EP3408036A1 - Method for exciting piezoelectric transducers and sound-producing arrangement - Google Patents

Method for exciting piezoelectric transducers and sound-producing arrangement

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Publication number
EP3408036A1
EP3408036A1 EP17700513.9A EP17700513A EP3408036A1 EP 3408036 A1 EP3408036 A1 EP 3408036A1 EP 17700513 A EP17700513 A EP 17700513A EP 3408036 A1 EP3408036 A1 EP 3408036A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
frequency
time
sweep
max
target
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.)
Pending
Application number
EP17700513.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ralf Broszeit
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.)
Weber Ultrasonics GmbH
Original Assignee
Weber Ultrasonics 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 Weber Ultrasonics GmbH filed Critical Weber Ultrasonics GmbH
Publication of EP3408036A1 publication Critical patent/EP3408036A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • B06B1/0207Driving circuits
    • B06B1/0223Driving circuits for generating signals continuous in time
    • B06B1/0269Driving circuits for generating signals continuous in time for generating multiple frequencies
    • B06B1/0284Driving circuits for generating signals continuous in time for generating multiple frequencies with consecutive, i.e. sequential generation, e.g. with frequency sweep
    • 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
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607Methods 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
    • B06B1/0622Methods 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 on one surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
    • B08B3/12Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/04Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response
    • 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
    • B06B2201/00Indexing scheme associated with B06B1/0207 for details covered by B06B1/0207 but not provided for in any of its subgroups
    • B06B2201/70Specific application
    • B06B2201/71Cleaning in a tank
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10General applications
    • H04R2499/11Transducers incorporated or for use in hand-held devices, e.g. mobile phones, PDA's, camera's

Definitions

  • the invention relates to a method for excitation of ultrasonic transducers according to the preamble of claim 1.
  • Such a method comprises excitation of at least one ultrasonic transducer, which is designed to generate sound waves and has operating frequencies which define a transducer frequency range.
  • the method further uses a generator having an electrical connection to the ultrasonic transducer.
  • the generator is designed to generate an electrical drive signal with a variable excitation frequency.
  • piezoelectric crystals as ultrasonic transducers, in the present case also short: transducers.
  • the crystals can be vibrated by an electrical signal and thereby emit sound waves in the ultrasound range. These emitted sound waves can be used, for example, to rid components of impurities.
  • the transducers are operated at a respective design-related resonant frequency. Frequently, several piezoelectric transducers are used whose resonant frequencies are more or less strong
  • piezoelectric transducer is not statically pretend, but the To vary the excitation frequency in time. This is called a sweep modulation.
  • sweep modulation This is called a sweep modulation.
  • Previously known applications use sweep modulations with a frequency response that is within a fixed range
  • Frequency gradients are known in which the excitation frequency changes linearly with time.
  • the signal of the excitation frequency may take the form of a sawtooth or the shape of a triangle.
  • EP 1 997159 B1 discloses a megasonic processing apparatus and method which uses megasonic processing apparatus of piezoelectric transducers operated at fundamental resonant frequencies of at least 300 kHz.
  • the excitation frequency for operating the piezoelectric transducers is varied within a range which covers all the fundamental resonance frequencies of the piezoelectric transducers used
  • Basic resonant frequencies of the piezoelectric transducer is defined, up and down also. It is essential that the transducer range is symmetrically up or down during the sweep modulation of the excitation frequency above and below. This is to ensure that all basic resonance frequencies are excited by the drive signal.
  • Frequency sweep of the sweep modulation may not be too large, otherwise it could also be n o desired resonance frequencies or modes of vibration excited. In the worst case scenario, this could be the complete system
  • the invention has for its object to provide an improved method for r on the action of U ltraschallwandmod, which effectively utilizes the advantages of sweep modulation and at the same time avoids the previously devisen problems.
  • the method according to the invention is particularly advantageous for the excitation of the transducers when a number of pulses are applied to a frequency divider (sweep modulation)
  • Frequency sweep begins, and a target frequency differs in magnitude from a second frequency difference between a maximum frequency at which the frequency sweep ends and the target frequency.
  • the target frequency is generally defined as a frequency that lies in the amount between the minimum and maximum frequencies. The minimum frequency and / or the maximum frequency and / or the target frequency will decrease
  • Frequency sweeps is formed, and an arith metic mean of the second Differences, which is also formed over all frequency sweeps performed, are substantially equal in magnitude.
  • a frequency sweep of the excitation frequency is carried out between the minimum frequency and the maximum frequency, wherein the excitation frequency in the course of the frequency sweep substantially all values between the minimum frequency and the maximum frequency at least once. It is therefore within the meaning of the invention if the excitation frequency at the beginning of the frequency sweep equal in magnitude to the minimum frequency and at the end of the frequency sweep is equal in magnitude equal to the maximum frequency. Likewise, the reverse case is possible. It is also within the scope of the invention if the excitation frequency in the course of a frequency sweep several times equal to the minimum frequency and / or the maximum frequency.
  • a single transducer preferably a piezoelectric transducer
  • This can have production-related irregularities of the layer thickness, so that the respective resonant frequency of transducers of the same type can be slightly different from each other.
  • different regions of a single transducer may be exposed to different temperature effects, which may split its resonant frequency into slightly different partial resonant frequencies.
  • a single transducer can also define a transducer frequency range or transducer in the sense mentioned above.
  • the frequency sweep of the sweep modulation is defined as the difference between the maximum frequency and the minimum frequency.
  • the variation of the minimum frequency, the maximum frequency and / or the target frequency associated with the invention with a certain number of frequency sweeps from a total number of frequency sweeps brings with it the advantage that the frequency sweep is made smaller at substantially all frequency sweeps than it is at Prior art is described. This can minimize temperature losses in the power generating generator and at the same time reduce the probability of failure of the converter.
  • the minimum frequency and / or the maximum frequency are changed. This makes it possible to achieve a variation of the frequency sweep around the target frequency.
  • a change in the minimum or maximum frequency is easy to implement in terms of control technology and does not require any increase
  • the minimum frequency, the maximum frequency and the target frequency are selected such that in a first frequency sweep the first frequency difference has a first magnitude (A) and the second frequency difference has a second magnitude (B).
  • at least the target frequency and preferably also the minimum frequency and the maximum frequency are modified such that the first frequency difference has the second magnitude (B) and the second frequency difference has the first magnitude (A), preferably the first magnitude and the second amount are different (A + B).
  • the excitation frequency can be increased again from the minimum frequency to the maximum frequency after each frequency sweep, so that the time course of the
  • Excitation frequency is sawtooth.
  • a sequence of frequency differences over several frequency sweeps could thus have, for example, the amounts (AB-BA-AB-BA-AB-BA).
  • a "running direction" of the change in the excitation frequency can also change after each frequency sweep, for example, after the maximum frequency has been reached, the excitation frequency can be reduced again, so that the time profile of the excitation frequency is triangular.And it is also within the scope of the invention, a combination of these two It is essential that the frequency differences during the respective frequency sweeps can have the abovementioned combinations of amounts.
  • the target frequency is changed.
  • This form of variation of the sweep modulation is particularly advantageous when the desired target frequency is not known exactly, but in the course of the process or in the During the frequency sweeps must first be determined. In this way, a desired operating point of the at least one ultrasonic transducer can be set flexibly and depending on the type of a specific requirement.
  • the excitation frequency of the drive signal is varied so that the drive signal the minimum frequency at a first time (t- ⁇ ), the target frequency at a second time (t 2 ) and the maximum frequency at a third time (t 3 ), wherein the second time is between the first and the third time, and wherein a first time difference between the first
  • Time and the second time and a second time difference between the second time and the third time are equal in magnitude.
  • this also means that the time profile of the drive signal f (t) has different slopes between the first time and the second time and between the second time and the third time if the target frequency is not exactly centered between the minimum frequency and the maximum frequency is. It is part of the
  • Time difference and the second time difference are equal in magnitude.
  • the magnitude equality can be particularly advantageous when a repetition rate of the sweep modulation is generated or triggered by a harmonic carrier signal, for example by a
  • the first time, the second time and the third time advantageously fall on characteristic points of the harmonic carrier signal, for example at turning points or extreme points.
  • the frequency change of the drive signal in the range of the second time point can be fluent (mathematically speaking: differentiable), but it can also be configured in the form of a mathematical discontinuity. Basically, the excitation frequency in the course of a frequency sweep can have almost any desired time course.
  • a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention is present when the first and the second time difference are equal in magnitude.
  • the method according to the invention is by no means limited thereto, but with a suitable choice of the minimum frequency, the maximum frequency and the target frequency, the first and second time difference may also be different in magnitude.
  • the frequency sweep is selected such that in the course of at least one frequency sweep, preferably all frequency sweeps, a first derivative of the excitation frequency (or frequency change rate of the excitation frequency) after the time between the first time and the second time a constant first derivative amount and between the second time and the third time a constant second
  • the frequency sweep is selected such that in the course of at least one frequency sweep, preferably all frequency sweeps, the first derivative amount and the second derivative magnitude differ from one another.
  • Time and the second time as well as between the second time and the third time from each other has different slopes, may result in a graphic representation in an f (t) diagram with otherwise linear dependence of the frequency of the time a kink.
  • the associated bending angle can be smaller or larger than 180 °.
  • At least one transducer preferably a plurality of transducers, most preferably all transducers, are excited during a plurality, preferably all, frequency sweeps at a respective resonant frequency.
  • This can increase the efficiency of the excitation.
  • at least one transducer preferably several transformers, most preferably all transducers, while meh rerer, preferably all, Frequenzdu rch runs at a respective resonant frequency of the same order, preferably at a respective fundamental resonant frequency, excited.
  • the operating parameters of the transducers are comparable in the case of an excitation of all transducers having a resonant frequency of the same order, so that the homogeneity of the emitted acoustic wave field is increased. If converter at
  • the target frequency is substantially selected according to a resonant frequency, preferably a fundamental frequency, of at least one transducer, and / or corresponding to a frequency in the transducer frequency range, preferably corresponding to a frequency that is at least some of arithmetic mean, preferably all, resonance frequencies in the converter frequency range is formed.
