EP1039445A2 - Einrichtung zur Erzeugung von Schallwellen mit vorgegebener Schallkeule - Google Patents

Einrichtung zur Erzeugung von Schallwellen mit vorgegebener Schallkeule Download PDF

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EP1039445A2
EP1039445A2 EP00105222A EP00105222A EP1039445A2 EP 1039445 A2 EP1039445 A2 EP 1039445A2 EP 00105222 A EP00105222 A EP 00105222A EP 00105222 A EP00105222 A EP 00105222A EP 1039445 A2 EP1039445 A2 EP 1039445A2
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EP
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sound
diffuser
ultrasonic transducer
transducer
lobe
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EP00105222A
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Thomas Prof. Kölpin
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Original Assignee
Siemens AG
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for generating sound waves with a predetermined Sonic club.
  • Ultrasonic proximity switches are used in automation technology mainly for contactless detection of presence or the distance of objects.
  • the barrier or echo delay method is used for the measurement task Use.
  • an ultrasound transmitter transmits Signals from the direct path to an ultrasound receiver reach.
  • the object to be detected interrupts the sound path and is thus detected.
  • the echo delay method on the other hand, the object reflected is to be reflected Ultrasonic echo received and from the signal runtime the distance of the object between sending and receiving determined.
  • the key components for both processes are the ultrasonic transducers. They are used to implement electrical Signals in sound waves and when received for implementation used by sound waves in electrical signals. At Devices based on the echo delay method are often one and the same Transducers used alternately for sending and receiving. This reduces the technical outlay on equipment, but also set a minimum distance below that because of the inevitable Transducer decay after the transmission cycle no measurements are possible.
  • Astigmatic converters are used in the industrial field sharp converters in significantly smaller numbers needed; in addition, their manufacture usually requires higher ones Material and technology expenditure. Are astigmatic converters This is significantly more expensive than straight-line converters.
  • the invention has for its object a simple and cost-effectively feasible method for generating Specify sound waves with a given sound lobe.
  • the further one The task is to create a corresponding one Device for generating sound waves with a predetermined Sonic club.
  • the first-mentioned object is achieved in that by means of a Ultrasonic transducer sound waves with rotationally symmetrical Sound lobe are generated and in the direction of sound propagation within the Fresnel zone of the ultrasonic transducer at least one diffuser is positioned.
  • Another advantageous embodiment is when the diffuser is and is carried out in a rotationally symmetrical form Center of symmetry on the symmetry axis of the ultrasonic transducer is positioned. This makes it very easy almost rotationally symmetrical widened sound lobes to reach.
  • the inventive device for generating sound waves with a given sound beam is achieved with an ultrasonic transducer, the sound waves with narrower, rotationally symmetrical Sonic beam generated, and with at least one Scattering body that is within the direction of sound propagation the Fresnel zone of the ultrasonic transducer is positioned.
  • the 1 shows a device for generating according to the invention represented by sound waves with astigmatic sound lobe, which is known to have a wide and horizontal plane has a narrow dimension in the vertical plane.
  • she consists from a sharp ultrasonic transducer with the Transducer surface 1, which is held in a transducer housing 2 is.
  • the distance 3 is preferably in the middle and parallel to transducer surface 1, i.e. perpendicular to the direction of sound propagation, a rod-shaped diffuser 4.
  • the distance 3 is advantageously within the Fresnel zone of the ultrasonic transducer W and is in particular less than five sound wavelengths.
  • FIG. 2 shows as a reference the measured sound lobe of a directional sharp one Ultrasonic transducer in polar coordinates without a diffuser is used.
  • the sound club can be spatial are assumed to be approximately rotationally symmetrical.
  • the detection of objects is approximately only in the angular range the strong main lobe 5 possible.
  • FIG. 3 shows the influence of a diffuser 4 on the sound beam in the FIG. 3.
  • a diffuser 4 on the sound beam in the FIG. 3 shows the plane perpendicular to its longitudinal extent. Outside the main lobe 5 exist side lobes 6, which are a detection allow objects even in these angular ranges.
  • the device according to FIG. 1 is the diffuser as a wire bracket 7 realized (see FIG 5). He gets through his side legs 9 in receiving pockets 8 of the converter housing 2 preferably in the center and held parallel to the transducer surface 1.
  • the desired spatial position of the astigmatic sound lobe is by turning the converter housing 2 parallel in the plane adjustable to transducer surface 1.
  • Form and distribution of the Side lobes are by the length of the side legs 9 of the Wire bracket 7 and its cross section affected.
