DE896169C - Einrichtung zum Senden bzw. Empfangen von Schallwellen - Google Patents

Einrichtung zum Senden bzw. Empfangen von Schallwellen

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DE896169C
DE896169C DEA2883D DEA0002883D DE896169C DE 896169 C DE896169 C DE 896169C DE A2883 D DEA2883 D DE A2883D DE A0002883 D DEA0002883 D DE A0002883D DE 896169 C DE896169 C DE 896169C
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DE
Germany
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elements
different
frequencies
coordination
despite
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Expired
Application number
DEA2883D
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English (en)
Inventor
Willy Dr Kunze
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Atlas Werke AG
Original Assignee
Atlas Werke AG
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of DE896169C publication Critical patent/DE896169C/de
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/08Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with magnetostriction
    • B06B1/085Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with magnetostriction using multiple elements, e.g. arrays

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Description

  • Einrichtung zum Senden bzw. Empfangen von Schallwellen Zum Senden und Empfangen von Schallwellen eines breiten Frequenzbereiches oder verschiedener benachbarter Frequenzen ist es :bekannt, mehrere magnetostriktive Einzelschwinger zu einem gemeinsamen Schwingungsgebilde zu. verbinden, indem die Blechlamellen der verschiedenen Schwinger zu einem einzigen Paket zusammengefügt sind. Dabei hat man die Verbindung bisher so ausgeführt, daß die Blechlamellen gleicher Frequenz zusammenlagen und die Lamellen über die gesamte Paketdicke eine stufenweise höhere Frequenz aufwiesen. Dies hat zur Folge, daß die Richtschärfe des Gesamtschwingers im Vergleich zur Ausdehnung seiner Strahl- bzw. Empfangsfläche verhältnismäßig gering ist. Da nämlich die jeweils benutzte Frequenz im wesentlichen, nur von einem kleinen Teil der Gesamtfläche ausgestrahlt bzw. von dieser empfangen wird, ist die Richtschärfe um ein Vielfaches geringer als diejenige, die der Gesamtfläche entspricht.
  • Diesen Mangel i(st erfindungsgemäß dadurch abgeholfen, daß .die Schwingungselemente, die auf verschiedene Frequenzen abgestimmt sind, einzeln oder gruppenweise abwechselnd zu einem. Paket zusammengefügt sind, derart, daß die Elemente gleicher Abstimmung über die gesamte Strahl- b:zw. Empfangsfläche vorzugsweise gleichmäßig verteilt sind. Auf diese Weise wird eine Ausnutzung der gesamten Strahl- bzw. Empfangsfläche zur Erlangung einer möglichst scharfen Richtcharakteristik erzielt. Dadurch wird ferner ermöglicht, auch bei Forderung verhältnismäßig größer Richtschärfen und daher .großer Schwingerflächen für einen mehr oder weniger breiten Frequenzbereich mit einem einzigen Schwingungsgebilde auszukommen, indem dieses trotz der Zusammenfassung verschieden abgestimmter Schwingungselemente praktisch keine größere Ausdehnung hat als ein für eine einzige Frequenz bestimmter Schwinger gleicher Richtschärfe.
