DE7608363U1

DE7608363U1 - Koerperschallwandler

Info

Publication number: DE7608363U1
Application number: DE19767608363
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-03-18
Filing date: 1976-03-18
Publication date: 1976-08-05

Description

Die Neuerung bezieht sich auf einen Körperschallwandler mit einem Gehäuse, das eine die Auflage des Körperschallwandlers bildende Membran hat und das ein mit der Membran in Verbindung stehendes piezoelektrisches Element sowie einen elektrischen Verstärker zum Verstärken der von dem piezoelektrischen Element abgegebenen Signalspannung enthält.

Zum Untersuchen des Körperschalls eines Patienten bedient man sich in der ärztlichen Praxis eines Körperschallwandlers, der die mechanischen Schwingungen des zu untersuchenden Bereiches der Körperoberfläche in elektrische Schwingungen umsetzt.

Körperschallmikrofone haben in der Regel ein hohlzylindrisches Gehäuse aus Kunststoff, das beispielsweise durch eine Gummimembran abgeschlossen ist, die mit einem in dem Gehäuse angeordneten piezoelektrischen Wandler in Berührung steht. Während der piezoelektrische Wandler die auf die Membran ausgeübten mechanischen Schwingungen in elektrische Schwingungen umsetzt, verstärkt ein in dem Gehäuse des Körperschallwandlers enthaltener Transistorverstärker die elektrischen Schwingungen soweit, daß sie gegebenenfalls nach einer weiteren Verstärkung in einem Hörer bzw. Lautsprecher hörbar gemacht werden können (DT-PS 18 04 636).

Der

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Der Neuerung liegt diö Aufgabe zugrunde, einen Körperschallwandler zu schaffen, der sich durch einen besonders einfachen Aufbau auszeichnet und der sich darüber hinaus leicht gegen äußere Störsignale abschirmen läßt.

Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Körperschallwandler nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs dadurch gelöst, daß das Gehäuse aus einem ringförmigen Hohlkörper, einer ein Ende des Hohlkörpers abschließenden Platte und der das andere Ende des Hohlkörpers abschließenden Membran besteht und daß das piezoelektrische Element auf der Membran und der elektrische Verstärker an der Innenseite des Hohlkörpers,, der Platte oder der Membran befestigt sind.

Ein Körperschallwandler mit den vorgenannten Merkmalen läßt sich HiiL v<=j.aölLFii5iüäDig geringen; r.ufv;^nd herstellen α Er kar>r> »«r-H gegen Einstreuungen von elektrischen Signalen leicht geschützt werden, wenn in Ausgestaltung der Neuerung der Hohlkörper, die Platte und die Membran aus zumindest an der inneren oder äußeren Oberfläche elektrisch gut leitendem Material bestehen und Platte und Membran mit dem Hohlkörper derart leitend verbunden sind, daß ein Abschirmgehäuse nach Art eines Faradaysehen Käfigs entsteht.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Neuerung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im folgenden wird die Neuerung an Hand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen im vergrößerten Maßstab:

Fig. 1

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10/76		Ansicht	• 1 «1 - 3			Körperschallwandlers, \|
Fig.		einer	Membran

die ein piezoelektrisches Element und einen Transistor- I verstärker trägt, . \

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch einen Körperschallwandler | mit einer Membran nach Fig. 1, |

Fig. 3 einen axialen Schnitt durch einen Körperschallwandler f

in einer zweiten Ausführungsform, |

Fig. 3a eine perspektivische Ansicht eines Druckringes in 1 gegenüber Fig. 3 verkleinertem Maßstab, J

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil eines Körperschallwandlers nach Fig. 3 ohne Membran,

Fig. 5 eine auseinandergezogene Ansicht eines Körperschallwandlers in einer dritten Ausführungsform und

Fig. 6 einen axialen Schnitt, durch einen Körperschallwandler j

einer vierten Ausführungsform. !