  • FIG. 6 shows an advantageous variant of the configuration shown, in which several arranged in parallel as a diffuser Wire hanger 7 are used, which in accordance provided receiving pockets 8 of the converter housing 2 held become.
  • this arrangement are shape and distribution the side lobes can be influenced even more than in the previous one
  • the scattering body as a rod-shaped trapezoid 10 - in the extreme case also as a cuboid is attached to the converter housing 2 or also be an integral part of the transducer surface 1 can.
  • the shape and distribution of the side lobes are determined by the Cross-sectional and length dimensions of the trapezoid 10 are affected.
  • FIG. 8 shows an arrangement according to the invention for generation shown approximately rotationally symmetrical sound lobes. It consists of a high-precision ultrasonic transducer W. the transducer surface 1, which is held in a transducer housing 2 is. At a distance of 3 is in the middle of the transducer surface 1 a spherical scattering body 11. The distance is advantageously within the Fresnel zone of the ultrasonic transducer and is in particular less than five sound wavelengths.
  • the scatter body 11 causes a rotationally symmetrical Widening of the ultrasound transducer’s sharp sound beam.
  • the shape and distribution of the side lobes are determined by the Cross section of the spherical diffuser 11 and its distance 3 affects the transducer surface 1.
  • FIG. 9 shows an advantageous embodiment of the device 8, in which the spherical scattering body 11 with a Support rod 12 is held on the transducer surface 1, wherein the support rod 12 parallel to the direction of sound propagation runs.
  • the arrangement from support rod 12 and diffuser 11 at connection point 13 has a high acoustic impedance. Then this is the Case when considering this arrangement the material and mass ratios just an integer Multiples of half the sound wavelength.
  • FIGS. 5 and 6 show a further device according to the invention for Generation of approximately rotationally symmetrical expanded Sound clubs shown.
  • the wire clips 7 run parallel to the transducer surface 1 and intersect in a common plane at point 14 center of the transducer surface 1. Shape and distribution of the side lobes are by number and cross section of the wire bracket 7th and their distance 3 from the transducer surface 1 influenced.
  • the wire bracket can 7 advantageously also retrofit to converter housing 2, if with one and the same basic version of ultrasonic transducers both device variants with straightforward as well as with expanded sound lobes should.
  • the side legs 9 of the Wire bracket can be used.
  • the side legs of the wire bracket 7 advantageously also with Molded parts 15 are provided, the one on the inside have radius 16 matched to the converter housing. This Moldings 15 are e.g. by gluing with the converter housing 2 connected. By twisted compared to the representation of FIG 11 Attachment of the molded parts 15 to the side legs 9 and adjustment of the length of the wire bracket 7 can this accordingly 6 also attached to the converter housing 2 off-center become.
  • the rotationally symmetrical Scattering body in the form of a truncated cone 17 or cylinder 18 hat and centered on the transducer surface 1 of the sharp Ultrasonic transducer is attached or an integral part the transducer surface is 1. Shape and distribution the side lobes are due to the cross-sectional and length dimensions of the truncated cone 17 or cylinder 18 can be influenced.

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Abstract

Erfindungsgemäß werden Schallwellen mit vorgegebener Schallkeule erzeugt, indem mittels eines richtscharfen Ultraschallwandlers (W) Schallwellen mit rotationssymmetrischer Schallkeule erzeugt werden und in der Schallausbreitungsrichtung innerhalb der Fresnel-Zone ein Streukörper (4,7,10,11,17,18) positioniert wird. Hierzu ist eine entsprechende Einrichtung, z.B. gemäß FIG 1 vorgesehen. Die Streukörper sind unterschiedlich ausgeführt, um astigmatische Schallkeulen oder rotationssymmetrische, aufgeweitete Schallkeulen zu erzeugen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung von Schallwellen mit vorgegebener Schallkeule.
Ultraschall-Näherungsschalter werden in der Automatisierungstechnik hauptsächlich zur berührungslosen Erfassung der Anwesenheit oder des Abstandes von Objekten eingesetzt. Je nach Meßaufgabe finden das Schranken- oder Echolaufzeitverfahren Verwendung. Beim Schrankenverfahren sendet ein Ultrschallsender Signale aus, die auf direktem Weg zu einem Ultraschallempfänger gelangen. Der zu erfassende Gegenstand unterbricht den Schallweg und wird damit detektiert. Beim Echolaufzeitverfahren wird dagegen das vom zu erfassenden Gegenstand reflektierte Ultraschallecho empfangen und aus der Signallaufzeit zwischen Aussendung und Empfang die Entfernung des Gegenstands ermittelt.
