EP1033179A2 - Elektroakustische Wandleranordnung - Google Patents

Elektroakustische Wandleranordnung Download PDF

Info

Publication number
EP1033179A2
EP1033179A2 EP99123728A EP99123728A EP1033179A2 EP 1033179 A2 EP1033179 A2 EP 1033179A2 EP 99123728 A EP99123728 A EP 99123728A EP 99123728 A EP99123728 A EP 99123728A EP 1033179 A2 EP1033179 A2 EP 1033179A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arrangement according
converter arrangement
mass
back mass
ceramic body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP99123728A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1033179A3 (de
EP1033179B1 (de
Inventor
Rainer Busch
Klaus Dettmar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atlas Elektronik GmbH
Original Assignee
STN Atlas Elektronik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by STN Atlas Elektronik GmbH filed Critical STN Atlas Elektronik GmbH
Publication of EP1033179A2 publication Critical patent/EP1033179A2/de
Publication of EP1033179A3 publication Critical patent/EP1033179A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1033179B1 publication Critical patent/EP1033179B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0611—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile
    • B06B1/0618—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements in a pile of piezo- and non-piezoelectric elements, e.g. 'Tonpilz'

Definitions

  • the invention relates to an electroacoustic transducer arrangement for sending and / or receiving sound waves with at least two converter elements in the preamble of claim 1 called genus.
  • Electroacoustic transducer arrangements become active and / or passive acoustic location of watercraft cylindrical or horseshoe-shaped, flat or arched Straps attached and form a cylinder base, one Horseshoe base, a conformal array in which the wearer of the follows the outer shape of the carrier ship, a flat base or a side antenna, a so-called flank array.
  • the location area the electroacoustic transducer arrangement is dependent on the geometric shape of the carrier, it is one Cylinder base 360 ° and is in a conformal array that is in the Ship's bow is arranged a restricted sector. With the flat base or the side antenna becomes a range of almost 180 ° when sending and / or receiving sound waves covered.
  • the transducer elements are mounted on the carrier so that Vibrations and / or longitudinal and bending vibrations of the wearer not be transferred to the transducer element.
  • Transducer elements with a clay mushroom structure are used in the Waterborne sound technology preferably for sending, but also for Receiving sound waves used.
  • the converter element is a mechanical resonant circuit with a front mass, one Back mass and a vibrating arranged in between Ceramic body that acts as a spring.
  • the front mass is on that Water is coupled and transmits the vibrations of the Ceramic body to the surrounding water and vice versa. His Resonance frequency depends on the front and rear mass and the Suspension of the ceramic body.
  • the advantage of one Converter element consists in a very good efficiency in Resonance mode.
  • the transducer elements are single or housed together in a housing with cavity and with the housing mounted on the carrier of the transducer assembly.
  • From DE-PS 31 07 879 is a converter arrangement with many Transducer elements known in a common housing, in which the ceramic body with front and back mass in one swing cylindrical cavity.
  • the back mass of each Transducer element is made of an epoxy resin washer, whose diameter is significantly smaller than the diameter of the Back mass is attached to a plastic base plate.
  • the intermediate disc ensures structure-borne noise decoupling.
  • the front dimensions of all converter elements are on a common one Piston membrane glued from syntactic foam, the vibrating is stored in the housing. Piston membrane and Housings are surrounded by a waterproof sealing compound.
  • the advantage of such a transducer arrangement is that common housing, which significantly reduces the weight the disadvantage in mounting and storage Structure-borne noise decoupling.
  • the washers used there act as a spring, which must be dimensioned so that the Vibration behavior of the transducer elements is not affected. They are also due to their small diameter and the required soft suspension prone to failure.
  • the transducer arrangement comprises at least two transducer elements for sending or receiving sound waves. Switching from Sending on receiving and vice versa is also possible.
  • Each Transducer element has a piezoelectric ceramic body and its own front mass, all converter elements are included their tie rods on a common, specially constructed Back mass firmly mounted.
  • the back mass does not consist of one homogeneous metal plate, but is used as a flexible shaft absorber built up. The vibrations of the individual ceramic bodies spread through their common back mass bending shaft damping and / or absorbing structure not off, so that the transducer elements in their Do not mutually influence vibration behavior.
  • the Transducer elements with their common back mass behave in the case of transmission and reception at least exactly as individually built-up clay mushrooms with conventional front and back mass.
  • the back mass is a flexible absorber with a sandwich structure built up.
  • DE-OS 36 21 318 is a damping layer for flexible shafts and from DE-OS 38 20 491 a composite system known to dampen structure-borne noise. Both layer systems are successfully building a common back mass for insert the ceramic body.
