. Auf der Rückseite der Membran ist eine
erste Elektrode angeordnet, die die Membran im Bereich des aktiven Bereichs
berührt, während auf der Vorderseite der Membran eine zweite Elektrode mit
einem Metall- oder Massering und einem für Ultraschall durchlässigen Gitter
angeordnet ist. Vor der zweiten Elektrode ist eine die freie Öffnung des Stütz
körpers abdeckende Platte aus gut Ultraschall durchlässigen Material vorge
sehen.
Der aus der EP 0 267 475 A1 bekannte Ultraschallsensor weist zwar zwischen
der Membran und dem Austrittsbereich des Gehäuses einen Massering auf,
der an der Membran befestigt ist. Der Massering besitzt jedoch einen Innen
durchmesser, der, wie oben angegeben ist, eine vielfaches größer als der akti
ve Bereich der Membran ist. Ein Schwinger ist dabei nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen weiteren Ultraschallsensor
bereitzustellen, der ohne Verkleinerung einer piezoelektrischen Membran eine
gute Empfindlichkeit in einem vergrößerten Winkel- oder Richtungsbereich
aufweist.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vor
teilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen beschrieben.
In der Beschreibung und in den Ansprüchen bezeichnet "Schwinger" einen
solchen Schwinger, wie zum Beispiel einen konischen Ausgleichsschwinger,
der mit einer piezoelektrischen Membran zusammenschwingt, um den Sende-
und Empfangswirkungsgrad für Ultraschallwellen zu verbessern. Dieser
Schwinger kann jede beliebige Form aufweisen, auch wenn die konische Form
gemäß Anspruch 2 bevorzugt ist.
Erfindungsgemäß weist also ein Ultraschallsensor ein rohrförmiges Teil auf,
dessen axiale Länge kürzer als die Wellenlänge der Ultraschallwellen ist, des
sen Innendurchmesser etwa das 0,6- bis 1,4-fache dieser Wellenlänge sowie
das 1,2- bis 1,5-fache des Durchmessers des Schwingers beträgt und das im
Gehäuse so vor dem Schwinger angeordnet ist, dass es Ultraschallwellen vom
Schwinger zur Außenseite des Gehäuses und umgekehrt führt. Hierdurch
wird die Richtungswirkung des Ultraschallsensors verbessert und ein großes
Empfindlichkeitsfrequenzband erreicht. Der Grund für diese Wirkung wird
nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben.
Es sei angenommen, dass Ultraschallwellen ausgehend von einer Schallwelle
A einen Empfangsteil 11 erreichen, der durch eine piezoelektrische Membran
und einen Schwinger gebildet wird. Wenn kein rohrförmiges Teil 12 vorhan
den ist, kommt es zu einer Phasendifferenz zwischen Ultraschallwellen, die
entlang Pfaden B1 bzw. B2 übertragen werden, wobei sich diese Ultraschall
wellen aufheben, wenn die Phasendifferenz ein ganzzahliges Vielfaches der
halben Wellenlänge ist. So verringert sich die Richtungswirkung. Ist, wie er
findungsgemäß vorgesehen, das rohrförmige Teil 12 vorhanden, werden dage
gen von der Schallquelle A abgestrahlte Ultraschallwellen zwischen dem Pfad
B1 und dem Pfad B3 in das rohrförmige Teil 12 geführt. So ist es möglich,
Ultraschallwellen von der Schallquelle A zuverlässig zu empfangen, ohne die
Fläche des Empfangsteils 11 zu verringern, wodurch sich die Richtwirkung
aufweitet und damit die Richtungswirkung verbessert.