Schlüsselbauelemente für beide Verfahren sind die Ultraschall-Wandler. Sie werden im Sendefall zur Umsetzung elektrischer Signale in Schallwellen und im Empfangsfall zur Umsetzung von Schallwellen in elektrische Signale benutzt. Bei Geräten nach dem Echolaufzeitverfahren wird oft ein und derselbe Wandler abwechselnd für Sendung und Empfang verwendet. Damit wird der gerätetechnische Aufwand verringert, aber auch ein Mindestabstand festgelegt, unterhalb dem wegen der unvermeidlichen Ausschwingvorgänge des Wandlers nach dem Sendezyklus keine Messungen möglich sind.
Ultraschallwandler gibt es in unterschiedlichen technischen Ausgestaltungen. Aus der DE 25 41 492 B2 ist ein richtscharfer Wandler bekannt, der durch seine schmale, weitgehend rotationssymmetrische Schallkeule eine gute Unterscheidung des zu erfassenden Gegenstandes von seitlich benachbarten Objekten erlaubt. Insbesondere für Überwachungsaufgaben werden aber auch Wandler mit breiterer Schallkeule benötigt, um Objekte zu erfassen, bei denen der Ort des Erscheinens nicht zwangsläufig vorgegeben ist. Neben der rotationssymmetrischen Schallkeule größerer Breite sind dabei besonders astigmatische Schallkeulenformen interessant, die z.B. in der horizontalen Ebene eine breite, in der vertikalen Ebene dagegen eine schmale Ausdehnung haben. Ihr typischer Einsatz liegt in der Erfassung von Personen, die in den Gefährdungsbereich von Robotern oder selbstfahrenden Transportfahrzeugen eindringen. Für diese Aufgaben wurden spezielle Wandler gemäß EP 0 425 716 A1 entwickelt.
Astigmatische Wandler werden im industriellen Bereich gegenüber richtscharfen Wandlern in deutlich geringeren Stückzahlen benötigt; außerdem erfordert ihre Fertigung meist höheren Material- und Technologieaufwand. Astigmatische Wandler sind damit gegenüber richtscharfen Wandlern wesentlich teurer.
Für bestimmte Anwendungsfälle besteht außerdem ein Bedarf zur Erzeugung von Schallwellen mit rotationssymmetrischer Schallkeule mit vorgegebener Breite.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstig realisierbares Verfahren zur Erzeugung von Schallwellen mit vorgegebener Schallkeule anzugeben. Die weitere Aufgabe besteht in der Schaffung einer entsprechenden Einrichtung zur Erzeugung von Schallwellen mit vorgegebener Schallkeule.
Die erstgenannte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mittels eines Ultraschallwandlers Schallwellen mit rotationssymmetrischer Schallkeule erzeugt werden und in der Schallausbreitungsrichtung innerhalb der Fresnel-Zone des Ultraschallwandlers mindestens ein Streukörper positioniert wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht, wenn der Streukörper in länglicher Form ausgeführt ist und senkrecht zur Schallausbreitungsrichtung positioniert wird, da hierdurch auf einfache Weise Schallwellen mit astigmatischer Schallkeule erzeugt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung besteht, wenn der Streukörper in rotationssymmetrischer Form ausgeführt ist und sein Symmetriezentrun auf der Symmetrieachse des Ultraschallwandlers positioniert wird. Auf diese Weise lassen sich sehr einfach annähernd rotationssymmetrische aufgeweitete Schallkeulen erreichen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Erzeugung von Schallwellen mit vorgegebener Schallkeule wird erreicht mit einem Ultraschallwandler, der Schallwellen mit schmaler, rotationssymmetrischer Schallkeule erzeugt, und mit mindestens einem Streukörper, der in der Schallausbreitungsrichtung innerhalb der Fresnel-Zone des Ultraschallwandlers positioniert ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Einrichtung zur Erzeugung von Schallwellen mit astigmatischer Schallkeule oder mit aufgeweiteter rotationssymmetrischer Schallkeule sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Außerdem nehmen die Unteransprüche Bezug auf vorteilhafte Ausführungsformen zur Befestigung des Streukörpers mit dem Wandlergehäuse.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
FIG 1
eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einem richtscharfen Ultraschallwandler und einem stabförmigen Streukörper zur Erzielung einer astigmatischen Schallkeule,
FIG 2
