DE741706C

DE741706C - Einrichtung zum Senden oder Empfangen mechanischer Schwingungen

Info

Publication number: DE741706C
Application number: DEG101272D
Authority: DE
Original assignee: JOHANNES GRUETZMACHER DR ING
Current assignee: JOHANNES GRUETZMACHER DR ING
Priority date: 1936-02-07
Filing date: 1936-02-07
Publication date: 1943-11-15

Description

Einrichtung zum Senden oder Empfangen mechanischer Schwingungen Die Erfindung hetriffteine Einrichtung zum Senden oder Empfangen mechanischer Schwingungen. mittels eines beispielsweise pi:ezoelektrisch loder magnetostriktiv zu Langitudinalschwingungen erregten Schwingkörpers, bei welchem beide Schwingflächen von einem schwingfähigen Medium umgeben sind. Bei Schwingeinrichtungen dieser Art ist es bekannt, unmittelbar an der einen. Stirnfläche des Schwingers eine nicht mit der übertragungsflüssigkeit gefüllte Metalldose anzubringen, derart, äaß -diese Schwingfläche des Schwingkörpers an sein Medium mit sehr kleinem akustischem Widerstand angrenzt. Hierdurch wird an dieser Fläche des Schwingers eine fast vollkommene Reflcxion der Schwimgungenerrei.cht, wohei d.ie nefleklerten Schwingungswellen in Phase mit der vom; der anderen Schwingfläche abgestrahlten bzw. auf diesle Fläche auftreffenden Schwingungswelle liegen, so, daß die Amplitude des Schwingkörpers nahezu verdoppelt wird.
Gemäß der Erfindung wird die gleiche Wirkung bei Schwingeinrichtungen der genannten Art dadurch erreicht, @daß -ein Reflexions körper in einem solchen endlich großen Abstand. von einer der beiden Schwingflächen des Schwingkörpiersi .angeordnet ist, daß die reflektierte Schwingungswelle konphas mit der unmittelbaren Schwingung des Schwingkörpers ist und somit die Amplitude des Schwingkörpers verstärkt. Als Refllexüonskörper kann z. B., wie an sich bereits vorgeschlagen, die Wandung des das schwingfähige Medium und den Schwingkörper umgebenden Behälters be- nutzt werden. Es ist nur erforderlich, die eine der beiden Schwingflächen des Schwingkörpers m einem solchen Abstand von der Wandung dieses Behälters so anzuardnen, daß die zurücklaufende Schwingungswelle kanphas mit der unmittelbaren Phase des Schwingkörpers ist. Hierdurch wird die Amplitude des Schwingkörpers größer oder, anders ausgedrückt, auch hierbei wird, das Strahlungs:-dekrement wegen der Rückwendung der nach der einen Seite gehenden Energie und daher auch das Gesamtdämpfungsdekrement des Schwingungsstrahlers kleiner. Aus diesem Grunde schwingt der Schwingkörper trotz gleichgebliebener Anregungsenergie mit größerer Amplitude.
Es ist zwar bereits eine Einrichtung für die Erzeugung bzw. den Empfang von hochfrequenten Schallwellen in Wassier mittels eines meinem flüssigkeitsgefüllten Gehäuse angeordneten Schwingers vorgeschlagen, bei der ein magt)etostriktiver Schwinger mit zwei strahlenden Flächen verwendet wird, vorn denen die eine der den Behälter gegen das Außenwasser abschließenden Membran, die andere dem Deckel des Gehäuszs gegenübersteht, und bei, der ferner der Abstand d°r letzteren Fläche vom 'Deckel so bemessen ist, daß die von ihr ausgehenden Schwingungen nach Refllexion am Deckel die Membran mit der gleichen Phase erreichen wie die von der anderen Fläche direkt kommenden Schwingungen. Von dieser früher vorgeschlagenen Einrichtung unterscheidet sich die Einrichtung nach der Erfindung zunächst schon rein äußerlich dadurch, daß bei dieser keine besondere Membran :erforderlich ist. Ein weiterer wesentlicher Unterschied bestehtaber darin, daß bei der früher vorgeschlagenen Einrichtung die reflektierte Schwingungswelle im Gegensatz zur Einrichtung nach der Erfindung gar nicht in den Schwingkörper konphas zurückkehren, sondern daß sie von dem Reflexionskörper an dem Schwingkörper vorbei zu der erwähnten Membran reflektiert werden soll. Entsprechend dieser unterschiedlichen Aufgabe ist auch die Abstimmung der beiden Einrichtungen, ganz verschieden, so daß sich also die beiden Einrichtungen grundlegend unterscheiden.
Selbstverständlich können auch beliebig andere Reflexionskörper verwendet werden, beispielsw:eisekönnen, wnean sich bekannt, ein evakuiertes oder ein mit Gas, z. B. Luft, Moder einem anderen Medium mit sehr kleinem akustischem Widerstand gefülltes Gehäuse benutzt werden. Der Gasdruck dieser Gehäusefüllung kann gegebenenfalls unteratmosphärisch sein. Die Form des Reflexionskörpers, wird vorteilhaft der Form des Schwingkörpers, z. B. eines piezoelektrischen Kristallschwingers, angepaßt.