Ferner erreichen auch an der Wandfläche des rohrförmigen
Teils 12 reflektierte Ultraschallwellen den Empfangsteil 11,
so daß es wegen des vorhandenen rohrförmigen Teils 12 eben
falls möglich ist, eine Verringerung der Empfindlichkeit zu
verhindern. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, die
Fläche des Empfangsteils 11 zu verkleinern, wodurch die vor
stehend genannte breite Richtwirkung realisiert werden kann,
ohne daß das Empfindlichkeitsfrequenzband eingeengt wird,
und zwar unter Verwendung einer piezoelektrischen Membran
und eines Schwingers mit geeigneten Abmessungen für eine je
weilige Anwendung.
Während die vorstehende Beschreibung unter Bezugnahme auf
einen Empfangssensor erfolgte, gilt entsprechendes für einen
sendenden Sensor.
Gemäß der Erfindung ist, wie es vorstehend beschrieben wur
de, ein rohrförmiges Teil zum Führen von Ultraschallwellen
vor der piezoelektrischen Membran und dem Schwinger angeord
net, wodurch es möglich ist, die Richtwirkung extrem aufzu
weiten. Da die Richtwirkung durch die Wirkung des rohrförmi
gen Teils aufgeweitet wird, ist es nicht erforderlich, die
Fläche der verwendeten piezoelektrischen Membran zu verrin
gern. So ist es möglich, einen sendenden oder empfangenden
Ultraschallsensor mit weiter Richtwirkung zu schaffen, wäh
rend die Empfindlichkeit der Frequenzcharakteristik erhalten
bleibt.
Gemäß der Erfindung ist es daher möglich, einen Ultraschall
sensor zu schaffen, der sowohl über weite Richtwirkung als
auch über ein breites Frequenzband mit hoher Empfindlichkeit
verfügt. So ist es möglich, einen Ultraschallsensor zu
schaffen, der optimal verwendbar ist, wenn es erforderlich
ist, Ultraschallwellen von Auftreffstellen her zu erfassen,
die in verschiedenen Richtungen angeordnet sind, oder Ultra
schallwellen verschiedener Frequenzen zu erfassen, wie z. B.
bei einem Einbruchssicherungs-Glasbruchdetektor für Kraft
fahrzeuge.
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Erschei
nungsformen und Vorteile der Erfindung werden aus der fol
genden detaillierten Beschreibung derselben in Verbindung
mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher.
Fig. 1 ist ein Querschnitt, der einen herkömmlichen Ultra
schallsensor zeigt.
Fig. 2 ist ein Modelldiagramm zum Veranschaulichen des Prin
zips der Erfindung;
Fig. 3 ist ein Querschnitt, der einen Ultraschallsensor ge
mäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist ein Querschnitt, der eine Modifizierung des in
Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels zeigt;
Fig. 5 ist ein Querschnitt, der eine andere Modifizierung
des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels zeigt; und
Fig. 6 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen von Richtungs
mustern von Ultraschallsensoren gemäß dem Ausführungsbei
spiel der Erfindung bzw. gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 3 ist ein Querschnitt, der einen Ultraschallsensor 21
gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Der Ultraschallsensor 21 gemäß diesem Ausführungsbeispiel
weist ein Gehäuse 22 mit einer Öffnung an einer Seite und
eine Trägerplatte 23 auf. Die Trägerplatte 23 ist so am Ge
häuse 22 angebracht, daß sie dessen Öffnung verschließt. Das
Gehäuse 22 und die Trägerplatte 23 können aus einem geeigneten
stabilen Material wie z. B. Kunststoff oder Metall her
gestellt werden.
Mehrere Durchgangslöcher 22a sind an der Oberseite des Ge
häuses 22 ausgebildet, um Ultraschallwellen in das Innere
des Gehäuses 22 zu leiten. Ein zylindrisches, rohrförmiges
Teil 24 ist an der Innenseite der Fläche des Gehäuses 22 mit
den Durchgangslöchern angebracht, um Ultraschallwellen zu
führen. Das rohrförmige Teil 24, das aus stabilem Material
wie Kunststoff oder Metall besteht, ist so ausgebildet, daß
es Ultraschallwellen, die durch die Durchgangslöcher 22a in
das Gehäuse 22 eintreten, zu einer piezoelektrischen Membran
und einem Schwinger führen, die später beschrieben werden.