  • Such a choice of the target frequency has the advantage that as far as possible all resonant frequencies or all resonance frequencies of an order are covered in the course of a frequency difference or over a large number of frequency sweeps. This again increases the efficiency of the excitation of the converters.
  • FIG. 1 shows a sound generation arrangement according to the invention in FIG. 1
  • FIG. 2 shows a sweep modulation according to the prior art using an impedance-frequency diagram
  • FIG. 3 shows the sweep modulation from FIG. 1 on the basis of a corresponding frequency-time diagram
  • FIG. 4 shows a sweep modulation according to the invention with reference to FIG.
  • FIG. 5 shows the frequency-time diagram of FIG
  • FIG. 6 shows a further aspect of the inventive sweep modulation according to FIG. 4 and FIG. 4 on the basis of an impedance-frequency diagram
  • FIG. 7 shows the frequency-time diagram associated with FIG. 6;
  • FIG. 8 shows a flow chart of a sweep modulation according to the invention.
  • FIG. 9 shows a sweep modulation according to the invention in an alternative embodiment on the basis of an impedance-frequency diagram
  • FIG. 10 shows a further aspect of the sweep modulation from FIG. 9 on the basis of an impedance-frequency diagram
  • FIG. 11 shows a further sweep modulation according to the invention in a frequency-time diagram.
  • FIG. 1 shows a sound generation arrangement according to the invention with reference to an application example in which the method according to the invention can be used, but without being limited to this application.
  • a tub 4 which is filled with water or other suitable cleaning medium 5, there are parts to be cleaned 6, which have dirt.
  • At least one ultrasonic transducer 7 (solid line) is coupled to the trough 4 and the water (cleaning medium) 5 therein, which is designed to generate and deliver ultrasonic waves to the medium 5.
  • These ultrasonic waves cause in a conventional manner, the cleaning of the parts 6 of the contaminants. It is within the scope of the invention, not to provide only one ultrasonic transducer 7, but a plurality of ultrasonic transducers (indicated by dashed lines in Figure 1).
  • the ultrasonic transducer 7 is in electrical and signaling technology
  • the generator 9 has a signal unit 10, which is designed to generate a high-frequency excitation signal with a variable excitation frequency 1.
  • the excitation signal is from the signal unit 10 and the
  • the ultrasonic transducer 7 is thereby stimulated to generate (ultra-) sound waves, the
  • FIG. 2 schematically shows a method for modulating the excitation frequency 1 of the ultrasonic transducer 7 according to the prior art.
  • FIG. 2 shows an impedance curve 3 of the ultrasound transducer 7, as the ultrasound transducer 7 usually has in the present context.
  • the excitation frequency 1 generated by the generator 9 is varied between a minimum frequency f min and a maximum frequency f max .
  • the impedance curve 3 has a local maximum 2 in the region of the target frequency f zie .
  • the excitation of the ultrasonic transducer 7 in the vicinity of its resonance frequency (s) increases the oscillation amplitude for a given excitation power and thus the effective efficiency of the sound conversion. It is known to excite ultrasonic transducers 7 in the region of their resonance frequency (s) in order to achieve the highest possible efficiency.
  • a first frequency difference Af- ⁇ between the minimum frequency f min and the target frequency f zie i is equal in magnitude to a second in FIG
  • Target frequency f zie i In the prior art it is assumed that such a symmetrical, equal in terms of the same design of the minimum Frequency f min and the maximum frequency f max around the target frequency f zie i leads to particularly good results.
  • FIG. 3 shows a time dependence of the excitation frequency 1 in a frequency-time diagram. This is taken from the prior art analogously to FIG. It can be seen that the first frequency difference Af- ⁇ and the second frequency difference Af 2, as in Figure 2, are equal in magnitude.
  • a time t zie i is defined as the time at which the excitation frequency 1 corresponds in magnitude to the frequency f zie i.
  • a time t min is defined as the time at which the excitation frequency 1 corresponds in magnitude to the frequency f min .
  • a time t max is defined as the time at which the excitation frequency 1 corresponds in magnitude to the frequency f max .
  • a first time difference At- ⁇ is calculated from the difference between the time t zei and the time t min .
  • a second time difference At 2 is calculated from the difference between the time t max and the time t Zie i - In Figure 3, the first time difference At- ⁇ amount equal to the second time difference At 2 .
  • a frequency sweep starts at time t min and ends at
  • the excitation frequency 1 therefore has the form of a straight line during a frequency sweep.
  • Frequency f min set, but starting from the maximum frequency f max linearly reduced, it is called a triangular modulation.
  • FIG. 4 shows a method according to the invention for modulating the
  • the target frequency f zie i is, as explained above with reference to Figure 2, in the present embodiment in the range of a local maximum 2 of the impedance curve 3 of the ultrasonic transducer 7.
  • the minimum frequency f min is smaller in magnitude than the target frequency f zie i, the maximum frequency In terms of amount, f max is greater than the target frequency f zie i.
  • the maximum frequency f max and the minimum frequency f min are chosen such that the first
  • Frequency difference Af- ⁇ amount is smaller than the second frequency difference Af 2 .
  • the target frequency f zie i is therefore not centered between f min and f max .
  • the frequency-time diagram belonging to FIG. 4 is shown in FIG.
  • the first time difference At- ⁇ between the time t zie i and the time t min and the second time difference At 2 between the time t max and the time t zie i are equal in magnitude. This requires that a first time derivative of the excitation frequency 1 in the range between t min and t zie i, at least in
  • arithmetic mean is less than a first time derivative of
  • Excitation frequency 1 in the range between t zie i and t max the change in the excitation frequency 1 with time in the range from the time t min to the time t zie i as well as in the range from the time t zie i to the time t max always has the form of a straight line.
  • the slope of this straight line in the region between t ze i and t max is greater in magnitude than in the region between t min and t ze .
  • Frequency change rate in the first range between t min and t ze ze i speak in comparison to the second range between t zie i and t max . Since the time profile of the drive signal (excitation frequency f (t)) has different slopes between the first time t min and the second time t zie i and between the second time t zie i and the third time t max , the result is correspondingly graphic Representation in the f (t) diagram a kink. According to the embodiment in FIG. 5, the associated bending angle is less than 180 °.
  • FIG. 6 shows the same impedance curve 3 of the ultrasound transducer 7 in the impedance frequency diagram as FIG. 4.
  • the target frequency f.sub.zi is once again in the range of the local maximum 2 of the impedance curve 3 of the ultrasound transducer 7.
  • the first frequency difference Af-i is greater in magnitude than the second frequency difference Af 2 .
  • This can be taken from the frequency-time diagram in FIG. Again, the two time differences At- ⁇ and At 2 are the same in terms of amount.
  • Excitation frequency 1 over time again has the form of a straight line in the first range from t min to tziei and in the second range from t zie i to t max .
  • the first time derivative of the excitation frequency 1 in the first region between t min and t zie i is greater in magnitude than in the second region between t zie i and t max .
  • the slope of the straight line is in the range between t zei and t max
  • the time profile of the drive signal (excitation frequency f (t)) has different slopes between the first time t min and the second time t zie i and between the second time t zie i and the third time t max , the result is correspondingly graphic Representation in the f (t) diagram again a kink.
  • the associated bending angle is greater than 180 °.
  • the relationship between the minimum frequency f min , the maximum frequency f max and the target frequency f zie i and the impedance curve 3 of the ultrasonic transducer shown in Figures 4 and 5 is used on average in about half of all frequency sweeps . In about half of the other
  • FIG. 8 shows an exemplary chronological sequence of individual steps of the method according to the invention.
  • a drive signal with an excitation frequency 1 is equal to the minimum
  • Frequency f min generated by the signal unit 10 of the generator 9 and transmitted to the ultrasonic transducer 7 (or the ultrasonic transducer).
  • the excitation frequency 1 is increased up to the maximum frequency f max .
  • the minimum frequency f min , the target frequency f Zie i and / or the maximum frequency f max are varied so that the amount of the first frequency difference Af- ⁇ now B and the amount of the second frequency difference Af 2 is now A.
  • the excitation frequency 1 is now reduced from the maximum frequency f max to the minimum frequency f min .
  • the profile can also be sawtooth-shaped if the excitation frequency is increased again from the minimum frequency f min after the end of the first frequency sweep.
  • the maximum frequency f max or any other frequency within the frequency swept range, can serve as a starting point for the modulation of the excitation frequency 1.
  • the first frequency difference Af- ⁇ and the second frequency difference Af 2 are therefore magnitude
  • the first time derivative of the excitation frequency 1 in the first range between t min and t zie i is approximately the same in magnitude as in the second range between t zie i and t max .
  • FIGS. 9 and 10 each show a further method according to the invention for modulating the excitation frequency 1 in an impedance-frequency diagram.
  • the target frequency f Zie i is not approximately equal to the local maximum 2 of the impedance curve 3 of FIG.
  • the target frequency f Zie i and correspondingly the minimum frequency f min and the maximum frequency f max can be anywhere on the impedance curve 3.
  • FIG. 11 shows a time profile of the change of the excitation frequency 1 for the case that the first time difference At-1 and the second time difference At 2 are different in magnitude from each other.
  • Excitation frequency 1 within a frequency sweep has the shape of a straight line without kink, although the first frequency difference Af-i and the second frequency difference Af 2 amount differ from each other.

Abstract

Proposed is a method for exciting sound-wave producing transducers (7) which have operating frequencies defining a transducer frequency range, in which a generator (9) produces an electrical drive signal for the transducers (7), said electrical drive signal being fed to the transducers (7), wherein the generator (9) carries out frequency sweeps in a frequency sweep range between a minimum frequency (fmin) and a maximum frequency (fmax) with an adjustable sweep rate, with a target frequency (fZiel) being defined within said frequency sweep range, said method being characterized in that the minimum frequency (fmin), the maximum frequency (fmax) and the target frequency (fZiel) are selected in such a way that a first frequency difference (Δf1) between the minimum frequency (fmin) and the target frequency (fZiel) differs in terms of magnitude from a second frequency difference (Δf2) between the maximum frequency (fmax) and the target frequency (fZiel) within a number of frequency sweeps, and wherein the minimum frequency (fmin) and/or the maximum frequency (fmax) and/or the target frequency (fZiel) is/are modified after at least one frequency sweep in such a way that an arithmetic mean of the first frequency differences (Δf1), formed over all frequency sweeps carried out, and an arithmetic mean of the second frequency differences (Δf2), formed over all frequency sweeps carried out, are substantially the same in terms of magnitude.