Einige Ausführungsbeispiele der Einrichtung nach der Erfindung sind zur Erläuterung in der Zeichnung dargestellt.
In Fig. i ist ein Behälter i dargestellt, der zur Aufnahme des zu beschallenden Gutes dient. In der Nähe des Behälterhodens ist als Schwingungserzeuger :ein piezoelektrischer Kristallschwinger finit kreisförmigen Stirnflächen derart angeordnet, daß er von dem zu beschallenden Gut allseitig umgeben ist. An der Unterseite dieses Kristallschwingers ist als Reflexionskörper nach der Erfindung ein mit Luft gefülltes Gehäuse 3 mit Abstand vorgesehen, das in gleicher Weise wie der Kristallschwinger 3 eine Kreisform hat und mit dem Kristallschwinger durch Stege 4 baulich vereinigt ist. Der Abstand des Gehäuses von der unteren Schwingfläche des Kristallschwingers ist erfindungsgemäß so gewählt, daß die- von dem Gehäuse zurücklaufende( Welle konphas mit der Kristallwelle ist. Die Schwingung des Kristalls wird hierdurch unterstützt und seine Amplitude größer. Demgemäß wird auch die Ausstrahlung nach der oberen Seite des Kristallschwingers hin größer.
In Fig. 2 hat der Behälter i die gleiche Form wie in Fig. i. Der Kristallschwinger ist in diesem Falle jedoch an der Seitenwandung des Behälters angebracht, und zwar erfindungsgemäß m einem solchen Abstand, daß die Schwingungswelle, die von der der Behälterwandung zugekehrten Seite des Kristallschwingers. ausgestrahlt wird, von der Behälterwandung konphas zur Kristallwelle reflektiert wird. In diesem Falle dient also die Behälterwandung als Reflexionskörper. Zur Befestigung des Kristallschwingers sind ähnlich wie in Fig. i Stege 4. vorgesehen.
Wie erwähnt, wird die Form des Reflexionskörpers vorteilhaft der Form des, Schwingkörpers angepaßt. In Fig.3 ist gezeigt, daß der Reflexionskörper im Gegensatz zu den Fig. i und 2 auch einem Schwingkörper mit gekrümmter Schwingfläche angepaßt werden kann. Auch hier ist ähnlich wie in Fig. i ein piezo,elektrischer Kriställschwinger in der Nähte der Wandung des Gutbehälters i angeordnet, doch hat der Kristallschwinger in diesem Falle gewölbte Schwingflächen. Er ist so angeordnet, daß seine konkave Seite der Mitte des Gutbehälters zugekehrt ist und daß die von dieser Seite ausgehenden Schwingungen in dem Punkt 5 zusammenlaufen. In die Wandung des Gutbehälters ist ein ebenfalls gekrümmter Reflexionskörper 6 verschiebbar eingesetzt, dessen Form der gekrümmten Form des Schwingers angepaßt ist. Der Abstand zwischen Kristallschwinger und Reflexionskörper ist wiederum erfindungsgemäß so gewählt, daß die reflektierte Welle konphas zur Kristallwelle ist. Der Kristallschwinger ist auch hier mit dem Reflexionskörper baulich mittels der Stege, q. verbunden, so daß der festgelegte Abstand zwischen Reflexionskörper und Kristallschwinger auch dann gewahrt bleibt, wenn der in die Behälterwandung eingesetzte Reflexionskörper samt dem Kristallschuing er in der Wandung hin und her verschoben wird, um beispielsweise den Konvergenzpunkt 5 auf eine bestimmte Stelle des zu beschallenden Gutes :einstellen zu können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Seiden oder Empfangen mechanischer Schwingungen mittels eines beispielsweise piezoelektrisch oder mag netostriktiv zu Longitudi;nalschwingungen erregten Schwingkörpers, bei welchem beide Schwingflächen von einem schwingungsfähigen Medium umgeben sind und der :einen Schwingfläche ein Reflexionskörper meinem endlich großen Abstand gegenübersteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand so. bemessen ist, daß die in den Schwingkörper zurücknefiektierte Schwingungswelle konphas mit der unmittelbaren. Schwingung des Schwingkörpers ist und somit die Amplitude des Schwingkörpers verstärkt.
2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Refle#äonskörp:er ein mit wem Medium von kleinem akustischem Widerstand, z. B. mixt Luft von unteratmosphärischem Gasdruck, gefülltes Gehäusie vergesiehen ist (Fig. i).
3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Refllexionskärp:er die Wandung des das schwingungsfähige Medium und den Schwinger- umgebenden. Behälters vorgesehen ist (Fig. 2).
4. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der RefiexIon:skörper der Form des Schwingkörpers angepaßt ist. - Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteäungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift Nr. 332 844, 632 979; französische Patentschrift .. Nr. 597 706, 745 6111; Handbuch der Experimentalphysik, Bd. 17, i. Teil, Schwingungs- und Wellenlehre, Ultraschallwellen § 2, S. 469 bis 476.