  • the simplest setup for one such back mass is in the advantageous development transducer arrangement according to the invention specified according to claim 2.
  • the thickness of the two metal plates and their intermediate layer Damping material determines the thickness of the back mass and is so low that the entire transducer arrangement, for example with eight converter elements on a cylinder base as stave the same space requirement can be attached as with a classic assembly with clay mushrooms and individual housings.
  • the bending layer and structure-borne sound absorbing intermediate layer according to the advantageous development according to claim 3 elastic or viscoelastic material.
  • the Manufacturing process is particularly economical and simple. Sound absorbing coating compound is placed on one of the metal plates or anti - droning agents, which are used together with the other metal plate forms a constrained covering.
  • Damping material are also others for absorbers in the Water-borne sound technology is an advantage with common materials applicable, e.g. Rubber or Teroson or hard pressed cardboard or damping film.
  • Converter arrangement is a wide margin for the interpretation of the plate thickness and selection of the material for given the back mass, so that the back mass not only after the acoustic conditions is optimally dimensioned, but is also adapted to the space available to the wearer and one robust fastening of the tie rods of the converter elements on the side of the back mass facing away from the carrier according to claim 5 allowed.
  • Ceramic body and front dimensions corresponding to half The wavelength of their resonance frequency determines their number the back mass the extent of the transducer arrangement or Staves and thus the bundling of their directional characteristics.
  • a Transducer arrangement with ceramic bodies of different heights and / or suspension and / or front mass in non-equidistant Arrangement on the common back mass has the advantage of Broadband.
  • the advantage of the further development of the invention Converter arrangement according to claim 9 is that by an elastic overmolding of the ceramic body the range of sent and / or received sound waves to the Location information is adjusted because the resonance curve through the Casting is widened. By casting around the ceramic body Silicone gel will also spread into fashion Cross direction suppressed.
  • the converter elements with their front dimensions and their common back mass and possibly a reflective Final layer are placed in a mold and after the advantageous development of the invention Converter arrangement according to claim 11 with an elastomer, preferably polyurethane, potted watertight.
  • Converter arrangement according to claim 11 with an elastomer, preferably polyurethane, potted watertight.
  • the advantages of such a complete encapsulation consist in that Castings of a metal housing and their processing, one waterproof cover and seals are superfluous that the full cast from plastic to the wave resistance of the Water is adapted that the outer shape is freely selectable and also a flush construction of individual structures Allow transducer arrangements in a row or area. On Cavity with seal is unnecessary because the ceramic body have a vibrating casting.
  • the advantage of the training according to the invention 12 consists of a cascading arrangement of for example four via sockets and plugs assembled transducer arrangements with two each integrated transducer elements, for example are arranged one above the other and a stave one Form the cylinder base.
  • the invention is based on an embodiment of a electroacoustic transducer arrangement for transmission and / or Receiving sound waves with transducer elements like a Clay mushroom described in the drawing.
  • a Back mass 10 On a Back mass 10 are two transducer elements 11, 12 with their piezoelectric ceramic body 13, 13 'and its front mass 14, 14 'made of aluminum with a tie rod 15 under prestress assembled.
  • Each ceramic body 13, 13 ' consists of a stack of ceramic disks 13.1, 13.2, ..., 13.n with center hole, through which the tie rod 15 is inserted for assembly and in a metal plate 101 of the back mass 10 is screwed.
  • the Back mass 10 has a flexible shaft absorber structure.
  • the ceramic body 13 has a casting 16 made of silicone gel.
  • the front mass 14, 14 has the shape of a Metal cylinder 141 with subsequent truncated cone 142, the tapers conically and is flush with the tip of the Ceramic body 13 connects.
  • a watertight full encapsulation 17 made of polyurethane encloses the transducer arrangement and gives it the outer shape. Means to attach the transducer assembly their back on a support are not shown as they individually integrated into the full cast 17 for each support can be.
  • a plug 18 and a socket 19 Located on opposite sides of the transducer assembly a plug 18 and a socket 19, the Wiring leads for the converter elements 11, 12 are. Your number of contacts depends on the Use case of the converter arrangement. Eight contacts are for a stave structure with four transducer arrangements and two each Transducer elements, one above the other via plug and socket are plugged in for transmit and / or receive signals each Transducer element needed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
  • Audible-Bandwidth Dynamoelectric Transducers Other Than Pickups (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)