Description

Verfahren zur Anregung von piezoelektrischen Wandlern und  Method for excitation of piezoelectric transducers and
Schallerzeugungsanordnung  Sound generating arrangement
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anregung von Ultraschallwandlern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Verfahren umfasst die Anregung wenigstens eines Ultraschallwandlers, welcher zur Erzeugung von Schallwellen ausgebildet ist und Betriebsfrequenzen aufweist, die einen Wandlerfrequenzbereich definieren. Das Verfahren bedient sich weiterhin eines Generators, der eine elektrische Verbindung zu dem Ultraschallwandler aufweist. Der Generator ist dabei zur Erzeugung eines elektrischen Antriebssignals mit einer variablen Anregungsfrequenz ausgebildet. The invention relates to a method for excitation of ultrasonic transducers according to the preamble of claim 1. Such a method comprises excitation of at least one ultrasonic transducer, which is designed to generate sound waves and has operating frequencies which define a transducer frequency range. The method further uses a generator having an electrical connection to the ultrasonic transducer. The generator is designed to generate an electrical drive signal with a variable excitation frequency.
Es ist bekannt, piezoelektrische Kristalle als Ultraschallwandler, vorliegend auch kurz: Wandler, einzusetzen. Die Kristalle können durch ein elektrisches Signal in Schwingungen versetzt werden und senden dadurch Schallwellen im Ultra- schallbereich aus. Diese ausgesandten Schallwellen können beispielsweise dazu verwendet werden, Bauteile von Verunreinigungen zu befreien. Vorzugsweise werden die Wandler bei einer jeweiligen, konstruktiv bedingten Resonanzfrequenz betrieben. Häufig werden dabei mehrere piezoelektrische Wandler eingesetzt, deren Resonanzfrequenzen sich mehr oder weniger stark It is known to use piezoelectric crystals as ultrasonic transducers, in the present case also short: transducers. The crystals can be vibrated by an electrical signal and thereby emit sound waves in the ultrasound range. These emitted sound waves can be used, for example, to rid components of impurities. Preferably, the transducers are operated at a respective design-related resonant frequency. Frequently, several piezoelectric transducers are used whose resonant frequencies are more or less strong
voneinander unterscheiden. Hierdurch versucht man einerseits, eine größere Frequenzbandbreite der Wandler zu erreichen, um auch Verunreinigungen unterschiedlicher Größe entfernen zu können - die Größe der losgelösten Verunreinigungen steht in einem Verhältnis zu der Resonanzfrequenz der Wandler. Andererseits wird durch die Überlagerung der Schwingungen von Wandlern mit verschiedener Resonanzfrequenz das abgegebene Schallwellenfeld insgesamt homogener, was sich positiv auf die Qualität der Reinigung auswirken kann. differ from each other. On the one hand, attempts are made to achieve a greater frequency bandwidth of the transducers in order to be able to remove impurities of different sizes as well - the size of the dissolved impurities is in relation to the resonant frequency of the transducers. On the other hand, the superimposition of the vibrations of transducers with different resonant frequency makes the emitted sound wave field more homogeneous overall, which can have a positive effect on the quality of the cleaning.
Es ist bereits bekannt, die Anregungsfrequenz zum Betrieb der It is already known, the excitation frequency for the operation of
piezoelektrischen Wandler nicht statisch vorzugeben, sondern die Anregungsfrequenz zeitlich zu variieren. Hierbei spricht man von einer Sweep- Modulation. Bisher bekannte Anwendungen verwenden Sweep-Modulationen mit einem Frequenzverlauf, der sich innerhalb eines fest vorgegebenen piezoelectric transducer is not statically pretend, but the To vary the excitation frequency in time. This is called a sweep modulation. Previously known applications use sweep modulations with a frequency response that is within a fixed range
Durchlaufbereichs wiederholt. Es sind dabei Frequenzverläufe bekannt, bei denen sich die Anregungsfrequenz linear mit der Zeit ändert. Das Signal der Anregungsfrequenz kann dabei die Form eines Sägezahns oder die Form eines Dreiecks annehmen. Pass area repeated. Frequency gradients are known in which the excitation frequency changes linearly with time. The signal of the excitation frequency may take the form of a sawtooth or the shape of a triangle.
Die EP 1 997159 B1 offenbart eine Megaschallverarbeitungsvorrichtung und ein dazugehöriges Arbeitsverfahren, welche Megaschallverarbeitungsvorrichtung sich piezoelektrischer Wandler bedient, die bei Grundresonanzfrequenzen von wenigstens 300 kHz betrieben werden. Im beschriebenen Verfahren wird die Anregungsfrequenz zum Betreiben der piezoelektrischen Wandler in einem Bereich variiert, der alle Grundresonanzfrequenzen der eingesetzten EP 1 997159 B1 discloses a megasonic processing apparatus and method which uses megasonic processing apparatus of piezoelectric transducers operated at fundamental resonant frequencies of at least 300 kHz. In the method described, the excitation frequency for operating the piezoelectric transducers is varied within a range which covers all the fundamental resonance frequencies of the piezoelectric transducers used
piezoelektrischen Wandler umfasst. Dieser Bereich der Sweep-Modulation geht dabei über einen Frequenzbereich („Wandlerbereich"), welcher von den includes piezoelectric transducer. This area of the sweep modulation goes over a frequency range ("converter range"), which of the
Grundresonanzfrequenzen der piezoelektrischen Wandler definiert wird, nach oben und unten hinaus. Wesentlich ist dabei, dass der Wandlerbereich während der Sweep-Modulation der Anregungsfrequenz symmetrisch nach oben und unten über- bzw. unterschritten wird. Damit soll gewährleistet werden, dass alle Grundresonanzfrequenzen durch das Antriebssignal angeregt werden. Basic resonant frequencies of the piezoelectric transducer is defined, up and down also. It is essential that the transducer range is symmetrically up or down during the sweep modulation of the excitation frequency above and below. This is to ensure that all basic resonance frequencies are excited by the drive signal.
Insbesondere soll dadurch der Tatsache Rechnung getragen werden, dass die Resonanzfrequenzen der piezoelektrischen Wandler sich durch Temperaturoder Alterseinflüsse verändern können. In particular, this should take into account the fact that the resonance frequencies of the piezoelectric transducers can change due to temperature or age influences.
Ähnliche Vorrichtungen bzw. Verfahren sind auch aus den Druckschriften US 2005/0003737 A1 , US 2005/0098194 A1 sowie US 7,004,016 B1 bekannt. In diesen Druckschriften wird jeweils eine Sweep-Modulation beschrieben, welche den Bereich der Wandlerfrequenzen übersteigt bzw- unterschreitet. Das Über- und Unterschreiten des Wandlerbereichs ist dabei jeweils symmetrisch ausgestaltet. Similar devices and methods are also known from the documents US 2005/0003737 A1, US 2005/0098194 A1 and US 7,004,016 B1. In these documents, a sweep modulation is described in each case, which exceeds or falls below the range of the converter frequencies. The overshoot and undershoot of the transducer region is in each case configured symmetrically.
Problematisch bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren der Sweep-Modulation ist, dass die Sweep-Modulation einen relativ großen A problem with the known from the prior art method of sweep modulation is that the sweep modulation is a relatively large
Frequenzhub aufweist, um die symmetrische Überschreitung bzw. Frequency deviation to the symmetrical excess or
Unterschreitung des Wandlerbereichs zu realisieren. Ein solch großer Frequenzhub ist jedoch mit steigenden Verlusten im Leistungsteil des Below the converter range to realize. Such a big one Frequency deviation is, however, with increasing losses in the power section of the
Generators, der die notwend igen Antriebssignale bereitstellt, verbunden . Generator, which provides the neces sary drive signals connected.
Dadurch entsteht im Generator eine große Verlustwärme, welche den maximal erreichbaren Betrag des Frequenzhubs bei der Sweep-Modu lation begrenzen kann . Darüber h inaus wächst bei steigendem Frequenzhub auch die This creates a large heat loss in the generator, which can limit the maximum achievable amount of the frequency deviation in the sweep modulation. In addition, the frequency increases as the frequency increases
mechan ische Belastung der Schallu msetzer (U ltraschallkonverter, mechanical load on the sound transducers (ultrasonic transducers,
U ltraschallelemente, U ltraschallwand ler oder Ähn liches). Zusätzlich ergibt sich bei schmalband igen bzw. hochgütigen Systemen das Problem, dass der U ltraschallelemente, U ltraschallwand ler or Ähn liches). In addition, the problem arises in narrow band or high quality systems that the
Frequenzhub der Sweep-Modulation nicht zu groß sein darf, da sonst auch n icht erwünschte Resonanzfrequenzen bzw. Schwingungsmodi angeregt werden könnten . I m ungünstigsten Fall könnte dadu rch das komplette System Frequency sweep of the sweep modulation may not be too large, otherwise it could also be n o desired resonance frequencies or modes of vibration excited. In the worst case scenario, this could be the complete system
beschädigt oder zerstört werden . damaged or destroyed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zu r An regung von U ltraschallwandlern anzugeben , welches die Vorteile der Sweep- Modulation effektiv nutzt und gleichzeitig d ie zuvor besch riebenen Probleme vermeidet. The invention has for its object to provide an improved method for r on the action of U ltraschallwandlern, which effectively utilizes the advantages of sweep modulation and at the same time avoids the previously beschriebenen problems.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und du rch eine Schallerzeugungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen . This object is achieved by a method having the features of claim 1 and you rch a sound generating device having the features of claim 1 1. Advantageous developments emerge from the dependent claims.
