DE68924700T2 - Vorrichtung zur Schwingungensabsorption mit einem piezoelektrischen Element. - Google Patents

Vorrichtung zur Schwingungensabsorption mit einem piezoelektrischen Element.

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Description

  • Diese Erfindung betrifft das technische Gebiet der piezoelektrischen Körper oder Elemente im allgemeinen Sinn, die geeignet sind, mechanische oder akustische Energie in elektrische Energie umzuwandeln oder umgekehrt.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung Vorrichtungen zur Absorption der Vibrationen, die aus Mitteln bestehen, die mit einem piezoelektrischen Element verbunden sind, um dieses hinsichtlich der Anwendung, für die das Element bestimmt ist, zu regeln.
  • Es muß zunächst bedacht werden, daß es bei bestimmten speziellen Anwendungen erforderlich ist, ein Material zur Verfügung zu haben, dessen mechanische Eigenschaften, im wesentlichen die Steifheit und die Dämpfung, nach Wunsch und unabhängig voneinander verändert werden können. Diese Notwendigkeit besteht beispielsweise bei der Herstellung von geeigneten Platten zum Absorbieren von Schallwellen. Ein weiteres Beispiel für eine ausgesprochene Notwendigkeit ist die Herstellung eines geeigneten Beschichtungsmaterials, das in der Technik der sogenannten "Einfachbeschichtung" verwendet wird, die darin besteht, die Amplitude der Schwingungen zu verringern, die eine Konstruktion in ihren Resonanzbereichen entwickelt.
  • Ferner ist festzustellen, daß piezoelektrische Elemente Elemente sind, die Gegenstand ausgedehnter Forschungen waren und auf verschiedene Weise zur Anwendung kommen, wie z. B. bei der Messung physikalischer Größen, Erzeugung von Signalen oder Filterung von Frequenzen. Kürzlich wurden Mittel zur Herabsetzung der Schwingungsamplituden einer Konstruktion vorgeschlagen, jedoch mit herkömmlichen Regelungsverfahren, bei denen die Funktion des piezoelektrischen Elements nur die eines Antriebs ist.
  • Piezoelektrische Elemente besitzen mechanische Eigenschaften, die bei ihrer Herstellung in Zusammenhang mit dem oder den Materialien, aus denen sie bestehen, und den Abmessungen, die sie aufweisen, bestimmt werden. Die mechanischen Eigenschaften der piezoelektrischen Elemente, im besonderen die Steifheit und die Dämpfung, werden während ihrer Verwendung praktisch nicht verändert, außer unter der Wirkung eines starken Temperaturanstiegs, der im allgemeinen eine nicht kontrollierbare Einflußgröße ist.
  • Es scheint daher, daß die piezoelektrischen Elemente sich nicht dafür eignen, bei Anwendungen eingesetzt zu werden, die eine Änderung der Steifheit und der Dämpfung des verwendeten Materials erfordern.
  • Dem Stand der Technik entsprechend wird in dem Patent US-A-4 156 823 ein geeignetes Verfahren zur Verbesserung der Ansprech-Charakteristika eines elektrostriktiven Ultraschallsensors vorgeschlagen. Hierzu besteht das Verfahren darin, zwischen die Klemmen des Sensors einen Ohm'schen Widerstand sowie über einen Impedanzwandler negativer Impedanz eine Verbraucherimpedanz zu schalten. Mit diesem Verfahren können die Komponenten kompensiert werden, die die Dämpfungscharakteristika des Sensors stören.
  • Diese Erfindung soll eine Vorrichtung vorschlagen, mit der die mechanische Eigenschaften eines piezoelektrischen Elements im Hinblick auf die angestrebte Anwendung nach Wunsch um bedeutende Werte verändert werden können.