Abstract

Mehrere Wandlerelemente aus piezoelektrischen Keramikkörpern (13) mit Front- (14) und Rückmasse (10) nach Art eines Tonpilzes werden als Wandleranordnung zusammen auf einenTräger montiert. Um eine federnde Verbindung zwischen Träger und Front- und/oder Rückmasse des Wandlerelements zu vermeiden, weisen alle Wandlerelemente erfindungsgemäß eine gemeinsame Rückmasse mit einem Biegewellenabsorberaufbau (101,102,103) auf, die fest mit dem Träger mechanisch verbunden ist. Der Keramikkörper (13) besteht aus dünnen Keramikscheiben und gewährleistet eine Leistungsanpassung an die speisende Spannungsquelle ohne Anpaßtransformator. Durch einen Vollumguß (17) aus Elastomer ist die Wandleranordnung wasserdicht. Die erfindungsgemäße Wandleranordnung ist mit Vorteil vorzugsweise über Steckverbindungen (18,19) als Stave für eine Zylinderbasis eine Hufeisenbasis oder ebene Basis zum Senden und/oder Empfangen von Schallwellen einsetzbar. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine elektroakustische Wandleranordnung zum Senden und/oder Empfangen von Schallwellen mit mindestens zwei Wandlerelementen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung.
Elektroakustische Wandleranordnungen werden zur aktiven und/oder passiven akustischen Ortung von Wasserfahrzeugen auf zylinderförmigen oder hufeisenförmigen, ebenen oder gewölbten Trägern befestigt und bilden eine Zylinderbasis, eine Hufeisenbasis, ein Conformal Array, bei dem der Träger der äußeren Form des Trägerschiffs folgt, eine ebene Basis oder eine Seitenantenne, ein sog. Flank-Array. Der Ortungsbereich der elektroakustischen Wandleranordnung ist abhängig von der geometrischen Form des Trägers, er beträgt bei einer Zylinderbasis 360° und ist bei einem Conformal Array, das im Schiffsbug angeordnet ist, ein eingeschränkter Sektor. Mit der ebenen Basis oder der Seitenantenne wird ein Bereich von nahezu 180° beim Senden und/oder Empfangen von Schallwellen abgedeckt.
Die Wandlerelemente werden auf dem Träger so montiert, daß Vibrationen und/oder Längs- und Biegeschwingungen des Trägers nicht auf das Wandlerelement übertragen werden.
Wandlerelemente mit Tonpilzaufbau werden in der Wasserschalltechnik vorzugsweise zum Senden, aber auch zum Empfangen von Schallwellen verwendet. Das Wandlerelement ist ein mechanischer Schwingkreis mit einer Frontmasse, einer Rückmasse und einem dazwischen angeordneten, schwingenden Keramikkörper, der als Feder wirkt. Die Frontmasse ist an das Wasser angekoppelt und überträgt die Schwingungen des Keramikkörpers an das umgebende Wasser und umgekehrt. Seine Resonanzfrequenz ist abhängig von Front- und Rückmasse und der Federung des Keramikkörpers. Der Vorteil eines solchen Wandlerelements besteht in einem sehr guten Wirkungsgrad im Resonanzbetrieb. Die Wandlerelemente sind einzeln oder gemeinsam in einem Gehäuse mit Hohlraum untergebracht und mit dem Gehäuse auf den Träger der Wandleranordnung montiert.
Zur Körperschallentkopplung zwischen Wandlerelement und Gehäuse bzw. Träger werden in der DE-PS 17 62 258 Front- und Rückmasse zwischen zwei Federelementen im Gehäuse gehalten. Ihre Federungen und die Front- und Rückmasse sind so dimensioniert, daß eine Körperschallentkopplung zwischen Wandlerelement und Gehäuse erzielt wird, so daß das Gehäuse kraftschlüssig auf dem Träger befestigt werden kann. Der Vorteil einer solchen Wandleranordnung besteht in der robusten Befestigung des Gehäuses, der Nachteil in der Vielzahl der Gehäuse, da jedes einzelne Wandlerelement ein eigenes Gehäuse benötigt, wodurch die gesamte Wandleranordnung ein hohes Eigengewicht erreicht. Außerdem ist von Nachteil, daß jedes einzelne Gehäuse maßhaltig auf dem Träger montiert werden muß, so daß der Fertigungsaufwand sehr hoch ist.