I In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 hat ein Körper-|

schallwandler 1 ein topfförmiges Gehäuse 2 aus einem elektrisch jj gut leitenden Material, zum Beispiel aus Druckguß. Das Gehäuse j

wird an seiner die Auflage des Körperschallwandlers bildenden j offenen Seite durch eine Membran 3 abgeschlossen. Als Werkstoff für die Membran eignet sich unter anderem eine etwa 0,3 mm dicke: Isolierstoffplatte aus Epoxydglas-Hartgewebe, die zumindest auf einer Seite mit einer elektrisch gut leitenden Schicht 4, das

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ist vorzugsweise eine Kupferschicht, bedeckt ist. Auf der Schicht 4 ist im Zentrum der Membran ein piezoelektrisches Element 5 in Form einer vorzugsweise piezokeramischen Scheibe von etwa 0,5 mm Dicke angebracht. Da die Auflagefläche des piezoelektrischen Elements 5 gleichzeitig die eine Elektrode des Elementes bildet, wird zu dessen Befestigung und zur Herstellung einer leitenden Verbindung zwischen der Schicht 4 und dieser Elektrode vorzugsweise ein elektrisch leitender Klebstoff verwendet. Die andere nicht mit der Schicht 4 verbundene Elektrode des piezoelektrischen Elementes ist mit dem Eingang eines Vorverstärkers, vorzugsweise eines Transistorverstärkers 6, } verbunden, das heißt zum Beispiel mit der Gate-Elektrode 7 eines Feldeffekttransistors 8, der als Sourcefolger geschaltet ist und einen Impedanzwandler bildet. Die Drain-Elektrode.9 und die Source-Elektrode 10 des" Feldeffekttransistors sind mit je einem gegenüber der leitenden Schicht 4 isolierten Lötstützpunkt 11, verbunden. Mit dem Lötstützpunkt 11 ist ein erster Innenleiter und mit dem Lötstützpunkt 12 ein zweiter Innenleiter 14 eines zweiadrigen abgeschirmten Kabels 15 verbunden. Der Lötstützpunkt 12 steht außerdem über einen ersten Widerstand 16 mit der leitenden Schicht 4 in Verbindung. Ein Abschirmgeflecht 17 des Kabels 15 ist zu einem Leiter 18 verdrallt, dessen freies Ende mit der Schicht 4 leitend verbunden ist. Mit der zuletzt genannten Verbindungsstelle steht auch ein Anschluß eines zweiten

Widerstandes 19 in Verbindung, dessen anderer Anschluß mit der oberen Elektrode des piezoelektrischen Elementes 5 leitend verbunden

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bunden ist. Während der erste*Innenleiter 13 eine Verbindung zwischen der Drain-Elektrode und dem, zum Beispiel positiven, Pol einer Betriebsspannungsquelle herstellt, leitet der zweite Innenleiter 14 die mit dem Transistorverstärker verstärkten Signale weiter. Das Abschirmgeflecht 17 und der Leiter 18 führen das Massepotential an den Transistorverstärker bzw. an die Schicht 4.

Das Gehäuse 2 enthält eine radiale öffnung 20, durch die das \ Kabel 15 unter Einfügung einer elastischen Zugentlastungstülle 21 hindurchgeführt ist. Um eine elektrisch und mechanisch gute Verbindung zwischen dem Gehäuse und der Membran herzustellen, hat der Gehäuserand auf der Innenseite eine ringförmige Ausnehmung, in die die Membran paßt. Durch Einwärtsbördeln des Gehäuserandes entsteht dann ein Bördelrar.d 22.

Der Körperschallwandler nach Fig. 1 und 2 zeichnet sich durch ein extrem flaches Gehäuse aus, das nach Art eines Faradayschen Käfigs gegen Einstreuungen elektrischer Signale geschützt ist.

Ein Körperschallwandler nach den Fig. 3,3a und 4 hat ein metallisches, zylinderförmiges Gehäuse 23 mit einem Flansch 24. Auf dem Flcinsch liegt ein Rand 25 einer kreisförmigen Membran 26, deren mittlerer Bereich einen flachen Vorsprung 27 hat. In dem Zentrum der durch den Vorsprung gebildeten Vertiefung ist ein piezoelektrisches Element 28 befestigt. Die vorzugsweise aus Federbronze bestehende Membran 26 wird durch einen Druckring 29 mit umbiegbaren Laschen 32 mechanisch und elektrisch mit dem Gehäuse 23 verbunden.