eine für einen richtscharfen Ultraschallwandler gemäß FIG 1 typische Schallkeule ohne Verwendung eines Streukörpers,
FIG 3
eine Schallkeule der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß FIG 1 senkrecht zur Ausrichtung des stabförmigen Körpers,
FIG 4
die Schallkeule der Einrichtung von FIG 1 in Schallausbreitungsrichtung parallel zur Ausrichtung des stabförmigen Körpers,
FIG 5
eine vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung von FIG 1 mit einem Drahtbügel als Streukörper vor der Wandleroberfläche,
FIG 6
eine vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung von FIG 5 mit mehreren parallel ausgerichteten Drahtbügeln als Streukörper vor der Wandleroberfläche,
FIG 7
eine vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung von FIG 1 mit einem stabförmigen Trapezoid als Streukörper,
FIG 8
eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einem richtscharfen Ultraschallwandler und einem kugelförmigen Streukörper zur Erzielung einer breiteren annähernd rotationssymmetrischen Schallkeule,
FIG 9
eine vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung von FIG 8 mit einem über eine Haltestange an Ultraschallwandler gehalterten kugelförmigen Streukörper,
FIG 10
eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einem richtscharfen Ultraschallwandler und einem rotationssymmetrischen sternförmigen Streukörper zur Erzielung einer breiteren, annähernd rotationssymmetrischen Schallkeule,
FIG 11
eine vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Einrichtung betreffend die Halterung eines drahtbügelartigen Streukörpers,
FIG 12
eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einem richtscharfen Ultraschallwandler und mit einem Kegelstumpf als Streukörper und
FIG 13
eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einem richtscharfen Ultraschallwandler und mit einem Zylinder als Streukörper.
In FIG 1 ist eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Erzeugung von Schallwellen mit astigmatischer Schallkeule dargestellt, die bekanntermaßen in der horizontalen Ebene eine breite und in der vertikalen Ebene eine schmale Ausdehnung hat. Sie besteht aus einem richtscharfen Ultraschallwandler mit der Wandleroberfläche 1, der in einem Wandlergehäuse 2 gehaltert ist. Im Abstand 3 befindet sich bevorzugt mittig und parallel zur Wandleroberfläche 1, d.h. senkrecht zur Schallausbreitungsrichtung, eine stabförmiger Streukörper 4. Der Abstand 3 liegt vorteilhaft innerhalb der Fresnel-Zone des Ultraschallwandlers W und beträgt insbesondere weniger als fünf Schallwellenlängen.
FIG 2 zeigt als Bezug die gemessene Schallkeule eines richtscharfen Ultraschallwandlers in Polarkoordinaten, ohne daß ein Streukörper eingesetzt wird. Die Schallkeule kann räumlich als annähernd rotationssymmetrisch angenommen werden. Eine Erfassung von Objekten ist näherungsweise nur im Winkelbereich der stark ausgeprägten Hauptkeule 5 möglich.
Den Einfluß eines Streukörpers 4 auf die Schallkeule in der Ebene senkrecht zu seiner Längsausdehnung zeigt FIG 3. Außerhalb der Hauptkeule 5 existieren Nebenkeulen 6, die eine Erfassung von Objekten auch in diesen Winkelbereichen erlauben.
Die Einbringung eines Streukörpers 4 parallel zu seiner Längsausdehnung hat auf die Schallkeule kaum einen Einfluß (siehe FIG 4). In dieser Ebene bleibt die richtscharfe Schallkeulenform weitgehend erhalten. Durch Positionieren des stabförmigen Streukörpers 4 im obengenannten Abstand 3 von der Wandoberfläche 1 wird also die ursprünglich rotationssymmetrische Schallkeule in eine astigmatische Schallkeule gewandelt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der obenbeschriebenen Einrichtung nach FIG 1 wird der Streukörper als Drahtbügel 7 realisiert (siehe FIG 5). Er wird durch seine Seitenschenkel 9 in Aufnahmetaschen 8 des Wandlergehäuses 2 bevorzugt mittig und parallel zur Wandleroberfläche 1 gehaltert. Die gewünschte räumliche Lage der astigmatischen Schallkeule ist durch Verdrehen des Wandlergehäuses 2 in der Ebene parallel zur Wandleroberfläche 1 einstellbar. Form und Verteilung der Nebenkeulen werden durch die Länge der Seitenschenkel 9 des Drahtbügels 7 und dessen Querschnitt beeinflußt.