Aus der DE-PS 31 07 879 ist eine Wandleranordnung mit vielen Wandlerelementen in einem gemeinsamen Gehäuse bekannt, bei dem die Keramikkörper mit Front- und Rückmasse in einem zylindrischen Hohlraum schwingen. Die Rückmasse jedes Wandlerelements ist über eine Zwischenscheibe aus Epoxytharz, deren Durchmesser wesentlich kleiner als der Durchmesser der Rückmasse ist, auf einer Grundplatte aus Kunststoff befestigt. Die Zwischenscheibe sorgt für eine Körperschallentkopplung. Die Frontmassen aller Wandlerelemente sind auf eine gemeinsame Kolbenmembran aus syntaktischem Schaum geklebt, die schwingungsfähig im Gehäuse gelagert ist. Kolbenmenbran und Gehäuse sind mit einer wasserdichten Vergußmasse umgeben. Der Vorteil einer solchen Wandleranordnung besteht in dem gemeinsamen Gehäuse, wodurch das Gewicht wesentlich reduziert wird, der Nachteil in der Befestigung und Lagerung zur Körperschallentkopplung. Die dort verwendeten Zwischenscheiben wirken als Feder, die so dimensioniert werden müssen, daß das Schwingverhalten der Wandlerelemente nicht beeinflußt wird. Außerdem sind sie aufgrund ihres geringen Durchmessers und der geforderten weichen Federung störanfällig.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektroakustische Wandleranordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei der in einem gemeinsamen Gehäuse mehrere Wandlerelemente nach Art eines Tonpilzes ohne Federelemente angeordnet sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.
Die Wandleranordnung umfaßt mindestens zwei Wandlerelemente zum Senden oder Empfangen von Schallwellen. Ein Umschalten von Senden auf Empfangen und umgekehrt ist auch möglich. Jedes Wandlerelement weist einen piezoelektrischen Keramikkörper und eine eigene Frontmasse auf, alle Wandlerelemente sind mit ihren Zugankern auf einer gemeinsamen, speziell aufgebauten Rückmasse fest montiert. Die Rückmasse besteht nicht aus einer homogenen Metallplatte, sondern ist als Biegewellenabsorber aufgebaut. Die Schwingungen der einzelnen Keramikkörper breiten sich in der gemeinsamen Rückmasse durch ihren biegewellendämpfenden und/oder -absorbierenden Aufbau nicht aus, so daß sich die Wandlerelemente in ihrem Schwingungsverhalten nicht gegenseitig beeinflussen. Die Wandlerelemente mit ihrer gemeinsamen Rückmasse verhalten sich im Sende- und Empfangsfall mindestens genau so wie einzeln aufgebaute Tonpilze mit konventioneller Front- und Rückmasse. Abgesehen von der Entkopplung der Wandlerelemente werden auch Vibrationen des Trägers, auf dem die Wandleranordnung befestigt ist, nicht auf die Keramikkörper und Frontmassen der Wandlerelemente übertragen, da sie durch das Dämpfungsverhalten der Rückmasse absorbiert werden, so daß eine hohe Körperschallentkopplung erzielt wird.
Die Rückmasse ist als Biegeabsorber mit Sandwichstruktur aufgebaut. Aus der DE-OS 36 21 318 ist eine Dämpfungsschicht für Biegewellen und aus der DE-OS 38 20 491 ein Verbundsystem zum Dämpfen von Körperschall bekannt. Beide Schichtsysteme sind mit Erfolg als Aufbau für eine gemeinsame Rückmasse für die Keramikkörper einzusetzen. Der einfachste Aufbau für eine solche Rückmasse ist in der vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Wandleranordnung nach Anspruch 2 angegeben. Die Dicke der zwei Metallplatten und ihre Zwischenschicht aus Dämpfungsmaterial bestimmt die Dicke der Rückmasse und ist so gering, daß die gesamte Wandleranordnung beispielsweise mit acht Wandlerelementen auf einer Zylinderbasis als Stave bei gleichem Platzbedarf befestigt werden kann, wie bei einer klassischen Bestückung mit Tonpilzen und Einzelgehäusen. Die biegewellen- und körperschallverzehrende Zwischenschicht wird gemäß der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 3 aus elastischem oder viskoelastischem Material hergestellt. Der Herstellungsprozeß ist besonders kostensparend und einfach. Auf eine der Metallplatten wird Schallschlucküberzugsmasse oder Entdröhnungsmittel aufgespachtelt, die zusammen mit der anderen Metallplatte einen eingezwängten Belag bildet. Als Dämpfungsmaterial sind aber auch andere für Absorber in der Wasserschalltechnik übliche Materialien mit Vorteil einsetzbar, wie z.B. Gummi oder Teroson oder Hartpreßpappe oder Dämpfungsfolie.