Seitens der Anmelderin ist erkannt worden , dass sich das erfindungsgemäße Verfahren zu r An regung der Wandler besonders vorteilhaft gestaltet, wenn bei einer Anzah l an Frequenzdu rch läufen (Sweep-Modu lation ) eine erste On the part of the Applicant, it has been recognized that the method according to the invention is particularly advantageous for the excitation of the transducers when a number of pulses are applied to a frequency divider (sweep modulation)
Frequenzdifferenz zwischen einer minimalen Frequenz, bei welcher der Frequency difference between a minimum frequency at which the
Frequenzdurchlauf beginnt, und einer Zielfrequenz sich betragsmäßig von einer zweiten Frequenzdifferenz zwischen einer maximalen Frequenz, bei der der Frequenzdurchlauf endet, und der Zielfrequenz unterscheidet. Die Zielfrequenz ist dabei allgemein als eine Frequenz defin iert, d ie betragsmäßig zwischen der min imalen Frequenz und der maximalen Frequenz liegt. Die min imale Frequenz und/oder d ie maximale Frequenz und/oder d ie Zielfrequenz wird nach Frequency sweep begins, and a target frequency differs in magnitude from a second frequency difference between a maximum frequency at which the frequency sweep ends and the target frequency. The target frequency is generally defined as a frequency that lies in the amount between the minimum and maximum frequencies. The minimum frequency and / or the maximum frequency and / or the target frequency will decrease
wenigstens einem Frequenzdurchlauf so abgeändert, dass ein arith metischer Mittelwert der ersten Differenzen , welcher über alle durchgeführten modified at least one frequency sweep so that an arith metic mean of the first differences, which over all carried out
Frequenzdurchläufe gebildet wird , und ein arith metischer Mittelwert der zweiten Differenzen, welcher ebenfalls über alle durchgeführten Frequenzdurchläufe gebildet wird, betragsmäßig im Wesentlichen gleich sind. Frequency sweeps is formed, and an arith metic mean of the second Differences, which is also formed over all frequency sweeps performed, are substantially equal in magnitude.
Ein Frequenzdurchlauf der Anregungsfrequenz wird dabei zwischen der minimalen Frequenz und der maximalen Frequenz durchgeführt, wobei die Anregungsfrequenz im Verlauf des Frequenzdurchlaufs im Wesentlichen alle Werte zwischen der minimalen Frequenz und der maximalen Frequenz wenigstens einmal aufweist. Es liegt daher im Sinne der Erfindung, wenn die Anregungsfrequenz zu Beginn des Frequenzdurchlaufs betragsmäßig gleich der minimalen Frequenz und am Ende des Frequenzdurchlaufs betragsmäßig gleich der maximalen Frequenz ist. Ebenso ist der umgekehrte Fall möglich. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, wenn die Anregungsfrequenz im Verlauf eines Frequenzdurchlaufs mehrmals betragsmäßig gleich der minimalen Frequenz und/oder der maximalen Frequenz ist. A frequency sweep of the excitation frequency is carried out between the minimum frequency and the maximum frequency, wherein the excitation frequency in the course of the frequency sweep substantially all values between the minimum frequency and the maximum frequency at least once. It is therefore within the meaning of the invention if the excitation frequency at the beginning of the frequency sweep equal in magnitude to the minimum frequency and at the end of the frequency sweep is equal in magnitude equal to the maximum frequency. Likewise, the reverse case is possible. It is also within the scope of the invention if the excitation frequency in the course of a frequency sweep several times equal to the minimum frequency and / or the maximum frequency.
Zur Erzeugung von Schallwellen im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein einziger Wandler, vorzugsweise ein piezoelektrischer Wandler, eingesetzt werden. Dieser kann herstellungsbedingt Unregelmäßigkeiten der Schichtdicke aufweisen, so dass die jeweilige Resonanzfrequenz von Wandlern baugleicher Art leicht voneinander verschieden sein kann. Außerdem können verschiedene Bereiche eines einzelnen Wandlers unterschiedlichen Temperatureinflüssen ausgesetzt sein, wodurch sich dessen Resonanzfrequenz in sich leicht voneinander unterscheidende Teilresonanzfrequenzen aufspalten kann. Somit kann auch ein einzelner Wandler einen Wandlerfrequenzbereich oder Wandler im weiter oben genannten Sinne definieren. To generate sound waves in the sense of the method according to the invention, a single transducer, preferably a piezoelectric transducer, can be used. This can have production-related irregularities of the layer thickness, so that the respective resonant frequency of transducers of the same type can be slightly different from each other. In addition, different regions of a single transducer may be exposed to different temperature effects, which may split its resonant frequency into slightly different partial resonant frequencies. Thus, a single transducer can also define a transducer frequency range or transducer in the sense mentioned above.
Der Frequenzhub der Sweep-Modulation wird definiert als Differenz zwischen der maximalen Frequenz und der minimalen Frequenz. Die mit der Erfindung verbundene Variation der minimalen Frequenz, der maximalen Frequenz und/oder der Zielfrequenz bei einer gewissen Anzahl an Frequenzdurchläufen aus einer Gesamtanzahl an Frequenzdurchläufen bringt den Vorteil mit sich, dass der Frequenzhub bei im Wesentlichen allen Frequenzdurchläufen kleiner ausgestaltet ist, als es im Stand der Technik beschrieben wird. Dadurch lassen sich Temperaturverluste im leistungserzeugenden Generator minimieren und gleichzeitig die Ausfallwahrscheinlichkeit der Wandler verringern. Vorzugsweise werden nach Beendigung wenigstens eines Frequenzdurchlaufs die minimale Frequenz und/oder die maximale Frequenz verändert. Hierdurch lässt sich eine Variation des Frequenzdurchlaufs um die Zielfrequenz herum erreichen. Eine Änderung der minimalen bzw. maximalen Frequenz ist regelungstechnisch einfach umzusetzen und bedarf keines erhöhten The frequency sweep of the sweep modulation is defined as the difference between the maximum frequency and the minimum frequency. The variation of the minimum frequency, the maximum frequency and / or the target frequency associated with the invention with a certain number of frequency sweeps from a total number of frequency sweeps brings with it the advantage that the frequency sweep is made smaller at substantially all frequency sweeps than it is at Prior art is described. This can minimize temperature losses in the power generating generator and at the same time reduce the probability of failure of the converter. Preferably, after completion of at least one frequency sweep, the minimum frequency and / or the maximum frequency are changed. This makes it possible to achieve a variation of the frequency sweep around the target frequency. A change in the minimum or maximum frequency is easy to implement in terms of control technology and does not require any increase
Schaltungsaufwandes. Circuit complexity.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die minimale Frequenz, die maximale Frequenz und die Zielfrequenz so gewählt, dass bei einem ersten Frequenzdurchlauf die erste Frequenzdifferenz einen ersten Betrag (A) und die zweite Frequenzdifferenz einen zweiten Betrag (B) aufweist. Bei einem darauf folgenden Frequenzdurchlauf wird zumindest die Zielfrequenz sowie vorzugsweise auch die minimale Frequenz und die maximale Frequenz so abgeändert, dass die erste Frequenzdifferenz den zweiten Betrag (B) aufweist und die zweite Frequenzdifferenz den ersten Betrag (A) aufweist, wobei vorzugsweise der erste Betrag und der zweite Betrag unterschiedlich sind (A + B). Eine derartige alternierend symmetrisch ausgestaltete Wahl der According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the minimum frequency, the maximum frequency and the target frequency are selected such that in a first frequency sweep the first frequency difference has a first magnitude (A) and the second frequency difference has a second magnitude (B). In a subsequent frequency sweep, at least the target frequency and preferably also the minimum frequency and the maximum frequency are modified such that the first frequency difference has the second magnitude (B) and the second frequency difference has the first magnitude (A), preferably the first magnitude and the second amount are different (A + B). Such an alternately symmetrically configured choice of
Frequenzdifferenzen um die Zielfrequenz herum wird von der Anmelderin als besonders vorteilhaft erachtet. Dabei kann die Anregungsfrequenz nach jedem Frequenzdurchlauf wieder von der minimalen Frequenz beginnend bis zur maximalen Frequenz erhöht werden, sodass der zeitliche Verlauf der Frequency differences around the target frequency are considered by the applicant to be particularly advantageous. The excitation frequency can be increased again from the minimum frequency to the maximum frequency after each frequency sweep, so that the time course of the
Anregungsfrequenz sägezahnartig ist. Eine Abfolge der Frequenzdifferenzen über mehrere Frequenzdurchläufe hinweg könnte damit beispielsweise die Beträge (AB-BA-AB-BA-AB-BA) aufweisen. Eine„Laufrichtung" der Änderung der Anregungsfrequenz kann sich nach jedem Frequenzdurchlauf auch ändern, z.B. kann nach Erreichen der maximalen Frequenz die Anregungsfrequenz wieder reduziert werden, sodass der zeitliche Verlauf der Anregungsfrequenz dreieckförmig ist. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, eine Kombination dieser beiden Varianten oder noch weitere Varianten vorzusehen. Wesentlich ist dabei, dass die Frequenzdifferenzen während der jeweiligen Frequenzdurchläufe die oben genannten Betragskombinationen aufweisen können. Excitation frequency is sawtooth. A sequence of frequency differences over several frequency sweeps could thus have, for example, the amounts (AB-BA-AB-BA-AB-BA). A "running direction" of the change in the excitation frequency can also change after each frequency sweep, for example, after the maximum frequency has been reached, the excitation frequency can be reduced again, so that the time profile of the excitation frequency is triangular.And it is also within the scope of the invention, a combination of these two It is essential that the frequency differences during the respective frequency sweeps can have the abovementioned combinations of amounts.