In FIG 6 ist eine vorteilhafte Variante der Ausgestaltung dargestellt, bei der als Streukörper mehrere parallel angeordnete Drahtbügel 7 verwendet werden, die in entsprechend vorgesehenen Aufnahmetaschen 8 des Wandlergehäuses 2 gehaltert werden. Mit dieser Anordnung sind Form und Verteilung der Nebenkeulen noch stärker beeinflußbar als bei dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß FIG 5.
FIG 7 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zur Erzeugung astigmatischer Schallkeulen, bei der der Streukörper als stabförmiges Trapezoid 10 -im Grenzfall auch als Quadergestaltet ist, das am Wandlergehäuse 2 befestigt ist oder auch integraler Bestandteil der Wandleroberfläche 1 sein kann. Form und Verteilung der Nebenkeulen werden durch die Querschnitts- und Längenabmessungen des Trapezoids 10 beeinflußt.
In FIG 8 ist eine erfindungsgemäße Anordnung zur Erzeugung annähernd rotationssymmetrischer Schallkeulen dargestellt. Sie besteht aus einem richtscharfen Ultraschallwandler W mit der Wandleroberfläche 1, der in einem Wandlergehäuse 2 gehaltert ist. Im Abstand 3 befindet sich mittig zur Wandleroberfläche 1 ein kugelförmiger Streukörper 11. Der Abstand liegt vorteilhaft innerhalb der Fresnel-Zone des Ultraschallwandlers und beträgt insbesondere weniger als fünf Schallwellenlängen. Der Streukörper 11 bewirkt eine rotationssymmetrische Aufweitung der richtscharfen Schallkeule des Ultraschallwandlers. Form und Verteilung der Nebenkeulen werden durch den Querschnitt des kugelförmigen Streukörpers 11 und seinen Abstand 3 zur Wandleroberfläche 1 beeinflußt.
FIG 9 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung nach FIG 8, bei der der kugelförmige Streukörper 11 mit einer Haltestange 12 auf der Wandleroberfläche 1 gehaltert ist, wobei die Haltestange 12 parallel zur Schallausbreitungsrichtung verläuft. Zur akustischen Entkopplung gegenüber der Wandleroberfläche 1 ist es vorteilhaft, wenn die Anordnung aus Haltestange 12 und Streukörper 11 am Anbindungspunkt 13 eine hohe akustische Impedanz aufweist. Dies ist dann der Fall, wenn sich auf dieser Anordnung unter Berücksichtigung der Material- und Massenverhältnisse gerade ein ganzzahliges Vielfaches der halben Schallwellenlänge ausbildet.
In FIG 10 ist eine weitere erfindungsgemäße Einrichtung zur Erzeugung annähernd rotationssymmetrischer aufgeweiteter Schallkeulen dargestellt. Dabei wird ein rotationssymmetrischer Streukörper aus mehreren Drahtbügeln 7 realisiert, deren Seitenschenkel 9 in der aus FIG 5 und 6 bekannten Weise in Aufnahmetaschen 8 des Wandlergehäuses 2 gehaltert sind. Die Drahtbügel 7 verlaufen parallel zur Wandleroberfläche 1 und schneiden sich in einer gemeinsamen Ebene im Punkt 14 mittig zur Wandleroberfläche 1. Form und Verteilung der Nebenkeulen werden durch Zahl und Querschnitt der Drahtbügel 7 sowie ihren Abstand 3 von der Wandleroberfläche 1 beeinflußt.
Bei den Anordnungen gemäß FIG 5, 6, 10 lassen sich die Drahtbügel 7 vorteilhaft auch nachträglich am Wandlergehäuse 2 anbringen, wenn mit ein und derselben Grundausführung von Ultraschallwandlern sowohl Gerätevarianten mit richtscharfen als auch mit aufgeweiteten Schallkeulen realisierbar sein sollen. Hierzu sind lediglich alle Wandlergehäuse mit einer entsprechenden Zahl von Aufnahmetaschen und -bohrungen zu versehen, in die im Bedarfsfall die Seitenschenkel 9 der Drahtbügel eingesetzt werden. Alternativ können gemäß FIG 11 die Seitenschenkel der Drahtbügel 7 vorteilhaft auch mit Formteilen 15 versehen werden, die an ihrer Innenseite einen an das Wandlergehäuse angepaßten Radius 16 aufweisen. Diese Formteile 15 sind z.B. durch Klebung mit dem Wandlergehäuse 2 verbunden. Durch gegenüber der Darstellung von FIG 11 verdrehte Anbringung der Formteile 15 auf den Seitenschenkeln 9 und Anpassung der Länge der Drahtbügel 7 können diese entsprechend FIG 6 auch außermittig am Wandlergehäuse 2 angebracht werden.