Die Dimensionierung von Tonpilzen ist auf Seite 316, 317 im Kapitel XIV, Schwingkreis und schwingender Massenpunkt, in dem Lehrbuch "Die Grundlagen der Akustik" von E. Skudrzik, Wien, Springer-Verlag, 1954, beschrieben. Abhängig von der Sende- und/oder Empfangsfrequenz werden Frontmassen, Federung des Keramikkörpers und seine Höhe sowie die gemeinsame Rückmasse dimensioniert. Mit der vorteilhaften Weiterbildung der Wandleranordnung nach Anspruch 4 ist ein breiter Spielraum für die Auslegung der Plattendicke und Auswahl des Materials für die Rückmasse gegeben, so daß die Rückmasse nicht nur nach den akustischen Gegebenheiten optimal dimensioniert wird, sondern auch an das Platzangebot des Trägers angepaßt wird und eine robuste Befestigung der Zuganker der Wandlerelemente auf der dem Träger abgewandten Seite der Rückmasse gemäß Anspruch 5 gestattet. Bei einer Wahl der Abstände gleich aufgebauter Keramikkörper und Frontmassen entsprechend der halben Wellenlänge ihrer Resonanzfrequenz bestimmt ihre Anzahl auf der Rückmasse die Ausdehnung der Wandleranordnung oder des Staves und somit die Bündelung ihrer Richtcharakteristik. Eine Wandleranordnung mit Keramikkörpern unterschiedlicher Höhe und/oder Federung und/oder Frontmasse in nicht äquidistanter Anordnung auf der gemeinsamen Rückmasse hat den Vorteil der Breitbandigkeit.
Bei gleichem Aufbau der einzelnen Wandlerelemente gemäß den vorteilhaften Weiterbildungen der Wandleranordnung nach den Ansprüchen 6, 7 und 8 erfolgt eine Abstimmung auf die gleiche Sende- und/oder Empfangsfrequenz und der Wirkungsgrad wird erhöht. Der Vorteil eines Keramikkörpers aus vielen dünnen Keramikscheiben besteht darin, daß ein Abgleich an die geforderte Sende-/Empfangsfrequenz, die durch die Höhe und Federung des Keramikkörpers und die Frontmasse bestimmt ist, leicht möglich ist. Außerdem besteht der Vorteil einer Anpassung an den Innenwiderstand einer speisenden Spannungsquelle, da der elektrische Wirkwiderstand eines aus vielen dünnen Keramikscheiben aufgebauten Keramikkörpers kleiner als bei einem gleich hohen Keramikkörper aus wenigen dicken Keramikklötzen ist. Auf einen Ausgangstransformator für die Wandlerelemente kann durch die Leistungsanpassung verzichtet werden. Es werden nicht nur Platz, Gewicht und Material gespart, sondern auch der Wirkungsgrad der Wandleranordnung erhöht und durch die Formgebung der Frontmasse zusätzlich eine rückwärtige Abstrahlung von Schallwellen vermieden. Um eine maximale Schalleistung zu erzielen, muß der Strahlungswiderstand an den Wirkwiderstand der Wandlerelemente angepaßt werden. Der Strahlungswiderstand ist abhängig vom Massenverhältnis aller Frontmassen zur gemeinsamen Rückmasse. Als Material für die Frontmassen ist Aluminium besonders günstig und ein Massenverhältnis von mehr als 1 : 3 zu erzielen.
Bei einer Anordnung vieler Wandlerelemente auf einer gemeinsamen Rückmasse ist es auch möglich, die Frontmassen sämtlicher Wandlerelemente mit einer gemeinsamen Membran mechanisch zu verbinden, wodurch eine Richtcharakteristik mit geringen Nebenpegeln erzielt wird.
Der Vorteil der Weiterbildung der erfindungsgemäßen Wandleranordnung nach Anspruch 9 besteht darin, daß durch einen elastischen Umguß des Keramikkörpers die Bandbreite der gesendeten und/oder empfangenen Schallwellen an die Ortungsangabe angepaßt wird, da die Resonanzkurve durch den Umguß verbreitert wird. Durch den Umguß der Keramikkörper mit Silikongel wird außerdem eine Ausbreitung von Moden in Querrichtung unterdrückt.
Durch eine rückwärtige Beschichtung der Rückmasse mit den im Anspruch 10 genannten Reflektormaterialien wird im Empfangsfall das Vor-/Rückverhältnis der Wandleranordnung verbessert, da von hinten einfallender Schall nicht zu den Wandlerelementen gelangt, sondern reflektiert wird.