  • Desgleichen soll diese Erfindung eine Vorrichtung vorschlagen, die sich dazu eignet, die mechanischen Eigenschaften eines piezoelektrischen Elements so zu verändern, daß das Element je nach Bedarf auf eine äußerliche mechanische Belastung, aber auch auf eine elektrische Erregung unterschiedlich ansprechen kann, um ein Verschieben des Elements zu bewirken.
  • Desgleichen soll diese Erfindung eine Vorrichtung vorschlagen, die dazu vorgesehen ist, die mechanischen Eigenschaften eines piezoelektrischen Elements praktisch sofort und präzise zu verändern.
  • Um die oben angegebenen Ziele zu erreichen, besteht die Vorrichtung zur Absorption der Vibrationen aus:
  • - mindestens einem piezoelektrischen Element des Typs mit einer elektrischen Kapazität und einer Kapazität, die die Elastizität des Elements darstellt,
  • - einem Ohm'schen Widerstand, der mit den Klemmen des Elements verbunden ist,
  • - und einer Verbraucherimpedanz, die aus mindestens einer Kapazität besteht und über einen Impedanzwandler negativer Impedanz mit den Klemmen des Elements verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zur Absorption der Vibrationen zur Änderung der mechanischen Eigenschaften des piezoelektrischen Elements dadurch gekennzeichnet, daß:
  • - der Ohm'sche Widerstand einen geeigneten Wert hat, um die Dissipation der Vibrationsenergie zu gewährleisten,
  • - und daß die Kapazität der Verbraucherimpedanz so gewählt ist, daß die resultierende Kapazität, die der Summe der Kapazitäten entspricht, im wesentlichen gleich Null ist.
  • Verschiedene weitere Merkmale ergeben sich aus der unten folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die als nicht einschränkende Beispiele Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes zeigen.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen zur Verdeutlichung der Erfindung.
  • Fig. 3 ist eine Ansicht eines praktischen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante.
  • Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die die Änderungen der Charakteristika eines piezoelektrischen Elements einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.
  • Fig. 5 ist eine Ansicht eines weiteren praktischen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsvariante.
  • Fig. 6 ist eine Ansicht eines praktischen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsvariante.
  • Fig. 7 stellt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung dar.
  • Fig. 1 zeigt die Erfindung, mit der ein piezoelektrisches Material oder Element 1 je nach der angestrebten Anwendung auf unterschiedliche Art und Weise geregelt werden kann.
  • Das an sich bekannte piezoelektrische Element l, das durch seinen elektrischen Ersatzschaltplan dargestellt wurde, besteht einerseits aus einer Kapazität C&sub0;, die die elektrische Kapazität des Elements darstellt, die zwischen den beiden Elektroden A und B des Elements besteht, und andererseits aus einem Bewegungskreis, der aus einer Kapazität C&sub1;, die die Elastizität des Elements darstellt, aus einer Induktivität L, die die Masse darstellt, und aus einem Widerstand r, der den mechanischen Verlusten entspricht, besteht. Der Schaltplan gibt desgleichen die Kraft F an, der das Element ausgesetzt wird.
  • Zur Vereinfachung der Beschreibung der Erfindung ist zu berücksichtigen, daß die Kondensatoren mit ihrem Kapazitätswert und die Selbstinduktionsspulen mit ihrem Induktivitätswert bezeichnet werden.
  • Die Erfindung besteht insbesondere darin, zwischen den beiden Elektroden A und B des piezoelektrischen Elements einerseits einen Ohm'schen Widerstand R zur Dissipation, dessen Funktion in der folgenden Beschreibung verdeutlicht wird, und andererseits eine bestimmte negative Kapazität Cr parallel zueinander anzuschließen. Wie aus Fig. 2 genauer hervorgeht, wird die negative Kapazität Cr, die an die Klemmen des Elements gelegt wird, erzielt, indem an die Klemmen des Elements 1 über einen Impedanzwandler negativer Impedanz 2 eine Verbraucherimpedanz ZL angeschlossen wird.