  • Um trotz der Zusammenfassung von Schwingungselementen verschiedener Abstimmung auch bei Verwendung: der üblichen Schwingerbleche mit zur ,Halterung dienenden Vorsprüngen zu einer einfachen, für alle Schwingungselemente gemeinsam benutzbaren Halterung zu gelangen, werden die verschieden abgestimmten Schwingerbleche zweckmäßig so ausgebildet, daß sich sowohl die zur Halterung dienenden Teile als auch die strahlenden bzw. empfangenden Flächen aller Elemente oder einer größeren Anzahl von Schwingungselementen trotz ihrer verschiedenen Abstimmung in übereinstimmender Lage befinden oder die Elemente in eine gemeinsame Halterung einbringbar sind und dabei eine einheitliche ebene oder gewölbte Strahl- bzw. Empfangsfläche bilden. Vorteilhaft wird die Abstimmung der Bleche unter Wahrung ihrer Au,ßenab-messungen durch entsprechende unterschiedliche Anordnung und Gestaltung ihrer Aussparungen und/oder unterschiedliche Materialkonstanten hervorgerufen. Dadurch wird erreicht, daß sich die Schwinger äußerlich von Schwingern, die auf eine einzige Frequenz abgestimmt sind, nicht unterscheiden und eine ebenso einfache und zuverlässige Halterung und Abschirmung der an der Schallübertragung nicht beteiligten Schwingerflächen wie bei diesen Schwingern ermöglichen.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
  • Abb. i zeigt einen nach der Erfindung ausgebildeten Magnetostriktiönsschwinger in Stabform, in einer ersten Ausführungsform in schaubildlicher Ansicht, Abb. 2 und 3 einen Ringschwinger in Seiten- und Stirnansicht, teilweise im' Schnitt, Abb.4 drei Magnetnstriktionsbleche verschiedener Abstimmung und gleicher Außenabmessung, Abb. 5 einen aus Magnetostriktionsblechen gemäß Abb.4 zusammengesetzten Schwinger in schaubildlicher Darstellung, Abb. 6 und 7 Frequenzkurven von aus drei verschieden abgestimmten Blechen gebildeten einheitlichen Magnetostriktionsschwingern.
  • Der in Abb. i dargestellte Magnetoistriktion.sschwinger ist aus im wesentlichen rechteckigen Blechen mit drei Wicklungsausschnitten i bzw. vier Stegen 2 in drei verschiedenen Schnittformen aufgebaut. Entsprechend den verschiedenen Schnittformen weisen die Bleche verschiedene Eigenfrequenzen n1, M2, n3 auf. Es sind jeweils mehrere Bleche gleicher Abstimmung übereinander geschichtet. Derartige Schichten 3, 4 und 5 der drei verschiedenen Blechsorten wechseln regelmäßig mit-Z> ab, so daß sämtliche Blechsorten im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Schwingerfläche verteilt sind.
  • Die Blechschnitte sind -so ausgeführt, daßi bei Gleichlage ihrer zur Strahlung bzw, zum Empfang dienenden Endflächen, die zusammen die ebene Strahl- bzw. Empfangsfläche 6 bilden, ihre zum Angriff der Halterung dienenden, im Bereich des Schwingungsknotens angeordneten Randvorsprünge 7 zur Deckung miteinander kommen und somit, wie bei auf eine einzige Frequenz abgestimmten Schwingern, in die Nut einer gemeinsamen Halterung eingeschoben werden können. Die Endmassen ä, 9 der Bleche sind ferner so unterschiedlich in ihrer Schnittform gewählt, daßi sich auch seitlich eine glatte Außenfläche des Gesamtschwingerpaketes ergibt. Die Länge der Bleche ist, wie aus der Abbildung ersichtlich, verschieden, so d2,ß* an .der Rückseite stufenartige Absätze der Paketfläche auftreten.
  • Bei der dargestellten Ausbildung der Blechschnitte wird im allgemeinen die Lage der zur Halterung dienenden Randvorsprünge 7 nicht genau mit der Knotenlinie der Eigenschwingung .des Bleches zusammenfallen. Eine genaue Übereinstimmung mit der Knotenlinie läßt sich jedoch durch geeignete Maßnahmen, nämlich durch entsprechende unterschiedliche @ Verteilung von Elastizität und Masse über die Länge der Bleche, erzielen.