Andererseits sind Halteteile 23a integral an der Oberseite
der Trägerplatte 23 vorhanden. Alternativ können die Halte
teile 23a unabhängig von der Trägerplatte 23 ausgebildet
sein.
Eine piezoelektrische Membran 25 ist an den oberen Enden der
Halteteile 23a befestigt. Beim vorliegenden Ausführungsbei
spiel wird die piezoelektrische Membran 25 dadurch herge
stellt, daß eine piezoelektrische Keramikplatte 27 mittels
einer Paste auf die Unterseite einer Metallplatte 26 aufge
bracht wird.
An der Unterseite der piezoelektrischen Keramikplatte 27 ist
eine Elektrode 28 ausgebildet. Diese Elektrode 28 ist über
einen Zuleitungsdraht 29a elektrisch mit einem Zuleitungs
anschluß 30 verbunden, während die Metallplatte 26 über
einen anderen Zuleitungsdrahte 29b elektrisch mit einem an
deren Zuleitungsanschluß 31 verbunden ist. Wenn eine Span
nung an die Zuleitungsanschlüsse 30 und 31 angelegt wird,
schwingt die piezoelektrische Membran 25 in einem Biege
modus. Um eine solche Schwingung in einem Biegemodus zu realisieren,
sind die oberen Enden der Halteteile 23a mit einem
Schwingungsknoten der piezoelektrischen Membran 26 verbun
den.
Andererseits ist ein Schwinger 32 mit der Oberseite der
piezoelektrischen Membran 25 verbunden, um mit dieser zu
schwingen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der
Schwinger 32 aus einem Ausgleichsschwinger mit konischer
Form, wie in Fig. 3 dargestellt. Dieser Schwinger 32 besteht
aus einem geeigneten stabilen Material wie Metall, um die
Ultraschall-Empfangsempfindlichkeit zu verbessern und das
Empfindlichkeitsfrequenzband zu verbreitern.
Das rohrförmige Teil 24 verfügt vorzugsweise über einen
Innendurchmesser, der z. B. um das 1,2- bis 1,5-fache größer
als der Maximaldurchmesser des konischen Schwingers 32 ist
und kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 22.
Der Schwinger 22 muß nicht die in Fig. 3 dargestellte koni
sche Form aufweisen, sondern er kann über jede beliebige
Form verfügen, insoweit diese die vorstehend genannte Wir
kung herbeiführen kann.
Beim Ultraschallsensor gemäß diesem Ausführungsbeispiel
schwingt die piezoelektrische Membran 25 in einem Biegemo
dus, wenn eine Wechselspannung an die Zuleitungsanschlüsse
31 angelegt wird, wodurch der Schwinger 32 auch hori
zontal schwingt. Demgemäß werden Ultraschallwellen durch die
Durchgangslöcher 22a des Gehäuses 22 emittiert und zu Auf
treffstellen hin gestrahlt. Die von den Auftreffstellen re
flektierten Ultraschallwellen treten erneut durch die Durch
gangslöcher 22a in das Gehäuse 22 ein und werden durch das
rohrförmige Teil 24 so geführt, daß sie auf den Schwinger 32
und die piezoelektrische Membran 25 übertragen werden. Die
piezoelektrische Membran 25 erfährt durch die gesendeten
Ultraschallwellen Verschiebungen in einem Biegemodus, und
die aufgrund dieser Verschiebungen erzeugte Spannung wird
über die Zuleitungsanschlüsse 30 und 31 entnommen, um die
Ultraschallwellen zu erfassen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Richt
wirkung für zu empfangende Ultraschallwellen aufzuweiten,
wie oben beschrieben, und zwar wegen des rohrförmigen Teils
24, das vor dem Schwinger 32 angeordnet ist. D. h., daß es
möglich ist, zu verhindern, daß sich Ultraschallwellen wegen
Phasendifferenzen auslöschen, die von Wegdifferenzen zwi