Die Wandlerelemente mit ihren Frontmassen und ihrer gemeinsamen Rückmasse und ggf. einer reflektierenden Abschlußschicht werden in eine Gußform gelegt und nach der vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Wandleranordnung nach Anspruch 11 mit einem Elastomer, vorzugsweise Polyurethan, wasserdicht vergossen. Die Vorteile eines solchen kompletten Vollumgusses bestehen darin, daß Formgußteile eines Metallgehäuses und ihre Bearbeitung, eine wasserdichte Abdeckung und Dichtungen überflüssig sind, daß der Vollumguß aus Kunststoff an den Wellenwiderstand des Wassers angepaßt ist, daß die äußere Form frei wählbar ist und auch einen bündig aneinanderschließenden Aufbau von einzelnen Wandleranordnungen in einer Reihe oder Fläche ermöglichen. Ein Hohlraum mit Dichtung erübrigt sich, da die Keramikkörper einen schwingungsfähigen Umguß aufweisen.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Weiterbildung nach Anspruch 12 besteht in einer kaskadierenden Anordnung von beispielsweise vier über Buchsen und Stecker zusammengesteckten Wandleranordnungen mit je zwei intergrierten Wandlerelementen, die beispielsweise übereinander angeordnet sind und einen Stave einer Zylinderbasis bilden. Durch geschickte Verdrahtung der Anschlußleitungen mit achtpoligen Buchsen und Steckern ist der Vorteil gegeben, daß die Wandleranordnungen in beliebiger Reihenfolge zusammensteckbar sind und der elektrische Anschluß jedes Wandlerelemente einzeln herausgeführt ist, wobei ein Kabelbaum mit acht Anschlußleitungen nicht benötigt wird. Die Verdrahtung eines einzigen Steckers gewährleistet einen störungsfreien Betrieb für eine getrennte elektrische Ansteuerung jedes Wandlerelements und eine Verarbeitung ihrer Sende- oder Empfangssignale zu Richtcharakteristiken.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels für eine elektroakustische Wandleranordnung zum Senden und/oder Empfangen von Schallwellen mit Wandlerelementen nach Art eines Tonpilzes in der Zeichnung näher beschrieben. Auf einer Rückmasse 10 sind zwei Wandlerelemente 11, 12 mit ihrem piezoelektrischen Keramikkörper 13, 13' und ihrer Frontmasse 14, 14' aus Aluminium mit einem Zuganker 15 unter Vorspannung montiert. Jeder Keramikkörper 13, 13' besteht aus einem Stapel von Keramikscheiben 13.1, 13.2, ..., 13.n mit Mittelloch, durch das der Zuganker 15 für die Montage gesteckt wird und in eine Metallplatte 101 der Rückmasse 10 geschraubt wird. Die Rückmasse 10 weist einen Biegewellenabsorberaufbau auf. Zwischen zwei Metallplatten 101, 102 aus Stahl befindet sich eine Zwischenschicht 103 aus Dämpfungsmaterial, die einen eingezwängten Belag bildet. Auf die Rückmasse 10 ist eine als Reflektor wirkende Abschlußschicht 104 aus syntaktischem Schaum aufgebracht. Der Keramikkörper 13 weist einen Umguß 16 aus Silikongel auf. Die Frontmasse 14, 14' hat die Form eines Metallzylinders 141 mit anschließendem Kegelstumpf 142, der sich konisch verjüngt und mit seiner Spitze bündig an den Keramikkörper 13 anschließt. Ein wasserdichter Vollumguß 17 aus Polyurethan umschließt die Wandleranordnung und gibt ihr die äußere Form. Mittel zum befestigen der Wandleranordnung an ihrer Rückseite an einem Träger sind nicht gezeigt, da sie individuell für jeden Träger in den Vollumguß 17 intergriert werden können.
An gegenüberliegenden Seiten der Wandleranordnung befindet sich ein Stecker 18 und eine Buchse 19, die mit Anschlußleitungen für die Wandlerelemente 11, 12 verdrahtet sind. Ihre Anzahl an Kontakten richtet sich nach dem Anwendungsfall der Wandleranordnung. Acht Kontakte werden für einen Staveaufbau mit vier Wandleranordnungen und je zwei Wandlerelementen, die über Stecker und Buchse übereinander gesteckt sind, für Sende- und/oder Empfangssignale jedes Wandlerelements benötigt.