Besonders bevorzugt wird nach Beendigung wenigstens eines Frequenzdurchlaufs die Zielfrequenz geändert. Diese Form der Variation der Sweep- Modulation gestaltet sich dann besonders vorteilhaft, wenn die gewünschte Zielfrequenz nicht genau bekannt ist, sondern im Laufe des Verfahrens bzw. im Laufe der Frequenzdurchläufe erst bestimmt werden muss. Auf diese Weise lässt sich ein gewünschter Arbeitspunkt des wenigstens einen Ultraschallwandlers flexibel und je nach Art einer konkreten Anforderung festlegen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird im Verlauf wenigstens eines Frequenzdurchlaufs, vorzugsweise aller Frequenzdurchläufe, die Anregungsfrequenz des Antriebssignals so variiert, dass das Antriebssignal die minimale Frequenz zu einem ersten Zeitpunkt (t-ι), die Zielfrequenz zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) und die maximale Frequenz zu einem dritten Zeitpunkt (t3) aufweist, wobei der zweite Zeitpunkt zwischen dem ersten und dem dritten Zeitpunkt liegt, und wobei eine erste Zeitdifferenz zwischen dem ersten Particularly preferably, after the completion of at least one frequency sweep, the target frequency is changed. This form of variation of the sweep modulation is particularly advantageous when the desired target frequency is not known exactly, but in the course of the process or in the During the frequency sweeps must first be determined. In this way, a desired operating point of the at least one ultrasonic transducer can be set flexibly and depending on the type of a specific requirement. According to an alternative embodiment, in the course of at least one frequency sweep, preferably all frequency sweeps, the excitation frequency of the drive signal is varied so that the drive signal the minimum frequency at a first time (t-ι), the target frequency at a second time (t 2 ) and the maximum frequency at a third time (t 3 ), wherein the second time is between the first and the third time, and wherein a first time difference between the first
Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt sowie eine zweite Zeitdifferenz zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem dritten Zeitpunkt betragsmäßig gleich sind. In anderen Worten bedeutet dies, dass während eines Frequenzdurchlaufs die Zielfrequenz im Wesentlichen nach genau der Hälfte der gesamten Dauer des Frequenzdurchlaufs erreicht werden kann. Im Umkehrschluss bedeutet dies aber auch, dass der zeitliche Verlauf des Antriebssignals f(t) zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt sowie zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem dritten Zeitpunkt voneinander verschiedene Steigungen aufweist, falls die Zielfrequenz nicht genau mittig zwischen der minimalen Frequenz und der maximalen Frequenz liegt. Es ist im Rahmen des Time and the second time and a second time difference between the second time and the third time are equal in magnitude. In other words, this means that during a frequency sweep, the target frequency can be reached substantially after exactly half of the entire duration of the frequency sweep. Conversely, this also means that the time profile of the drive signal f (t) has different slopes between the first time and the second time and between the second time and the third time if the target frequency is not exactly centered between the minimum frequency and the maximum frequency is. It is part of the
erfindungsgemäßen Verfahrens zwar nicht notwendig, dass die erste Although the process of the invention is not necessary that the first
Zeitdifferenz und die zweite Zeitdifferenz betragsmäßig gleich sind. Die betragsmäßige Gleichheit kann sich aber dann besonders vorteilhaftgestalten, wenn eine Wiederholrate der Sweep-Modulation durch ein harmonisches Trägersignal erzeugt oder getriggert wird, beispielsweise durch ein Time difference and the second time difference are equal in magnitude. However, the magnitude equality can be particularly advantageous when a repetition rate of the sweep modulation is generated or triggered by a harmonic carrier signal, for example by a
sinusförmiges Trägersignal. In diesem Fall fallen der erste Zeitpunkt, der zweite Zeitpunkt und der dritte Zeitpunkt vorteilhafterweise auf charakteristische Stellen des harmonischen Trägersignals, beispielsweise auf Wendestellen oder Extremstellen. sinusoidal carrier signal. In this case, the first time, the second time and the third time advantageously fall on characteristic points of the harmonic carrier signal, for example at turning points or extreme points.
Die Frequenzänderung des Antriebssignals im Bereich des zweiten Zeitpunkts kann fließend sein (mathematisch gesprochen: differenzierbar), sie kann aber auch in Form einer mathematischen Sprungstelle ausgestaltet sein. Grundsätzlich kann die Anregungsfrequenz im Verlauf eines Frequenzdurchlaufs nahezu jeden beliebigen zeitlichen Verlauf aufweisen. The frequency change of the drive signal in the range of the second time point can be fluent (mathematically speaking: differentiable), but it can also be configured in the form of a mathematical discontinuity. Basically, the excitation frequency in the course of a frequency sweep can have almost any desired time course.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt vor, wenn die erste und die zweite Zeitdifferenz betragsmäßig gleich sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber keineswegs hierauf beschränkt, sondern bei einer geeigneten Wahl der minimalen Frequenz, der maximalen Frequenz und der Zielfrequenz können die erste und zweite Zeitdifferenz auch betragsmäßig unterschiedlich sein. A particularly advantageous embodiment of the method according to the invention is present when the first and the second time difference are equal in magnitude. However, the method according to the invention is by no means limited thereto, but with a suitable choice of the minimum frequency, the maximum frequency and the target frequency, the first and second time difference may also be different in magnitude.
Bevorzugt wird der Frequenzdurchlauf derart gewählt, dass im Verlauf wenigstens eines Frequenzdurchlaufs, vorzugsweise aller Frequenzdurchläufe, eine erste Ableitung der Anregungsfrequenz (oder Frequenzänderungsrate der Anregungsfrequenz) nach der Zeit zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt einen konstanten ersten Ableitungsbetrag und zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem dritten Zeitpunkt einen konstanten zweiten Preferably, the frequency sweep is selected such that in the course of at least one frequency sweep, preferably all frequency sweeps, a first derivative of the excitation frequency (or frequency change rate of the excitation frequency) after the time between the first time and the second time a constant first derivative amount and between the second time and the third time a constant second
Ableitungsbetrag aufweist. Schaltungstechnisch ist dies einfacher zu realisieren als eine Ableitung oder zeitliche Änderung der Anregungsfrequenz, welche einen nicht konstanten Betrag aufweist. Derivative amount. In circuit terms, this is easier to implement than a derivative or temporal change of the excitation frequency, which has a non-constant amount.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Frequenzdurchlauf derart gewählt, dass im Verlauf wenigstens eines Frequenzdurchlaufs, vorzugsweise aller Frequenzdurchläufe, sich der erste Ableitungsbetrag und der zweite Ableitungsbetrag voneinander unterscheiden. According to a preferred embodiment, the frequency sweep is selected such that in the course of at least one frequency sweep, preferably all frequency sweeps, the first derivative amount and the second derivative magnitude differ from one another.
Wenn der zeitliche Verlauf des Antriebssignals f(t) zwischen dem ersten If the time course of the drive signal f (t) between the first
Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt sowie zwischen dem zweiten Zeitpunkt und dem dritten Zeitpunkt voneinander verschiedene Steigungen aufweist, kann sich bei entsprechender graphischer Darstellung in einem f(t)-Diagramm bei ansonsten linearer Abhängigkeit der Frequenz von der Zeit ein Knick ergeben. Der zugehörige Knickwinkel kann kleiner oder größer als 180° sein. Time and the second time as well as between the second time and the third time from each other has different slopes, may result in a graphic representation in an f (t) diagram with otherwise linear dependence of the frequency of the time a kink. The associated bending angle can be smaller or larger than 180 °.
Besonders bevorzugt wird wenigstens ein Wandler, vorzugsweise mehrere Wandler, höchst vorzugsweise alle Wandler, während mehrerer, vorzugsweise aller, Frequenzdurchläufe bei einer jeweiligen Resonanzfrequenz angeregt. Dadurch lässt sich die Effizienz der Anregung steigern. Besonders bevorzugt wird wenigstens ein Wand ler, vorzugsweise meh rere Wandler, höchst vorzugsweise alle Wandler, während meh rerer, vorzugsweise aller, Frequenzdu rch läufe bei einer jeweiligen Resonanzfrequenz derselben Ordnung, vorzugsweise bei einer jeweiligen Grund resonanzfrequenz, angeregt. Vorteilhaft gestaltet sich bei dieser Form des Verfahrens, dass bei einer An regung aller Wandler mit einer Resonanzfrequenz derselben Ordnung d ie Betriebsparameter der Wandler vergleichbar sind , so dass d ie Homogen ität des abgegebenen Schallwellenfeldes erhöht wird . Falls Wandler bei Particularly preferably, at least one transducer, preferably a plurality of transducers, most preferably all transducers, are excited during a plurality, preferably all, frequency sweeps at a respective resonant frequency. This can increase the efficiency of the excitation. Particularly preferred is at least one transducer, preferably several transformers, most preferably all transducers, while meh rerer, preferably all, Frequenzdu rch runs at a respective resonant frequency of the same order, preferably at a respective fundamental resonant frequency, excited. In this form of the method, it is advantageous that the operating parameters of the transducers are comparable in the case of an excitation of all transducers having a resonant frequency of the same order, so that the homogeneity of the emitted acoustic wave field is increased. If converter at
Resonanzfrequenzen versch iedener Ordnung angeregt wü rden , könnten sich Resonanzmuster mit versch iedener spektraler Breite ergeben , so dass die Ü berlagerung der von den einzelnen Wandlern abgegebenen Schallwellen gegebenenfalls zu Inhomogenitäten des Schallfeldes führen könnte. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird d ie Zielfrequenz im Wesentlichen entsprechend einer Resonanzfrequenz, vorzugsweise einer Grund resonanzfrequenz, wenigstens eines Wandlers gewäh lt, und/oder entsprechend einer Frequenz im Wandlerfrequenzbereich , vorzugsweise entsprechend einer Frequenz, die aus einer arithmetischen Mittelung zu mindest einiger, vorzugsweise aller, Resonanzfrequenzen im Wandlerfrequenzbereich gebildet wird . Eine derartige Wahl der Zielfrequenz bringt den Vorteil mit sich , dass möglichst alle Resonanzfrequenzen bzw. alle Resonanzfrequenzen einer Ordnung im Laufe eines Frequenzdu rch laufs bzw. im Laufe einer Vielzah l von Frequenzdurchläufen abgedeckt werden . H ierdurch wird wiederu m d ie Effizienz der An regung der Wandler erhöht. Resonant frequencies of different order would be excited, resonance patterns with different spectral width could result, so that the superposition of the sound waves emitted by the individual transducers could possibly lead to inhomogeneities of the sound field. In a preferred embodiment of the invention, the target frequency is substantially selected according to a resonant frequency, preferably a fundamental frequency, of at least one transducer, and / or corresponding to a frequency in the transducer frequency range, preferably corresponding to a frequency that is at least some of arithmetic mean, preferably all, resonance frequencies in the converter frequency range is formed. Such a choice of the target frequency has the advantage that as far as possible all resonant frequencies or all resonance frequencies of an order are covered in the course of a frequency difference or over a large number of frequency sweeps. This again increases the efficiency of the excitation of the converters.