schen verschiedenen Ultraschallstrahlen herrühren, wie sie
von einer Schallquelle zum Schwinger 32 und zur piezoelek
trischen Membran 25 übertragen werden, so daß sich also
durch das Anordnen des rohrförmigen Teils 12 die Richtwir
kung verbessert. Ferner verfügt das rohrförmige Teil 12 über
einen Innendurchmesser, der im wesentlichen mit der Wellen
länge der Ultraschallwellen (Wellenlänge × 0,6 bis 1,4)
übereinstimmt, und eine axiale Länge, die kürzer als die
Wellenlänge ist. Daher ist die Phasendifferenz zwischen den
an der Innenseite des rohrförmigen Teils 12 reflektierten
Ultraschallwellen so verringert, daß es zu keiner Auslö
schung kommt. Aufgrund dieser Wirkung ist es möglich, die
Richtwirkung für zu empfangende Ultraschallwellen aufzuwei
ten, während eine Verringerung der Empfindlichkeit dadurch
unterdrückt wird, daß die an der Innenseite des rohrförmigen
Teils 12 reflektierten Ultraschallwellen wirkungsvoll zur
piezoelektrischen Membran 32 geführt werden. Ferner ist es
nicht erforderlich, die Fläche der piezoelektrischen Membran
25 speziell zu verringern, da die Richtungswirkung durch die
Wirkung des rohrförmigen Teils 24 aufgeweitet werden kann.
So ist es möglich, einen Ultraschallsensor zu schaffen, der
verbesserte Richtwirkung aufweist, während seine Empfind
lichkeit in einem breiten Frequenzband aufrechterhalten
bleibt.
Während das in Fig. 3 dargestellte rohrförmige Teil 24 ein
gesondert hergestelltes zylindrisches Teil ist, das mit der
Innenseite der oberen Platte des Gehäuses 22 verbunden ist,
kann alternativ ein rohrförmiges Teil 34 verwendet werden,
wie in Fig. 4 dargestellt, das mit einem Flanschabschnitt
34b am oberen Ende eines rohrförmigen Teils 34a versehen
ist, wobei der Flanschabschnitt 34b mittels einer Paste mit
der Innenseite der oberen Platte des Gehäuses 22 verbunden
wird, um so das rohrförmige Teil 34 im Gehäuse 22 auszubil
den.
Statt der Varianten gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3
und der Modifizierung von Fig. 4 kann das rohrförmige Teil
auch integral mit dem Gehäuse 22 ausgebildet sein.
Bei einer anderen Modifizierung, wie sie in Fig. 5 darge
stellt ist, ist ein dickes rohrförmiges Teil 24, das bis zur
Seitenwand 22b des Gehäuses 22 reicht, an die Innenseite der
oberen Platte angeklebt, die die Durchgangslöcher 22a zum
Durchlassen von Ultraschallwellen aufweist. Auch in diesem
Fall kann das rohrförmige Teil 24 integral mit dem Gehäuse
22 ausgebildet sein.
Auch bei den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Modifizierun
gen ist die Richtwirkung durch die Wirkung der rohrförmigen
Teile 34 und 44 aufgeweitet, ohne daß die Empfindlichkeit in
einem breiten Frequenzband verringert ist.
Fig. 6 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen der Richtwir
kung beim in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel. Eine
durchgezogene Linie A zeigt das Richtungsmuster, wie es für
dieses Ausführungsbeispiel erhalten wird, während eine ge
strichelte Linie B das Richtungsmuster für einen herkömmli
chen Ultraschallsensor ohne rohrförmiges Teil 24 zeigt. Aus
dem Vergleich zwischen der durchgezogenen Linie A und der
gestrichelten Linie B ist erkennbar, daß es durch Bereit
stellen des rohrförmigen Teils 24 möglich ist, die Richt
wirkung extrem aufzuweiten.