Claims (12)

  1. Elektroakustische Wandleranordnung zum Senden und/oder Empfangen von Schallwellen mit mindestens zwei Wandlerelementen nach Art eines Tonpilzes mit piezoelektrischem Keramikkörper und Front- und Rückmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerelemente (11, 12) mit separaten Frontmassen (14, 14') und einer gemeinsamen Rückmasse (10) ausgestattet sind und daß die Rückmasse (10) einen Biegewellenabsorberaufbau aufweist.
  2. Wandleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückmasse als Verbundsystem mit mindestens zwei Metallplatten (101, 102) und einer Zwischenschicht (103) aus Dämpfungsmaterial mit hohem inneren Verlustfaktor aufgebaut ist.
  3. Wandleranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (103) aus einem viskoelastischen oder elastischen Material besteht.
  4. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatten (101, 102) aus gleichem oder unterschiedlichem Metall hergestellt sind und Aluminium oder Stahl oder Messing verwendet wird.
  5. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikkörper (13, 13') auf der Rückmasse (10) in Abständen mit ihren Zugankern (15) festgeschraubt sind.
  6. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß aufgestapelte Keramikscheiben (13.1, 13.2, ..., 13.n) den Keramikkörper (13, 13') bilden.
  7. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metallzylinder (142) mit einem sich verjüngenden, bündig an den Keramikkörper (13, 13') anschließenden Kegelstumpf (141) die Frontmasse (14, 14') bildet.
  8. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontmassen (14, 14') aus Aluminium hergestellt ist.
  9. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkörper (13, 13') einen Umguß (16, 16'), vorzugsweise aus Silikongel, aufweist.
  10. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite der Rückmasse (10) eine Abschlußschicht (104) aus Kunststoffschaum oder Hartschaum oder syntaktischem Schaum oder Metallschaum aufgebracht ist.
  11. Wandleranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerelemente (11, 12) mit gemeinsamer Rückmasse (10) und Abschlußschicht (104) in einen wasserdichten Vollumguß (17) eingebettet sind und der Vollumguß (17) aus Elastomer, vorzugsweise Polyurethan, ihre äußere Form bildet.
  12. Wandleranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Vollumguß (17) Anschlußleitungen, Stecker (18) und Buchsen (19) integriert sind.
EP19990123728 1999-03-04 1999-11-30 Elektroakustische Wandleranordnung Expired - Lifetime EP1033179B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999109485 DE19909485C1 (de) 1999-03-04 1999-03-04 Elektroakustische Wandleranordnung
DE19909485 1999-03-04

Publications (3)

Publication Number Publication Date
EP1033179A2 true EP1033179A2 (de) 2000-09-06
EP1033179A3 EP1033179A3 (de) 2001-10-17
EP1033179B1 EP1033179B1 (de) 2008-01-02

Family

ID=7899676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19990123728 Expired - Lifetime EP1033179B1 (de) 1999-03-04 1999-11-30 Elektroakustische Wandleranordnung

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1033179B1 (de)
DE (1) DE19909485C1 (de)
DK (1) DK1033179T3 (de)
NO (1) NO316349B1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10337172A1 (de) * 2003-08-13 2005-03-10 Pore M Gmbh Gehäuse für tongebende elektroakustischen Komponenten, insbesondere Lautsprecher
DE102010056119B4 (de) 2010-12-23 2015-02-05 Atlas Elektronik Gmbh Akustische Unterwasserantenne, U-Boot mit derartiger Antenne sowie Verfahren zum Peilen, Orten und/oder Klassifizieren eines Ziels mittels einer derartigen Antenne