  • Die Abb. 2 und 3 zeigen eine entsprechende Ausbildung für einen Ringschwinger. Dabei sind d-ie Außendurchmesser der verschieden abgestimmten Schwingerbleche io, ii und, 12 gleich gewählt, so daß eine glatte zylindrische Außenfläche 13 erzielt wird, während der Ringschwinger an seiner Innenseite, ebenso wie der stabförmi.ge Magnetos.triktionsschwinger nach Abb. -r an seiner Rückseite, stufenförmig abgesetzt ist. In der Nähe des Blechaußenrandes sind durchgehende Kanäle 14 bildende Löcher zur Aufnahme der gemeinsamen Wicklung vorgesehen. Um eine Abschirmung der rückseitigen, an der Schallübertragung nicht beteiligten stufenförmig abgesetzten Schwingerflächen zu erzielen, werden die Schwinger entweder ganz oder im Bereich ,dieser Rückseiten mit einem schallabschirmenden Stoff vergossen. Man kann aber auch völlig glatte Rückseiten der Schwinger erzielen, wenn man zur Abstimmung auf die verschiedenen gewünschten Frequenzen unter Beibehaltung gleicher Außenmaße der Blechschnitte insbesondere beim stabförmigen Schwinger die Länge und beim ringförmigen Schwinger die Breite des Blechschnittes gleich hält und- die Blechschnitte mit verschieden geformten Aussparungen zur Aufnahme der Wicklung versieht oder sonstwie die Verteilung von Elastizität und Masse der Bleche entsprechend unterschiedlich ausführt.
  • Abb. ¢ zeigt drei derartige Blechschnitte für drei verschiedene Frequenzen n1, n2, n3, die völlig gleiche Außenmaße aufweisen und sich lediglich durch verschiedenartige Ausbildungen der Auissparu,ngen unterscheiden. Bei dem Blech für die höchste der drei Frequenzen n sind die Aussparungen i@6 zur Aufnahme der Wicklung so breit ausgebildet, daß die Wicklung eben gerade noch darin Platz findet. Für die anderen Frequenzen n2, za. sind entsprechend breitere Wicklungsfenster 17 bzw. 1ä vorgesehen, so daß die Breite der verbleibenden Stege 194 20, 2,i mit zunehmender Breite der Wicklungsfenster abnimmt. Außerdem ist mit zunehmender Breite der Fenster eine abnehmende Länge vorgesehen. Dadurch tritt eine Vergrößerung der Endmassen 22, 23, 24 auf, wodurch die Frequenzdi -f"terenz der Blechschnitte noch weiterhin -vergrößert wird. Durch Massenverringerung, beispielsweise durch Anbringen von Löchern 25 in den Endmassen, läßt sich die Frequenz noch weiterhin erhöhen.
  • Schichtet man derartige Bleche aufeinander, so erhält man, wie aus Abb.5 ersichtlich., einen Schwinger, der sich äußerlich von einem nur auf eine einzige Frequenz abgestimmten Schwinger nicht unterscheidet. Er hat. sowohl eine .glatte Vorder- als auch Rückseite. Auch liegen die Vorsprünge 7 zur Halterung der Bleche bündig übereinander.
  • Je nach Wahl der Frequenzunterschiede und Dämpfungen der Schwingungen kann man Frequenzkurven erzielen, die über den gesamten Frequenzbereich B etwa gleiche Empfindlichkeit haben oder mehr oder weniger stark ausgeprägte und gegebenenfalls scharf voneinander getrennte Resonanzstellen aufweisen, wie in Abb,.6 und 7 vergleichsweise dargestellt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt, sondern. es sind noch mancherlei Abänderungen und auch andere Ausführungen möglich. Frequenzunterschiede der verschiedenen Blechschnitte lassen sich bei gleicher Außenform nicht für beliebig breite Frequenzbereiche erzielen. Falls es deshalb erwünscht ist, einen aus verschieden abgestimmten Blechen zusammengesetzten Schwinger zu schaffen, der über einen .großen Frequenzbereich arbeitet, kann man auch so vorgehen, daß man den gesamten Frequenzbereich in mehrere Einzelabschnitte unterteilt, innerhalb deren die zugehörigen Blechschnitte gleiche Außenabmessungen aufweisen, während die zu verschiedenen Abschnitten zugehörigen Blechschnitte sich in der Außenabmessung entsprechend unterscheiden.