  • Dadurch kann der Wert der elektrischen Kapazität C&sub0; des piezoelektrischen Elements gesenkt werden, indem eine negative Kapazität Cr an die Klemmen des Elements gelegt wird, und die indirekte Änderung des Wertes des Kopplungskoeffizienten des Elements ermöglicht werden, dessen Entwicklung für die Abweichung zwischen den komplexen Modulen des Elements mit konstantem Feld und mit konstanter Induktion signifikant ist. Die mechanischen Eigenschaften des Elements, d. h. die Dämpfung, die Steifheit, die Stirnmodule und die Resonanzfrequenzen können damit nach Wunsch je nach den Erfordernissen der Anwendung verändert werden, indem die Werte des Dissipationswiderstandes R und der negativen Kapazität Cr zweckmäßig gewählt werden.
  • Für eine optimale Wahl der Kapazität Cr gewährleistet die Wahl des Wertes des Dissipationswiderstandes R, der nicht gleich Null ist, eine sehr große Bandbreite der Steifheit und vor allem der Dämpfung seitens des piezoelektrischen Elements. Der Wert des Widerstandes R wird nämlich so bestimmt, daß die Dissipation der Energie mit mechanischem oder Vibrations-Ursprung bewältigt wird. Durch den Einsatz eines Dissipationswiderstandes R in Kombination mit dem Anschluß eines Impedanzwandlers negativer Impedanz und eines piezoelektrischen Elements können damit sehr große Änderungen der komplexen Module des Elements erzielt werden und das erfindungsgemäße Verfahren kann in zahlreichen Anwendungen verwendet werden.
  • Erfindungsgemäß wird die angelegte negative Kapazität Cr so bestimmt, daß die resultierende Kapazität Cres, die der Summe der Kapazitäten Cr und C&sub0; entspricht, im wesentlichen gleich Null ist. Diese Bedingung (1) kann auch mit folgender Formel ausgedrückt werden:
  • Cr C&sub0;
  • Fig. 3 zeigt ein Konfigurationsbeispiel eines Impedanzwandlers negativer Impedanz 2, bei dem die Bedingung (1) erfüllt ist. Der Impedanzwandler negativer Impedanz besteht aus einem Operationsverstärker 3, der in seiner negativen Gegenkopplungs-Schleife einen Widerstand R&sub1; und in seiner positiven Gegenkopplungs-Schleife einen Widerstand R&sub2; aufweist. Der Umkehreingang des Operationsverstärkers 3 ist mit der Verbraucherimpedanz ZL verbunden, die aus einer Kapazität CL besteht. Der nicht umkehrende Eingang des Verstärkers 3 ist mit dem Widerstand R und einer der Klemmen des piezoelektrischen Elements 1 verbunden. Die an die Klemmen des piezoelektrischen Elements angelegte Kapazität Cr ist dergestalt, daß:
  • Cr = - R&sub1;/R&sub2; · CL
  • Bevorzugt ist ein Filterkondensator CF parallel mit dem Widerstand R&sub1; geschaltet, um die Bandbreite des Aufbaus zu verringern.
  • Durch Einhalten der Bedingung (1) kann eine Veränderung der mechanischen Eigenschaften in dem Sinne erzielt werden, daß das piezoelektrische Element zugleich steif und stark dämpfend wird.
  • Durch eine solche Veränderung der mechanischen Eigenschaften eines piezoelektrischen Elements kann die Dämpfung der Vibrationen erzielt werden.
  • Ein solches Verfahren kann beispielsweise in der Technik der Einfachbeschichtung eingesetzt werden. So kann vorgesehen werden, die Schicht aus viskoelastischem Material, die eine Metallkonstruktion wie z. B. einen Pfeiler oder eine Platte umgibt, durch ein piezoelektrisches Element zu ersetzen, das mit einem Impedanzwandler negativer Impedanz und einem Dissipationswiderstand verbunden ist, wie oben beschrieben.