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3525071A (en) * 1968-04-10 1970-08-18 Dynamics Corp America Electroacoustic transducer
US4068209A (en) * 1974-11-08 1978-01-10 Thomson-Csf Electroacoustic transducer for deep submersion
DE3107878A1 (de) * 1981-03-02 1982-09-16 Honeywell-Elac-Nautik Gmbh, 2300 Kiel Unterwasser-schallwandler
DE3820491A1 (de) * 1988-06-16 1995-05-04 Atlas Elektronik Gmbh Körperschalldämpfendes Verbundsystem

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3621318A1 (de) * 1986-06-26 1988-01-07 Krupp Gmbh Daempfungsschicht
DE3812244C1 (de) * 1988-04-13 1989-11-09 Honeywell-Elac-Nautik Gmbh, 2300 Kiel, De
US5515342A (en) * 1988-12-22 1996-05-07 Martin Marietta Corporation Dual frequency sonar transducer assembly

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3525071A (en) * 1968-04-10 1970-08-18 Dynamics Corp America Electroacoustic transducer
US4068209A (en) * 1974-11-08 1978-01-10 Thomson-Csf Electroacoustic transducer for deep submersion
DE3107878A1 (de) * 1981-03-02 1982-09-16 Honeywell-Elac-Nautik Gmbh, 2300 Kiel Unterwasser-schallwandler
DE3820491A1 (de) * 1988-06-16 1995-05-04 Atlas Elektronik Gmbh Körperschalldämpfendes Verbundsystem

Also Published As

Publication number Publication date
DK1033179T3 (da) 2008-03-10
EP1033179A3 (de) 2001-10-17
DE19909485C1 (de) 2000-11-30
NO20001048L (no) 2000-09-05
NO20001048D0 (no) 2000-03-01
NO316349B1 (no) 2004-01-12
EP1033179B1 (de) 2008-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0654953B1 (de) Elektroakustische Wandleranordnung
DE19922148C2 (de) Piezoelektrisches akustisches Bauteil
EP0154706A2 (de) Piezoelektrischer Luft-Ultraschallwandler mit Breitbandcharakteristik
EP0116823A1 (de) Ultraschallwandler
DE102011005292A1 (de) Akustischer Wandler zum Erzeugen und/oder Empfangen von Schallwellen und Verfahren zum Herstellen eines bewegbaren Elementes für einen akustischen Wandler
EP2200017A2 (de) Unterwasserantenne
DE3423193C2 (de)
DE19909485C1 (de) Elektroakustische Wandleranordnung
EP1774509B1 (de) Elektroakustische wandleranordnung für unterwasserantennen
EP2210125B1 (de) Unterwasserantenne
DE3642747C2 (de)
DE19743096C1 (de) Sendeantenne für eine Sonaranlage
EP2480345A2 (de) Elektroakustischer wandler, insbesondere sendewandler
EP0927987A2 (de) Schallwandlersystem
DE102006060795B3 (de) Unterwasserantenne
EP1624445B1 (de) Elektroakustische Sendeantenne
EP2480346B1 (de) Elektroakustischer wandler
WO2004105176A2 (de) Unterwasserantenne mit elektroakustischen, in einem verguss eingebettet wandlern
EP2771133B1 (de) Elektroakustischer wandler
DE10209380B4 (de) Stoßwellenwandler
EP2311391B1 (de) Elektro-akustischer Wandler
DE3419256A1 (de) Elektrisch-akustische wandlereinrichtung
US5898642A (en) Sonar antenna
EP2351145B1 (de) Unterwasserantenne
EP2480913A1 (de) Elektroakustischer wandler

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): DK FR GB IT

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

PUAL Search report despatched

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

17P Request for examination filed

Effective date: 20020301

AKX Designation fees paid

Free format text: DK FR GB IT

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8566

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ATLAS ELEKTRONIK GMBH

17Q First examination report despatched

Effective date: 20060215

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DK FR GB IT

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20080206

REG Reference to a national code

Ref country code: DK

Ref legal event code: T3

ET Fr: translation filed
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20081003

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Payment date: 20101122

Year of fee payment: 12

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DK

Payment date: 20111118

Year of fee payment: 13

REG Reference to a national code

Ref country code: DK

Ref legal event code: EBP

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20121130

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20121130

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 17

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20151118

Year of fee payment: 17

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20151119

Year of fee payment: 17

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20161130

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20170731

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20161130

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20161130