In dem Gehäuse 23 befindet sich ein Transistorverstärker 30, dessen Bauelemente 31 auf einer einseitig mit Leitungsbahnen 33 versehenen Leiterplatte 34 angeordnet sind. Die vorzugsweise

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rechteckige Leiterplatte 34 ist mit ihren schmalen Stirnseiten zum Beispiel durch Lötung derart mit dem Gehäuse verbunden, daß

j£ die Ebene der Leiterplatte rechtwinklig zu der Ebene des

Gehäusebodens 35 steht. Dabei ist die Höhe der Leiterplatte so f§ 5 bemessen, daß zumindest zwischen der Leiterplatte und der

Membran ein gewisser Abstand besteht.

Ein Kabel 36 zum Zuführen der Betriebsspannung für den Transistorverstärker und zum Weiterleiten des verstärkten Nutz

signals kann analog zu dem Körperschallwandler nach den Fig. 1 10 und 2 in das Gehäuse eintreten.

t Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Körperschailwandlers

II (Fig. 5) hat folgenden Aufbau. Ein hohlzylindrischer, einseitig

! geschlossener Gehäuseteil 37 aus elektrisch gut leitendem

'i Material dient zur Aufnahme zweier zusammen einen Ring bildender

Halteteile 38, 39, die je eine Nut 40 haben. Die Nuten sind so angeordnet und bemessen, daß sie beim Zusammensetzen der Halteteile den Randbereich einer Leiterplatte 41 aufnehmen können. Die Leiterplatte trägt Bauelemente 42, 43 eines Transistorverstärkers sowie ein Ende eines Anschlußkabels 44, das zur Strom-Versorgung des Transistorverstärkers und zum Weiterführen der mit dem Transistorverstärker verstärkten Signale dient. Eine Scheibe 45 aus piezokeramischem Material ist unmittelbar auf der Unterseite einer Membran 46 befestigt. Der Gehäuseteil 37 hat eine seitliche öffnung 47 zum Durchführen des Kabels und an seiner Oberseite eine ringförmige Ausnehmung 48, in die die

Membran 4 6

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Membran 46 paßt. Durch Umbördeln des Randes des Gehäuseteils 37 § werden die Halteteile 38, 39 und die Membran in ihrer endgültigen Lage festgehalten.

Nach Fig. 6 hat ein Körperschallwandler ein elektrisch leitendes Gehäuse 49 aus einem hohlzylindrischen Teil 50, einer ebenen Membran 51 und einem ebenen Boden 52. Ein derartiges Gehäuse läßt sich besonders leicht herstellen, wobei Membran und Boden beispielsweise durch Löten oder durch Kleben mittels eines elektrisch gut leitenden Klebstoffs mit dem hohlzylindrischen Teil 50 verbunden sein können. Die Eintrittsstelle für ein Kabel 53 ist als bis zu dem Boden 52 weitergeführter Schlitz ausgebildet, so daß das Kabel einschließlich einer darauf befindlichen elastischen Zugentlastungstülle 55 bei der Montage einfach von außen in den Schütz eingesteckt werden kanu.

In Abwandlung der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 bis 6 kann das Gehäuse auch aus einem Kunststoff bestehen, der auf der Innenseite des Gehäuses eine elektrisch gut leitende Schicht tragen kann.

Schutzansprüche

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Claims

t · Cf ·. t t ( 10/76 - 8 - EK/PL* Scht/Li 17. März 1976^. Schutzansprüche

1. Körperschallwandler mit einem Gehäuse, das eine die Auflage des Körperschallwandlers bildende Membran hat und das ein mit der Membran in Verbindung stehendes piezoelektrisches Element sowie einen elektrischen Verstärker zum Verstärken der von dem piezoelektrischen Element abgegebenen Signalspannung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2, 23, 37, 49) aus einem ringförmigen Hohlkörper (50), einer ein Ende des Hohlkörpers abschließenden Platte (52) und der das andere Ende des Hohlkörpers abschließenden Membran (3, 26, 46, 51) besteht und daß das piezoelektrische Element (5, 26, 45) auf der Membran und der elektrische Verstärker (6) an der Innenseite des Hohlkörpers, der Platte oder der Membran befestigt sind.

2. Körperschallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (50), die Platte (52) und die Membran aus zumindest an der inneren oder äußeren Oberfläche elektrisch " gut leitendem Material bestehen und daß Platte und Membran mit dem Hohlkörper derart leitend verbunden sind, daß ein Abschirmgehäuse nach Art eines Faradayschen Käfigs entsteht.

3. Körperschallwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-r zeichnet, daß Hohlkörper (50) und Platte aus einem Stück bestehen.

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4. Körperschallwandler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vorzugsweise zylindrische Gehäuse (23) einen Flansch (24) hat und die Membran so bemessen ist, daß sie den Flansch bedeckt, und daß ein Druckring (29) vorhanden ist, der den Flansch des Gehäuses und den Rand (25) der Membran mechanisch und elektrisch verbindet.

5. Körperschallwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (29) aus einer ringförmigen Scheibe mit am Umfang angeordneten, biegbaren Laschen (32) zum Umgreifen des Flansches (24) des Gehäuses (23) besteht.

6. Körperschallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (26, 46, 51) aus einer metallischen Folie,-vorzugsweise aus Federbronze, besteht.

7. Körperschallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) eine zumindest einseitig mit einer elektrisch gut leitenden Schicht (4) versehene j dünne Leiterplatte ist, daß die dem Innern des Gehäuses (2) j

zugewandte Schicht das piezoelektrische Element (5) trägt.

8. Körperschallwandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Innern des Gehäuses zugewandte Schicht (4) der Membran (3) zusätzlich die Bauelemente (8, 16, 19) des elektrischen Verstärkers (6) trägt.

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9. Körperschallwandler nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Verstärker (6) ein Transistorverstärker mit einem Feldeffekttransistor (8) ist.

10. Körperschallwandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Element (5) mittels eines elektrisch gut leitenden Klebstoffs auf der Membran (3) befestigt ist.

11. Körperschallwandler nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoelektrische Element (5, 28, 45) aus einem piezokeramischen Material besteht.

12. Körperschallwandler nach einem der Ansprüche 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (31) des Transistorverstärkers auf einer Leiterplatte IJ4) angeordnet sind, die derart bemessen und in dem Gehäuse (23) untergebracht ist, daß sie ausschließlich mit dem .hohlzylindrischen Teil (50) des Gehäuses mechanisch ungr elektrisch verbunden ist. /f " JU.

13. Körperschallwandler nach Anspruch 1, 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (34) im wesentlichen rechteckig ist und mit ihren Schmalseiten derart mit der Innenwand des hohlzylindrischen Teils (50) verbunden ist, daß die Ebene der Leiterplatte senkrecht zu der Ebene des Bodens (35) des Gehäuses steht.

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14, Körperschallwandler nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,! daß die Leiterplatte (34) so bemessen- ist, daß zumindest zwischen der Leiterplatte und der Membran (26, 51) ein gewisser Abstand besteht.

15·. Körperschallwandler nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (37) die Form eines zylindrischen Bechers hat, daß die Bauelemente (42, 43) des elektrischen Verstärkers auf einer kreisförmigen Leiterplatte (41) untergebracht sind, daß die Leiterplatte zwischen zwei in das Gehäuse passenden halbringförmigen Halteteilen (38, 39) festgehalten ist und daß die offene Seite des Gehäuses durch eine Membran (46) abgeschlossen ist.

16. Körperschallwandler nach Anspruch 1, 3 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlzylindrische Teil (50) des Gehäuses (2, 37, 49) an seinem membranseitigen Rand eine ringförmige Ausnehmung (48) zur Aufnahme der Membran (3, 46, 51) hat und daß der der Ausnehmung benachbarte Rand des hohlzylindrischen Teils (50) zum Zwecke des Festhaltens der Membran umbördelbar ist.

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