  • In Fig. 4 können die Veränderungen der mechanischen Eigenschaften eines solchen piezoelektrischen Elements, das belastet wird, beispielsweise durch Biegen und an dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird, verdeutlicht werden. Bei Einhaltung der Bedingung (1) zieht die Veränderung des Dissipationswiderstandes R eine Änderung der Steifheit K und der Dämpfung η = tg (δ) des piezoelektrischen Elements nach sich. Fig. 4 zeigt zum Vergleich die Änderungskurven der Dämpfung = η' (δ') und der Steifheit K' ein und desselben piezoelektrischen Elements, das nur mit dem Widerstand R verbunden ist.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine Erhöhung der Dämpfungs- und Steifheitswerte des piezoelektrischen Elements erzielt werden, das bei einem gleichwertigen Widerstandwert einen deutlich verbesserten Modul aufweist.
  • Zudem wird die maximale Dämpfung bei einem Steifheits- Zwischenwert erreicht. Die maximale Dämpfung ist erreicht, wenn:
  • R = 1/(ω[Cres(Cres + C&sub1;)]½)
  • bei Niederfrequenz, oder:
  • R = 1/(ω·Cres
  • in der Nähe der Resonanzen, wobei ω die Frequenz ist.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das piezoelektrische Element aus einem piezoelektrischen Polymer wie z. B. Vinyliden-Polyfluorid oder vorzugsweise aus einem keramischen Stoff.
  • Die einfache Beschichtung, bei der keramische Elemente nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, gestattet die Ausführung der Dämpfung bei hoher Temperatur, wobei die Verwendung von viskoelastischen Verbindungen vermieden werden kann, die in oxidierender Atmosphäre meistens schlecht aushärten, selbst wenn ihre Übergangstemperatur hoch ist.
  • Fig. 5 zeigt ein weiteres Konfigurationsbeispiel eines Impedanzwandlers negativer Impedanz 2, bei dem die Bedingung (1) erfüllt ist. Der Impedanzwandler negativer Impedanz besteht aus einem Operationsverstärker 3, der in seiner negativen Gegenkopplungs-Schleife den Widerstand R&sub1; und in seiner positiven Gegenkopplungs-Schleife die Kapazität CL aufweist. Der Umkehreingang des Operationsverstärkers 3 ist mit dem Widerstand R&sub2; verbunden, während der nicht umkehrende Eingang mit dem Widerstand R und einer der Klemmen des piezoelektrischen Elements 1 verbunden ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist die an die Klemmen des piezoelektrischen Elements angelegte negative Kapazität Cr so bestimmt ist, daß die resultierende Kapazität Cres, die der Summe der Kapazitäten Cr und C&sub0; entspricht, im wesentlichen gleich der Kapazität C&sub1; mit negativem Vorzeichen ist oder die Bedingung (2) ist
  • Cres = C&sub0; + Cr C&sub1;
  • Fig. 6 zeigt ein Konfigurationsbeispiel eines Impedanzwandlers negativer Impedanz, bei dem die Bedingung (2) erfüllt ist. Der Impedanzwandler negativer Impedanz 2 besteht aus einem Operationsverstärker 3' , der in seiner negativen Gegenkopplungs-Schleife einen Widerstand R'&sub1; und in seiner positiven Gegenkopplungs-Schleife einen Widerstand R'&sub2; aufweist. Der nicht umkehrende Eingang des Operationsverstärkers 3' ist mit der Verbraucherimpedanz ZL verbunden, die aus einem mit einer Kapazität CL parallel geschalteten Widerstand R'L besteht. Der Umkehreingang des Verstärkers 3' ist mit dem Widerstand R und einer der Klemmen des piezoelektrischen Elements 1 verbunden. Die an die Klemmen des Elements 1 angelegte Kapazität Cr ist dergestalt, daß:
  • Cr = - R'&sub2;/R'&sub1; · C'L
  • Durch Herstellung der Bedingung (2) kann eine Erweichung des piezoelektrischen Elements erzielt werden.