Weitere bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen der Erfindungen ergeben sich aus der folgenden Besch reibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Further preferred features and embodiments of the invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawing.
Figu r 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schallerzeugungsanordnung in FIG. 1 shows a sound generation arrangement according to the invention in FIG
schematischer Darstellung ; schematic representation;
Figu r 2 zeigt eine Sweep-Modulation nach dem Stand der Techn ik anhand eines I mpedanz-Frequenzdiagramms; Figur 3 zeigt die Sweep-Modulation aus Figur 1 anhand eines dazugehörigen Frequenz-Zeitdiagramms; FIG. 2 shows a sweep modulation according to the prior art using an impedance-frequency diagram; FIG. 3 shows the sweep modulation from FIG. 1 on the basis of a corresponding frequency-time diagram;
Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Sweep-Modulation anhand eines FIG. 4 shows a sweep modulation according to the invention with reference to FIG
Impedanz-Frequenzdiagramms; Impedance-frequency diagram;
Figur 5 zeigt das zu Figur 4 gehörige Frequenz-Zeitdiagramm der FIG. 5 shows the frequency-time diagram of FIG
erfindungsgemäßen Sweep-Modulation; Figur 6 zeigt einen weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Sweep-Modulation gemäß Figur 4 und Figur 4 anhand eines Impedanz-Frequenzdiagramms; sweep modulation according to the invention; FIG. 6 shows a further aspect of the inventive sweep modulation according to FIG. 4 and FIG. 4 on the basis of an impedance-frequency diagram;
Figur 7 zeigt das zur Figur 6 gehörige Frequenz-Zeitdiagramm; Figur 8 zeigt ein Ablaufdiagramm einer erfindungsgemäßen Sweep-Modulation; FIG. 7 shows the frequency-time diagram associated with FIG. 6; FIG. 8 shows a flow chart of a sweep modulation according to the invention;
Figur 9 zeigt eine erfindungsgemäße Sweep-Modulation in einer alternativen Ausführungsform anhand eines Impedanz-Frequenzdiagrammes; Figur 10 zeigt einen weiteren Aspekt der Sweep-Modulation aus Figur 9 anhand eines Impedanz-Frequenzdiagramms; und FIG. 9 shows a sweep modulation according to the invention in an alternative embodiment on the basis of an impedance-frequency diagram; FIG. 10 shows a further aspect of the sweep modulation from FIG. 9 on the basis of an impedance-frequency diagram; and
Figur 11 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Sweep-Modulation in einem Frequenz-Zeitdiagramm. FIG. 11 shows a further sweep modulation according to the invention in a frequency-time diagram.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schallerzeugungsanordnung anhand eines Anwendungsbeispiels, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden kann, ohne jedoch auf diese Anwendung beschränkt zu sein. In einer Wanne 4, die mit Wasser bzw. einem anderen geeigneten Reinigungsmedium 5 gefüllt ist, befinden sich zu reinigende Teile 6, die Verschmutzungen aufweisen. Mit der Wanne 4 und dem darin befindlichen Wasser (Reinigungsmedium) 5 ist wenigstens ein Ultraschallwandler 7 (durchgezogene Linie) gekoppelt, welcher zur Erzeugung und Abgabe von Ultraschallwellen an das Medium 5 ausgebildet ist. Diese Ultraschallwellen bewirken in an sich bekannter Weise die Reinigung der Teile 6 von den Verschmutzungen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, nicht nur einen Ultraschallwandler 7 vorzusehen, sondern eine Mehrzahl von Ultraschallwandlern (in Figur 1 mit gestrichelten Linien entsprechend angedeutet). FIG. 1 shows a sound generation arrangement according to the invention with reference to an application example in which the method according to the invention can be used, but without being limited to this application. In a tub 4, which is filled with water or other suitable cleaning medium 5, there are parts to be cleaned 6, which have dirt. At least one ultrasonic transducer 7 (solid line) is coupled to the trough 4 and the water (cleaning medium) 5 therein, which is designed to generate and deliver ultrasonic waves to the medium 5. These ultrasonic waves cause in a conventional manner, the cleaning of the parts 6 of the contaminants. It is within the scope of the invention, not to provide only one ultrasonic transducer 7, but a plurality of ultrasonic transducers (indicated by dashed lines in Figure 1).
Der Ultraschallwandler 7 steht in elektrischer und signaltechnischer The ultrasonic transducer 7 is in electrical and signaling technology
Wirkverbindung (über eine Leitung 8) mit einem (Frequenz-) Generator 9. Der Generator 9 weist eine Signaleinheit 10 auf, die dazu ausgebildet ist, ein hochfrequentes Anregungssignal mit einer variablen Anregungsfrequenz 1 zu erzeugen. Das Anregungssignal wird von der Signaleinheit 10 bzw. dem Active connection (via a line 8) with a (frequency) generator 9. The generator 9 has a signal unit 10, which is designed to generate a high-frequency excitation signal with a variable excitation frequency 1. The excitation signal is from the signal unit 10 and the
Generator 9 über die elektrische Wirkverbindung 8, beispielsweise eine Generator 9 via the electrical operative connection 8, for example a
Signalleitung, an den Ultraschallwandler 7 übertragen. Der Ultraschallwandler 7 wird dadurch zur Erzeugung von (Ultra-)Schallwellen angeregt, die Signal line, transmitted to the ultrasonic transducer 7. The ultrasonic transducer 7 is thereby stimulated to generate (ultra-) sound waves, the
entsprechend zur Reinigung der Teile 6 in das Medium 5 eingekoppelt werden. be coupled into the medium 5 according to the cleaning of the parts 6.
In Figur 2 ist ein Verfahren zur Modulation der Anregungsfrequenz 1 des Ultraschallwandlers 7 gemäß dem Stand der Technik schematisch dargestellt. Figur 2 zeigt eine Impedanzkurve 3 des Ultraschallwandlers 7, wie sie der Ultraschallwandler 7 im vorliegenden Kontext üblicherweise aufweist. Die Anregungsfrequenz 1 , welche von dem Generator 9 erzeugt wird, wird zwischen einer minimalen Frequenz fmin und einer maximalen Frequenz fmax variiert. FIG. 2 schematically shows a method for modulating the excitation frequency 1 of the ultrasonic transducer 7 according to the prior art. FIG. 2 shows an impedance curve 3 of the ultrasound transducer 7, as the ultrasound transducer 7 usually has in the present context. The excitation frequency 1 generated by the generator 9 is varied between a minimum frequency f min and a maximum frequency f max .
Zwischen der minimalen Frequenz fmin und der maximalen Frequenz fmax liegt eine Zielfrequenz fziei. In dem vorliegenden Beispiel der Figur 2 weist die Impedanzkurve 3 im Bereich der Zielfrequenz fziei ein lokales Maximum 2 auf. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einer Resonanzfrequenz des Ultraschallwandlers 7 an der Stelle des lokalen Maximums 2. Die Anregung des Ultraschallwandlers 7 in der Nähe von dessen Resonanzfrequenz(en) erhöht die Schwingungsamplitude für eine gegebene Anregungsleistung und damit die Wirkungseffizienz der Schallwandlung. Es ist bekannt, Ultraschallwandler 7 im Bereich ihrer Resonanzfrequenz(en) anzuregen, um eine möglichst hohe Effizienz zu erreichen. Between the minimum frequency f min and the maximum frequency f max is a target frequency f zie i. In the present example of FIG. 2, the impedance curve 3 has a local maximum 2 in the region of the target frequency f zie . In this connection, one also speaks of a resonance frequency of the ultrasonic transducer 7 at the location of the local maximum 2. The excitation of the ultrasonic transducer 7 in the vicinity of its resonance frequency (s) increases the oscillation amplitude for a given excitation power and thus the effective efficiency of the sound conversion. It is known to excite ultrasonic transducers 7 in the region of their resonance frequency (s) in order to achieve the highest possible efficiency.
Eine erste Frequenzdifferenz Af-ι zwischen der minimalen Frequenz fmin und der Zielfrequenz fziei ist in der Figur 2 betragsmäßig gleich einer zweiten A first frequency difference Af-ι between the minimum frequency f min and the target frequency f zie i is equal in magnitude to a second in FIG
Frequenzdifferenz Af2 zwischen der maximalen Frequenz fmax und der Frequency difference Af 2 between the maximum frequency f max and the
Zielfrequenz fziei. Im Stand der Technik wird davon ausgegangen, dass eine derartige symmetrische, betragsmäßig gleiche Ausgestaltung der minimalen Frequenz fmin und der maximalen Frequenz fmax um die Zielfrequenz fziei herum zu besonders guten Ergebnissen führt. Target frequency f zie i. In the prior art it is assumed that such a symmetrical, equal in terms of the same design of the minimum Frequency f min and the maximum frequency f max around the target frequency f zie i leads to particularly good results.
Figur 3 zeigt eine zeitliche Abhängigkeit der Anregungsfrequenz 1 in einem Frequenz-Zeitdiagramm. Diese ist analog zu Figur 2 dem Stand der Technik entnommen. Es ist zu erkennen, dass die erste Frequenzdifferenz Af-ι und die zweite Frequenzdifferenz Af2, wie in Figur 2, betragsmäßig gleich sind. FIG. 3 shows a time dependence of the excitation frequency 1 in a frequency-time diagram. This is taken from the prior art analogously to FIG. It can be seen that the first frequency difference Af-ι and the second frequency difference Af 2, as in Figure 2, are equal in magnitude.