In FIG 12, 13 sind weitere erfindungsgemäße Einrichtungen zur Erzeugung annähernd rotationssymmetrischer aufgeweiteter Schallkeulen dargestellt, wobei der rotationssymmetrische Streukörper die Form eines Kegelstumpfes 17 bzw. Zylinders 18 hat und mittig auf der Wandleroberfläche 1 des richtscharfen Ultraschallwandlers befestigt ist oder auch integraler Bestandteil der Wandleroberfläche 1 ist. Form und Verteilung der Nebenkeulen sind durch die Querschnitts- und Längenabmessungen des Kegelstumpfes 17 bzw. Zylinders 18 beeinflußbar.
Die Zeichnungen stellen lediglich typische Ausgestaltungen erfindungsgemäße Anordnungen dar. Die Lehre der Erfindung ist auch mit anderen Ausgestaltungen nutzbar, soweit diese auf den offengelegten Patentansprüchen beruhen.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Erzeugung von Schallwellen mit vorgegebener Schallkeule, dadurch gekennzeichnet, daß
    mittels eines Ultraschallwandlers (W) Schallwellen mit rotationssymmetrischer Schallkeule erzeugt werden und
    in der Schallausbreitungsrichtung innerhalb der Fresnel-Zone des Ultraschallwandlers (W) mindestens ein Streukörper (4,7,10,11,17,18) positioniert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streukörper (4,7) in länglicher Form ausgeführt ist und senkrecht zur Schallausbreitungsrichtung positioniert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Streukörper (11,17,18) in rotationssymmetrischer Form ausgeführt ist und im Symmetriezentrum auf der Symmetrieachse des Ultraschallwandlers (W) positioniert wird.
  4. Einrichtung zur Erzeugung von Schallwellen mit vorgegebener Schallkeule mit einem Ultraschallwandler (W), der Schallwellen mit schmaler, rotationssymmetrischer Schallkeule erzeugt, und mit mindestens einem Streukörper (4,7,10,11,17,18), der in der Schallausbreitungsrichtung innerhalb der Fresnel-Zone des Ultraschallwandlers (W) positioniert ist.
  5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Streukörper (4,7) stabförmig ausgeführt und senkrecht zur Schallausbreitungsrichtung positioniert ist.
  6. Enrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Streukörper als Drahtbügel (7) ausgeführt ist, der am Gehäuse (2) des Ultraschallwandlers (W) befestigt ist.
  7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Streukörper als stabförmiges Trapezoid (10) -im Grenzfall auch als Quader- ausgeführt ist.
  8. Einrichtung nahc Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Streukörper (11) kugelförmig ausgeführt ist.
  9. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Streukörper als Kegelstumpf (17) ausgeführt ist.
  10. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Streukörper als Zylinder (18) ausgeführt ist.
  11. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Streukörper (11) mit einer Haltestange (12) am Ultraschallwandler (W) gehaltert ist, wobei die Haltestange (12) parallel zur Schallausbreitungsrichtung verläuft.
  12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestange (12) und der Streukörper (11) bei einem ganzzahligen Vielfachen der halben Schallwellenlänge in Resonanz sind.
  13. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Streukörper mehrere rotationssymmetrisch angeordnete Drahtbügel (7) aufweist, die parallel zur Wandleroberfläche (1) verlaufen und sich in einer gemeinsamen Ebene in einem Punkt (14) mittig zur Wandleroberfläche (1) schneiden, wobei der Streukörper (7) am Wandlergehäuse (2) befestigt ist.
  14. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandlergehäuse (2) angeformte Aufnahmetaschen (8) mit Bohrungen (19) aufweist, in denen der Streukörper (7) gehaltert ist.
  15. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere parallel ausgerichtete Drahtbügel (7) als Streukörper senkrecht zur Schallausbreitungsrichtung innerhalb der Fresnel-Zone des Ultraschallwandlers (W) positioniert sind.
  16. Enrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenschenkel (9) der Drahtbügel (7) Formteile (15) tragen, die mit dem Wandlergehäuse (2) kraftschlüssig verbunden sind.
EP00105222A 1999-03-26 2000-03-13 Einrichtung zur Erzeugung von Schallwellen mit vorgegebener Schallkeule Withdrawn EP1039445A3 (de)

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