  • Die Veränderung der mechanischen Eigenschaften des piezoelektrischen Elements im oben angegebenen Sinn kann nutzbar gemacht werden, um das erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung von schalltoten Platten, d. h. von Platten, die geeignet sind, Schallwellen zu absorbieren, anzuwenden. Vorzugsweise kann eine solche Platte aus einem piezoelektrischen Polymer bestehen, das mit einem Impedanzwandler negativer Impedanz und einem Dissipationswiderstand R verbunden ist. Mit dieser aus einem piezoelektrischen Material bestehenden Platte können vorteilhafterweise die im bisherigen Stand der Technik verwendeten Materialien ersetzt werden, die aufgrund des Vorhandenseins eines großen Anteils an Luft zur Erzielung einer sehr geringen Resonanzfrequenz bei einer bestimmten Stärke ein schlechtes Verhalten bei Druck haben.
  • Erfindungsgemäß kann die Resonanzfrequenz im offenen Kreis so verringert werden, daß sie theoretisch gegen Null geht. Ferner wird der Wert des Dissipationswiderstandes R so bestimmt, daß eine gute Anpassung der mechanischen Impedanz an das Ausbreitungsmedium der Schallwellen gewährleistet ist.
  • Als Beispiel weist ein Vinyliden-Polyfluorid-Film mit einer Stärke von 1 mm und einer Seitenlänge von 10 cm bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens einen ersten Stärkenmodus auf, der bei 750 kHz liegt. Durch Ausführen der Bedingung (2) des erfindungsgemäßen Verfahrens an dem oben beschriebenen piezoelektrischen Film kann die Resonanzfrequenz am besten auf 75 kHz herabgesetzt werden. Bei einem solchen Film kann eine eintreffende Welle praktisch gänzlich ins Innere des Films geleitet werden und eine Hin- und Herbewegung erfahren, bevor sie mit gleicher Leichtigkeit aus diesem wieder austritt. Inzwischen hat die Welle jedoch zweimal die Eintrittsdämpfung erfahren, die die Funktion einer akustischen Sperre des Films ausmacht. So beträgt der Reflexionsfaktor bei der Resonanzfrequenz von 75 kHz also mindestens - 27 dB.
  • Derartige schalltote Platten, die zugleich die Funktion akustischer Sperren haben, können beispielsweise in den Technologien der Unterwasser- oder Luftfahrtakustik zum Einsatz kommen. In letzterem Fall ist es angeraten, wabenförmige piezoelektrische Elemente zu verwenden.
  • Eine weitere Anwendung der Erfindung in Zusammenhang mit der Ausführen der Bedingung (2) betrifft die Herstellung von Niederfrequenz-Meßwandlern, die aufgrund der herabgesetzten Resonanzfrequenz bei einem Element gleicher Abmessungen mit kleinem Volumen hergestellt werden können.
  • Eine weitere besondere Anwendung bezieht sich auf die Herstellung von mitschwingenden Meßwandlern mit einer Resonanzfrequenz, die einstellbar ist, indem der Dissipationswiderstand und/oder die an die Klemmen des piezoelektrischen Elements angelegte Kapazität nach Wunsch eingestellt wird.
  • Selbstverständlich können weitere Anwendungen in Betracht gezogen werden, die im folgenden als nicht einschränkend aufgeführt werden, wie z. B. die Herstellung von Aufhängungen, die in der Steifheit und in der Dämpfung einstellbar sind, von gedämpften Bauelementen und von Dämpfungen für Rohrleitungen.
  • Bei bestimmten Anwendungen wird das piezoelektrische Element Verformungen mit großen Amplituden unterzogen, so daß die von dem Impedanzwandler negativer Impedanz aufgenommenen oder abgegebenen elektrischen Spannungen beträchtlich hoch werden können, und zwar umso mehr, je besser die Kapazitätskompensation ausgeführt ist.
  • Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist es von Vorteil, die hohe Spannung nur an den Klemmen des piezoelektrischen Elements anzulegen, so daß der Impedanzwandler negativer Impedanz bei Niederspannung bleibt.
  • Um diese Funktion zu erfüllen, kann beispielsweise entsprechend der Fig. 7 in Betracht gezogen werden, einerseits einen Hochspannungsverstärker 7 zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 3 und der Verbraucherkapazität CL einzuschalten, und andererseits zwischen dem nicht umkehrenden Eingang des Operationsverstärkers 3 und dem piezoelektrischen Element 1 eine Spannungsteiler-Brücke anzuordnen. Die eine sehr hohe Gesamtimpedanz gegenüber der des Dissipationswiderstandes R aufweist oder selbst den Dissipationswiderstand bildet. Die Spannungsteiler-Brücke besteht aus zwei Widerständen R&sub8;, R&sub9;, die in Reihe an die Klemmen des piezoelektrischen Elements angeschlossen sind, und bei denen der Mittelpunkt der beiden Widerstände mit dem nicht umkehrenden Eingang des Operationsverstärkers 3 verbunden ist. Vorzugsweise sind die Werte der Widerstände so gewählt, daß
  • R&sub9;/(R&sub9; + R&sub8;) 1/G
  • wobei G der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 7 ist.
  • Selbstverständlich kann der Hochspannungsverstärker 7 auf die anderen Konfigurationsbeispiele für den Impedanzwandler negativer Impedanz 2 angepaßt werden. So kann der Verstärker 7 direkt mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 3, 3' verbunden werden, indem er in einer Gegenkopplungs-Schleife angeordnet wird, um über den Widerstand R&sub2; (Fig. 3) oder den Widerstand R'&sub1; (Fig. 6) indirekt auf das piezoelektrische Element 1 und den Widerstand R einzuwirken.
  • Es muß berücksichtigt werden, daß die Beschreibung der Erfindung in Bezug auf ein piezoelektrisches Element ausgeführt wurde, das ein besonderes Verhalten in Reaktion auf eine äußere Belastung oder Krafteinwirkung aufweisen muß. Selbstverständlich kann die Erfindung zur Veränderung der mechanischen Eigenschaften eines piezoelektrischen Elements eingesetzt werden, dessen Verschieben zum Teil durch eine Stromquelle mit oder ohne äußere mechanische Belastung bewirkt wird.
  • Wie aus Fig. 7 hervorgeht, kann eine solche Stromquelle aus einem Spannungsgenerator 10 bestehen, der entweder mit einem Eingang des Hochspannungsverstärker 7 oder über den Widerstand R&sub2; mit dem Umkehreingang des Operationsverstärkers 3 verbunden wird.