Ein Zeitpunkt tziei ist definiert als derjenige Zeitpunkt, an dem die Anregungs- frequenz 1 betragsmäßig der Frequenz fziei entspricht. Ein Zeitpunkt tmin ist definiert als der Zeitpunkt, an dem die Anregungsfrequenz 1 betragsmäßig der Frequenz fmin entspricht. Ein Zeitpunkt tmax ist definiert als der Zeitpunkt, an dem die Anregungsfrequenz 1 betragsmäßig der Frequenz fmax entspricht. Eine erste Zeitdifferenz At-ι berechnet sich aus der Differenz zwischen dem Zeitpunkt tziei und dem Zeitpunkt tmin. Eine zweite Zeitdifferenz At2 berechnet sich aus der Differenz zwischen dem Zeitpunkt tmax und dem Zeitpunkt tZiei - In Figur 3 ist die erste Zeitdifferenz At-ι betragsmäßig gleich der zweiten Zeitdifferenz At2. A time t zie i is defined as the time at which the excitation frequency 1 corresponds in magnitude to the frequency f zie i. A time t min is defined as the time at which the excitation frequency 1 corresponds in magnitude to the frequency f min . A time t max is defined as the time at which the excitation frequency 1 corresponds in magnitude to the frequency f max . A first time difference At-ι is calculated from the difference between the time t zei and the time t min . A second time difference At 2 is calculated from the difference between the time t max and the time t Zie i - In Figure 3, the first time difference At-ι amount equal to the second time difference At 2 .
Ein Frequenzdurchlauf beginnt bei dem Zeitpunkt tmin und endet bei dem A frequency sweep starts at time t min and ends at
Zeitpunkt tmax, oder umgekehrt. In Figur 3 weist die Anregungsfrequenz 1 während eines Frequenzdurchlaufs daher die Form einer Geraden auf. Time t max , or vice versa. In FIG. 3, the excitation frequency 1 therefore has the form of a straight line during a frequency sweep.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Methoden bekannt, diese Art der Frequenzmodulation durchzuführen. Wird die Anregungsfrequenz 1 nach dem Ende eines Frequenzdurchlaufs wieder auf die minimale Frequenz fmin gesetzt, so spricht man von einer Sägezahnmodulation. Wird die Anregungsfrequenz 1 nach dem Ende eines Frequenzdurchlaufs nicht wieder auf die minimale From the prior art, various methods are known to perform this type of frequency modulation. If the excitation frequency 1 is reset to the minimum frequency f min after the end of a frequency sweep, then this is called a sawtooth modulation. If the excitation frequency 1 after the end of a frequency sweep is not back to the minimum
Frequenz fmin gesetzt, sondern ausgehend von der maximalen Frequenz fmax linear verringert, so spricht man von einer Dreiecksmodulation. Die Frequency f min set, but starting from the maximum frequency f max linearly reduced, it is called a triangular modulation. The
symmetrische Ausgestaltung der Modulation der Anregungsfrequenz 1 um die Zielfrequenz herum bedingt bei den vorbekannten Verfahren, dass eine erste Ableitung der Anregungsfrequenz 1 während eines Frequenzdurchlaufs betragsmäßig konstant ist. Die minimale Frequenz fmin, die maximale Frequenz fmax sowie die Zielfrequenz fziei werden nach dem Stand der Technik nach Beendigung eines Frequenzdurchlaufs regelmäßig nicht verändert. Daraus resultieren insbesondere die zuvor genannten Nachteile betreffend den Generator 9, welcher Generator 9 die Anregungsfrequenz 1 erzeugt bzw. das Anregungssignal bereitstellt. Diese Nachteile bestehen u.a. in einer erhöhten Verlustwärme, die in dem Generator 9 erzeugt wird, und die in einem symmetrical embodiment of the modulation of the excitation frequency 1 around the target frequency around in the prior art method that a first derivative of the excitation frequency 1 during a frequency sweep is constant in magnitude. The minimum frequency f min , the maximum frequency f max and the target frequency f ziei are regularly not changed according to the prior art after completion of a frequency sweep. This results in particular the aforementioned disadvantages regarding the Generator 9, which generator 9 generates the excitation frequency 1 and provides the excitation signal. These disadvantages include increased heat loss, which is generated in the generator 9 and in one
proportionalen Verhältnis zu dem verwendeten Frequenzhub der Sweep- Modulation steht: Ein größerer Frequenzhub bedingt eine größere proportional relationship to the used frequency sweep of the sweep modulation is: A larger frequency deviation requires a larger
Verlustwärme. Waste heat.
In Figur 4 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Modulation der FIG. 4 shows a method according to the invention for modulating the
Anregungsfrequenz 1 zum Betrieb des Ultraschallwandlers 7 dargestellt. Die Zielfrequenz fziei befindet sich, wie zuvor anhand von Figur 2 erläutert, im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Bereich eines lokalen Maximums 2 der Impedanzkurve 3 des Ultraschallwandlers 7. Die minimale Frequenz fmin ist betragsmäßig kleiner als die Zielfrequenz fziei, die maximale Frequenz fmax ist betragsmäßig größer als die Zielfrequenz fziei. Die maximale Frequenz fmax und die minimale Frequenz fmin werden derart gewählt, dass die erste Excitation frequency 1 for operation of the ultrasonic transducer 7 shown. The target frequency f zie i is, as explained above with reference to Figure 2, in the present embodiment in the range of a local maximum 2 of the impedance curve 3 of the ultrasonic transducer 7. The minimum frequency f min is smaller in magnitude than the target frequency f zie i, the maximum frequency In terms of amount, f max is greater than the target frequency f zie i. The maximum frequency f max and the minimum frequency f min are chosen such that the first
Frequenzdifferenz Af-ι betragsmäßig kleiner ist als die zweite Frequenzdifferenz Af2. Die Zielfrequenz fziei liegt demnach nicht mittig zwischen fmin und fmax. Frequency difference Af-ι amount is smaller than the second frequency difference Af 2 . The target frequency f zie i is therefore not centered between f min and f max .
Das zu Figur 4 gehörige Frequenz-Zeitdiagramm ist in Figur 5 dargestellt. Die erste Zeitdifferenz At-ι zwischen dem Zeitpunkt tziei und dem Zeitpunkt tmin und die zweite Zeitdifferenz At2 zwischen dem Zeitpunkt tmax und dem Zeitpunkt tziei sind betragsmäßig gleich. Dies bedingt, dass eine erste zeitliche Ableitung der Anregungsfrequenz 1 im Bereich zwischen tmin und tziei, wenigstens im The frequency-time diagram belonging to FIG. 4 is shown in FIG. The first time difference At-ι between the time t zie i and the time t min and the second time difference At 2 between the time t max and the time t zie i are equal in magnitude. This requires that a first time derivative of the excitation frequency 1 in the range between t min and t zie i, at least in
arithmetischen Mittel, kleiner ist als eine erste zeitliche Ableitung der arithmetic mean, is less than a first time derivative of
Anregungsfrequenz 1 im Bereich zwischen tziei und tmax. Gemäß der Figur 4 weist die Änderung der Anregungsfrequenz 1 mit der Zeit in dem Bereich vom Zeitpunkt tmin bis zum Zeitpunkt tziei sowie in dem Bereich vom Zeitpunkt tziei bis zum Zeitpunkt tmax jeweils die Form einer Geraden auf. Dabei ist vorliegend die Steigung dieser Geraden im Bereich zwischen tziei und tmax betragsmäßig größer als im Bereich zwischen tmin und tziei. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass der Ultraschallwandler 7 im ersten Bereich zwischen tmin und tziei in der gleichen Zeit über ein kleineres Frequenzspektrum angeregt wird als im Bereich zwischen tziei und tmax. Man kann auch von einer geringeren Excitation frequency 1 in the range between t zie i and t max . According to FIG. 4, the change in the excitation frequency 1 with time in the range from the time t min to the time t zie i as well as in the range from the time t zie i to the time t max always has the form of a straight line. In the present case, the slope of this straight line in the region between t ze i and t max is greater in magnitude than in the region between t min and t ze . In other words, this means that the ultrasonic transducer 7 is excited in the first region between t min and t zie i in the same time over a smaller frequency spectrum than in the range between t zie i and t max . One can also of a lesser
Frequenzänderungsrate im ersten Bereich zwischen tmin und tziei im Vergleich zum zweiten Bereich zwischen tziei und tmax sprechen. Da der zeitliche Verlauf des Antriebssignals (Anregungsfrequenz f(t)) zwischen dem ersten Zeitpunkt tmin und dem zweiten Zeitpunkt tziei sowie zwischen dem zweiten Zeitpunkt tziei und dem dritten Zeitpunkt tmax voneinander verschiedene Steigungen aufweist, ergibt sich bei entsprechender graphischer Darstellung in dem f(t)-Diagramm ein Knick. Gemäß der Ausgestaltung in Figur 5 ist der zugehörige Knickwinkel kleiner als 180°. Frequency change rate in the first range between t min and t ze ze i speak in comparison to the second range between t zie i and t max . Since the time profile of the drive signal (excitation frequency f (t)) has different slopes between the first time t min and the second time t zie i and between the second time t zie i and the third time t max , the result is correspondingly graphic Representation in the f (t) diagram a kink. According to the embodiment in FIG. 5, the associated bending angle is less than 180 °.
Figur 6 zeigt dieselbe Impedanzkurve 3 des Ultraschallwandlers 7 im Impedanz- Frequenzdiagramm wie Figur 4. Die Zielfrequenz fziei liegt wiederum im Bereich des lokalen Maximums 2 der Impedanzkurve 3 des Ultraschallwandlers 7. Zu erkennen ist, dass in Figur 6, konträr zu Figur 4, die erste Frequenzdifferenz Af-i betragsmäßig größer ist als die zweite Frequenzdifferenz Af2. Dies lässt sich dem Frequenz-Zeitdiagramm in Figur 7 entnehmen. Wiederum sind die beiden Zeitdifferenzen At-ι und At2 betragsmäßig gleich. Die Änderung der FIG. 6 shows the same impedance curve 3 of the ultrasound transducer 7 in the impedance frequency diagram as FIG. 4. The target frequency f.sub.zi is once again in the range of the local maximum 2 of the impedance curve 3 of the ultrasound transducer 7. It can be seen that in FIG. 6, contrary to FIG , the first frequency difference Af-i is greater in magnitude than the second frequency difference Af 2 . This can be taken from the frequency-time diagram in FIG. Again, the two time differences At-ι and At 2 are the same in terms of amount. The change of
Anregungsfrequenz 1 über der Zeit weist wiederum im ersten Bereich von tmin bis tziei und im zweiten Bereich von tziei bis tmax die Form einer Geraden auf. Dabei ist jedoch, im Gegensatz zu Figur 5, die erste zeitliche Ableitung der Anregungsfrequenz 1 im ersten Bereich zwischen tmin und tziei betragsmäßig größer als im zweiten Bereich zwischen tziei und tmax. Anders ausgedrückt, ist in Figur 7 die Steigung der Geraden im Bereich zwischen tziei und tmax Excitation frequency 1 over time again has the form of a straight line in the first range from t min to tziei and in the second range from t zie i to t max . However, in contrast to FIG. 5, the first time derivative of the excitation frequency 1 in the first region between t min and t zie i is greater in magnitude than in the second region between t zie i and t max . In other words, in FIG. 7, the slope of the straight line is in the range between t zei and t max
betragsmäßig kleiner als im Bereich zwischen tmin und tziei. smaller in absolute terms than in the range between t min and t zie i.