Ein Versuch hat ergeben, daß die Empfindlichkeitsdämpfung
innerhalb eines Bereichs von ±30° zur Vorderseite des Ul
traschallsensors bei einem herkömmlichen Sensor -16 dB ist,
während beim mit dem rohrförmigen Teil 24 versehenen Ultra
schallsensor gemäß den Ausführungsbeispielen diese Dämpfung
extrem auf -2 dB verringert ist, wobei sich kein Unterschied
hinsichtlich der Empfindlichkeit der Frequenzcharakteristi
ken für die zwei Sensoren zeigte.
Während das Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine
unimorphe piezoelektrische Membran beschrieben wurde, ist es
möglich, daß die piezoelektrische Membran eine bimorphe Mem
bran ist.
Während das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel
einen empfangenden Sensor betrifft, ist die Erfindung auch
auf einen sendenden Sensor anwendbar.
Claims (5)
1. Ultraschallsensor mit
einem Gehäuse (22), das in seiner Oberseite mindestens ein Durch gangsloch (22a) aufweist,
einer piezoelektrischen Membran (25), die im Gehäuse (22) angeordnet ist,
einem mit der Oberfläche der piezoelektrischen Membran (25) verbun den Schwinger (32), der zusammen mit der piezoelektrischen Membran (25) schwingt, um Ultraschallwellen durch das mindestens eine Durchgangsloch (22a) zu empfangen und/oder zu senden, und
mit einem rohrförmigen Teil (24; 34; 44),
dessen axiale Länge kürzer als die Wellenlänge der Ultraschallwellen ist,
dessen Innendurchmesser etwa das 0,6- bis 1,4-fache dieser Wellenlän ge sowie das 1,2- bis 1,5-fache des Durchmessers des Schwingers (32) be trägt, und
das im Gehäuse (22) so vor dem Schwinger (32) angeordnet ist, dass es Ultraschallwellen vom Schwinger (32) zur Außenseite des Gehäuses (22) oder umgekehrt führt.
einem Gehäuse (22), das in seiner Oberseite mindestens ein Durch gangsloch (22a) aufweist,
einer piezoelektrischen Membran (25), die im Gehäuse (22) angeordnet ist,
einem mit der Oberfläche der piezoelektrischen Membran (25) verbun den Schwinger (32), der zusammen mit der piezoelektrischen Membran (25) schwingt, um Ultraschallwellen durch das mindestens eine Durchgangsloch (22a) zu empfangen und/oder zu senden, und
mit einem rohrförmigen Teil (24; 34; 44),
dessen axiale Länge kürzer als die Wellenlänge der Ultraschallwellen ist,
dessen Innendurchmesser etwa das 0,6- bis 1,4-fache dieser Wellenlän ge sowie das 1,2- bis 1,5-fache des Durchmessers des Schwingers (32) be trägt, und
das im Gehäuse (22) so vor dem Schwinger (32) angeordnet ist, dass es Ultraschallwellen vom Schwinger (32) zur Außenseite des Gehäuses (22) oder umgekehrt führt.
2. Ultraschallsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Schwinger (32) aus einem Ausgleichsschwinger mit konischer Form besteht.
3. Ultraschallsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Endseite des rohrförmigen Teils (24; 34; 44) an der Innenseite des
Gehäuses (22) befestigt ist, um Ultraschallwellen zwischen Gehäuse (22) und
Schwinger (32) zu führen.
4. Ultraschallsensor nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet,
dass das rohrförmige Teile (24; 34; 44) so befestigt ist, dass das mindestens
eine Durchgangsloch (22a) mit dem Inneren des rohrförmigen Teils in Verbin
dung steht.
5. Ultraschallsensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet dass das rohrförmige Teil integral mit dem Gehäuse (22) ausgebildet
ist.
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Publication Number | Publication Date |
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