  • Ferner kann abhängig von den Außenbedingungen eine Abweichung der Komponenten der Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auftreten. Eine besonders vorteilhafte Art, die Abweichung der Kapazität zwischen den Elektroden C&sub0; des piezoelektrischen Elements, die bei einer gleichmäßigen Temperaturänderung auftreten kann, zu kompensieren, besteht darin, zur Bildung der Kapazität CL oder C'L einen metallischen Teil des piezoelektrischen Elements, der aber nicht aktiv ist, zu nehmen, um die Bedingungen (1) und (2) aufrechtzuerhalten.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Beispiele beschränkt, da verschiedene Änderungen an ihr vorgenommen werden können, ohne dadurch ihren Rahmen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Absorption der Vibrationen, bestehend aus:
- mindestens einem piezoelektrischen Element (1) des Typs mit einer elektrischen Kapazität (C&sub0;) und einer Kapazität (C&sub1;), die die Elastizität des Elements darstellt,
- einem Ohm'schen Widerstand (R) der mit den Klemmen des Elements verbunden ist,
- und einer Verbraucherimpedanz (ZL), die aus mindestens einer Kapazität (CL, C'L) besteht und über einen Impedanzwandler negativer Impedanz (2) mit den Klemmen des Elements verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der mechanischen Eigenschaften des piezoelektrischen Elements:
- der Ohm'sche Widerstand (R) einen geeigneten Wert hat, um die Dissipation der Vibrationsenergie zu gewährleisten,
- und die Kapazität (CL, C'L) der Verbraucherimpedanz (ZL) so gewählt ist, daß die resultierende Kapazität (Cres), die der Summe der Kapazitäten (Cr) und (C&sub0;) entspricht, im wesentlichen gleich Null ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ohm'sche Widerstand (R) ein variabler Widerstand ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ohm'sche Widerstand (R) in der Nähe der Resonanzfrequenzen einen Wert von 1/(Cres·ω) hat, wobei ω die Frequenz ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ohm'sche Widerstand (R) in der Nähe der Resonanzen einen Wert von R = 1/(ω[Cres(Cres + C&sub1;)]½) hat.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität (C'L) der Verbraucherimpedanz parallel mit einem Widerstand (R'L) geschaltet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwandler negativer Impedanz aus einem Operationsverstärker (3') besteht, der in der negativen und positiven Gegenkopplungs-Schleife einen Widerstand (R'&sub1; bzw. R'&sub2;) aufweist, wobei der Umkehreingang des Verstärkers mit dem Dissipationswiderstand (R) und einer der Klemmen des piezoelektrischen Elements verbunden ist während der nicht umkehrende Eingang des Verstärkers mit der Verbraucherimpedanz verbunden ist, die aus einem Widerstand (R'L) besteht, der parallel mit einer Kapazität (C'L) geschaltet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwandler negativer Impedanz aus einem Operationsverstärker (3) besteht, der in der negativen und positiven Gegenkopplungs-Schleife einen Widerstand (R&sub1; bzw. R&sub2;) aufweist, wobei der Umkehreingang des Verstärkers mit der Verbraucherimpedanz verbunden ist, die aus einer Kapazität (CL) besteht, während der nicht umkehrende Eingang mit dem Dissipationswiderstand (R) und einer der Klemmen des piezoelektrischen Elements verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impedanzwandler negativer Impedanz aus einem Operationsverstärker (3) besteht, der in der negativen Gegenkopplungs-Schleife einen Widerstand (R&sub1;) und in der positiven Gegenkopplungs-Schleife die Verbraucherimpedanz, die aus einer Kapazität (CL) besteht, aufweist, wobei der Umkehreingang des Verstärkers mit einem Widerstand (R&sub2;) verbunden ist, während der nicht umkehrende Eingang mit dem Dissipationswiderstand und einer der Klemmen des piezoelektrischen Elements verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einerseits einen Hochspannungsverstärker (7) aufweist, der direkt mit dem Ausgang des Operationsverstärkers (3, 3') verbunden ist, wobei er sich in einer Gegenkopplungs-Schleife befindet, um das piezoelektrische Element (1) und den Widerstand (R) indirekt zu steuern, und andererseits eine Spannungsteiler-Brücke aufweist, die zwischen dem piezoelektrischen Element und dem entsprechenden Eingang des Operationsverstärkers angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Spannungserzeuger (10) aufweist, der über den Widerstand (R&sub2;) mit dem Umkehreingang des Operationsverstärkers verbunden ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Spannungserzeuger (10) aufweist, der mit einem Zusatzeingang des Hochspannungsverstärkers (7) verbunden ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Filterkondensator (CF) parallel mit dem Widerstand geschaltet ist, der sich in der negativen Gegenkopplungs-Schleife des Operationsverstärkers befindet.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (CL, C'L) aus einem nicht aktiven, metallbeschichteten Teil des piezoelektrischen Elements (1) besteht.
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