  • Eine Beeinflussung der Abstimmung läßt sich statt durch Aussparungen auch durch insbesondere quer zur Schwingungsrichtung liegende Einschnitte oder Einkerbungen erzielen. Die Erfindung ist nicht nur auf normale rechteckige Staubschwinger oder Kreisringschwinger, sondern auch auf Schwinger beliebiger Form sinngemäß anwendbar. Wird die unterschiedliche Abstimmung durch verschiedene Materialkonstanten hervorgerufen, so können die Bleche als Ganzes aus verschiedenen Materialien bestehen, oder es können örtliche B"einflus!sungen der Materialkonstanten, beispielsweise durch örtliche Erhitzung, vorgenommen werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zum Senden bzw. Empfangen von Schallwellen eines breiten Frequenzbereiches oder verschiedener benachbarter Frequenzen mittels mehrerer, insbesondere .magnetostriktiver Einzelschwinger, die auf verschiedene Frequenzen abgestimmt sind, .dadurch gekennzeichnet"daß die Elemente, die auf verschiedene Frequenzen abgestimmt sind, einzeln oder gruppenweise zu einem Paket zusammengefügt sind, derart, daß die Elemente gleicher Abstimmung über die gesamte Strahl-, bzw. Empfangsfläche vorzugsweise gleichmäßig verteilt sind. z. Einrichtung nach, Anspruch i, gekennzeichnet durch eine solche Verteilung der Schwingungselemente, daß sich für die verschiedenen Frequenzen senkrecht zur Schichtebene vorgegebene, insbesondere gleiche Richtschärfen ergeben. 3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, mit zur Halterung dienenden Vorsprüngen od. dgl. an den. einzelnen, staMörmig ausgebildeten Schwingungselementen, dadurch gekennzeichnet, daß .sich sowohl die zur Halterung dienenden Teile als auch die strahlenden bzw. empfangenden Flächen, aller Elemente oder einer größeren Anzahl von Schwingungselementen trotz verschiedener .Abstimmung in übereinstimmender Lage befinden, so daß die Elemente in eine gemeinsame Halterung einbringbar sind und dabei eine einheitliche ebene oder gewölbte Strahl-bzw. Empfangsfläche bilden. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß .die Elemente bezüglich Verteilung von Elastizität und Masse so ausgebildet sind, daß sich die Knotenlinie ihrer Schwingung trotz verschiedener Länge der Schwingungselemente in bezug zur strahlenden bzw. empfangenden Fläche in übereinstimmender Lage befindet, so daß für alle Elemente die Halterung in der Knotenlinie angreift. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen i und 3 mit aus Blechlamellen verschiedener Abstimmung aufgebauten stab oder ringförrn.igen Magnetostriktionsschwingern, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche trotz -verschiedener Abstimmung gleiche Länge bzw. Breite haben, während ihre verschiedene Abstimmung durch entsprechend unterschiedliche Anordnung und Gestaltung ihrer Aussparungen und/oder unterschiedliche Materialkonstanten erzielt ist.
DEA2883D 1942-09-11 1942-09-12 Einrichtung zum Senden bzw. Empfangen von Schallwellen Expired DE896169C (de)

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DE896169C true DE896169C (de) 1953-11-09

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DE (1) DE896169C (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1058410B (de) * 1955-07-13 1959-05-27 Bendix Aviat Corp UEbertrager mit Richtwirkung aus einer Gruppierung magnetostriktiver Schwingvorrichtungen
DE1078019B (de) * 1955-02-18 1960-03-17 Kelvin & Hughes Ltd Magnetostriktiver Wandler
DE975872C (de) * 1943-12-31 1962-11-08 Universal Oil Prod Co Herstellung von sphaerischen Kontaktstoffteilchen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE975872C (de) * 1943-12-31 1962-11-08 Universal Oil Prod Co Herstellung von sphaerischen Kontaktstoffteilchen
DE1078019B (de) * 1955-02-18 1960-03-17 Kelvin & Hughes Ltd Magnetostriktiver Wandler
DE1058410B (de) * 1955-07-13 1959-05-27 Bendix Aviat Corp UEbertrager mit Richtwirkung aus einer Gruppierung magnetostriktiver Schwingvorrichtungen

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