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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.
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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.
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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.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen
veranschaulicht.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.