Da der zeitliche Verlauf des Antriebssignals (Anregungsfrequenz f(t)) zwischen dem ersten Zeitpunkt tmin und dem zweiten Zeitpunkt tziei sowie zwischen dem zweiten Zeitpunkt tziei und dem dritten Zeitpunkt tmax voneinander verschiedene Steigungen aufweist, ergibt sich bei entsprechender graphischer Darstellung in dem f(t)-Diagramm wiederum ein Knick. Gemäß der Ausgestaltung in Figur 7 ist der zugehörige Knickwinkel größer als 180°. Der in den Figuren 4 und 5 dargestellte Zusammenhang zwischen der minimalen Frequenz fmin, der maximalen Frequenz fmax und der Zielfrequenz fZiei sowie der Impedanzkurve 3 des Ultraschallwandlers wird im Mittel bei in etwa der Hälfte aller Frequenzdurchläufe verwendet. Bei der in etwa anderen Hälfte der Since the time profile of the drive signal (excitation frequency f (t)) has different slopes between the first time t min and the second time t zie i and between the second time t zie i and the third time t max , the result is correspondingly graphic Representation in the f (t) diagram again a kink. According to the embodiment in FIG. 7, the associated bending angle is greater than 180 °. The relationship between the minimum frequency f min , the maximum frequency f max and the target frequency f zie i and the impedance curve 3 of the ultrasonic transducer shown in Figures 4 and 5 is used on average in about half of all frequency sweeps . In about half of the other
Frequenzdurchläufe wird eine Kombination der entsprechenden Parameter gemäß Figur 6 und Figur 7 verwendet. In Figur 8 ist eine beispielhafte zeitliche Abfolge einzelner Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Zunächst werden die minimale Frequenz fmin, die Zielfrequenz fZiei und die maximale Frequenz fmax so gewählt, dass der Betrag der ersten Frequenzdifferenz Af-i = A und der Betrag der zweiten Frequenzdifferenz Af2 = B ist. In einem ersten Frequenzdurchlauf wird ein Antriebssignal mit einer Anregungsfrequenz 1 gleich der minimalen Frequency sweeps, a combination of the corresponding parameters according to Figure 6 and Figure 7 is used. FIG. 8 shows an exemplary chronological sequence of individual steps of the method according to the invention. First, the minimum frequency f min , the target frequency f Zie i and the maximum frequency f max are selected so that the amount of the first frequency difference Af-i = A and the amount of the second frequency difference Af 2 = B. In a first frequency sweep, a drive signal with an excitation frequency 1 is equal to the minimum
Frequenz fmin durch die Signaleinheit 10 des Generators 9 erzeugt und an den Ultraschallwandler 7 (bzw. die Ultraschallwandler) übertragen. Im Verlauf des ersten Frequenzdurchlaufs wird die Anregungsfrequenz 1 bis zur maximalen Frequenz fmax erhöht. Nach Ende eines ersten Frequenzdurchlaufs werden die minimale Frequenz fmin, die Zielfrequenz fZiei und/oder die maximale Frequenz fmax so variiert, dass der Betrag der ersten Frequenzdifferenz Af-ι nun B und der Betrag der zweiten Frequenzdifferenz Af2 nun A ist. Die Anregungsfrequenz 1 wird nun von der maximalen Frequenz fmax bis zur minimalen Frequenz fmin verringert. Damit ergibt sich ein dreiecksartiger Verlauf des Antriebssignals bzw. der Anregungsfrequenz 1 des Antriebssignals. Wie zuvor erläutert, kann der Verlauf beispielsweise auch sägezahnförmig sein, wenn die Anregungsfrequenz nach dem Ende des ersten Frequenzdurchlaufs wieder von der minimalen Frequenz fmin ausgehend erhöht wird. Frequency f min generated by the signal unit 10 of the generator 9 and transmitted to the ultrasonic transducer 7 (or the ultrasonic transducer). In the course of the first frequency sweep, the excitation frequency 1 is increased up to the maximum frequency f max . After the end of a first frequency sweep , the minimum frequency f min , the target frequency f Zie i and / or the maximum frequency f max are varied so that the amount of the first frequency difference Af-ι now B and the amount of the second frequency difference Af 2 is now A. , The excitation frequency 1 is now reduced from the maximum frequency f max to the minimum frequency f min . This results in a triangular course of the drive signal or the excitation frequency 1 of the drive signal. As explained above, for example, the profile can also be sawtooth-shaped if the excitation frequency is increased again from the minimum frequency f min after the end of the first frequency sweep.
Es ist offensichtlich, dass auch die maximale Frequenz fmax, oder jede andere Frequenz innerhalb des Frequenzdurchlaufbereichs, als Startpunkt für die Modulation der Anregungsfrequenz 1 dienen kann. Nach dem Ende des zweiten Frequenzdurchlaufs werden die Beträge der beiden Frequenzdifferenzen wiederum zu Af-i = A und Af2 = B gewählt. Nach dem Ende des dritten Frequenzdurchlaufs entsprechend wieder Af-i = B und Af2 = A, usw. It is obvious that also the maximum frequency f max , or any other frequency within the frequency swept range, can serve as a starting point for the modulation of the excitation frequency 1. After the end of the second frequency sweep, the amounts of the two frequency differences are again selected as Af-i = A and Af 2 = B. After the end of the third frequency sweep again accordingly Af-i = B and Af 2 = A, etc.
In einem arithmetischen Mittel über alle Frequenzdurchläufe sind die erste Frequenzdifferenz Af-ι und die zweite Frequenzdifferenz Af2 daher betragsmäßig In an arithmetic mean over all frequency sweeps, the first frequency difference Af-ι and the second frequency difference Af 2 are therefore magnitude
Λ + B  Λ + B
gleich und weisen jeweils den Betrag—^- auf. Im Frequenz-Zeitdiagramm bedeutet dies, dass die erste zeitliche Ableitung der Anregungsfrequenz 1 im ersten Bereich zwischen tmin und tziei im Mittel betragsmäßig in etwa gleich ist wie im zweiten Bereich zwischen tziei und tmax. Die Änderung der Anregungsfrequenz 1 kann im Frequenz-Zeitdiagramm nicht nur die Form einer Geraden aufweisen, sondern auch anders geartete Formen oder Verläufe annehmen. Beispielsweise kann die Anregungsfrequenz 1 quadratisch mit der Zeit verändert werden, f = f(t2). equal and each have the amount - ^ - on. In the frequency-time diagram, this means that the first time derivative of the excitation frequency 1 in the first range between t min and t zie i is approximately the same in magnitude as in the second range between t zie i and t max . The change of the excitation frequency 1 can not only have the form of a straight line in the frequency-time diagram, but also assume other types or courses. For example, the excitation frequency 1 can be changed quadratically with time, f = f (t 2 ).
Figur 9 und 10 zeigen jeweils ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Modulation der Anregungsfrequenz 1 in einem Impedanz-Frequenzdiagramm. Im Gegensatz zu den Figuren 2, 4 und 6 ist die Zielfrequenz fZiei nicht in etwa gleich mit dem lokalen Maximum 2 der Impedanzkurve 3 des FIGS. 9 and 10 each show a further method according to the invention for modulating the excitation frequency 1 in an impedance-frequency diagram. In contrast to FIGS. 2, 4 and 6, the target frequency f Zie i is not approximately equal to the local maximum 2 of the impedance curve 3 of FIG
Ultraschallwandlers 7. Vielmehr können die Zielfrequenz fZiei und entsprechend die minimale Frequenz fmin sowie die maximale Frequenz fmax an beliebigen Stellen der Impedanzkurve 3 liegen. Instead, the target frequency f Zie i and correspondingly the minimum frequency f min and the maximum frequency f max can be anywhere on the impedance curve 3.
In Figur 11 ist ein zeitlicher Verlauf der Änderung der Anregungsfrequenz 1 für den Fall dargestellt, dass die erste Zeitdifferenz At-ι und die zweite Zeitdifferenz At2 betragsmäßig voneinander verschieden sind. Bei einem bestimmten FIG. 11 shows a time profile of the change of the excitation frequency 1 for the case that the first time difference At-1 and the second time difference At 2 are different in magnitude from each other. At a certain
Verhältnis zwischen der ersten Zeitdifferenz At-ι und der zweiten Zeitdifferenz At2 ist es auch möglich, dass der zeitliche Verlauf der Änderung der Ratio between the first time difference At-ι and the second time difference At 2 , it is also possible that the time course of the change of
Anregungsfrequenz 1 innerhalb eines Frequenzdurchlaufs die Form einer Geraden ohne Knick aufweist, obwohl sich die erste Frequenzdifferenz Af-i und die zweite Frequenzdifferenz Af2 betragsmäßig voneinander unterscheiden. Excitation frequency 1 within a frequency sweep has the shape of a straight line without kink, although the first frequency difference Af-i and the second frequency difference Af 2 amount differ from each other.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Anregung von einem oder mehreren, vorzugsweise 1. A method for the excitation of one or more, preferably
piezoelektrischen, Wandlern (7), welche Wandler (7) zur Erzeugung von Schallwellen ausgebildet sind und Betriebsfrequenzen aufweisen, die einen Wandlerfrequenzbereich definieren,  piezoelectric transducers (7), which transducers (7) are designed to generate sound waves and have operating frequencies which define a transducer frequency range,
bei dem ein Generator (9), der eine elektrische Verbindung (8) zu den Wandlern (7) und eine Frequenzdurchlauffunktion zur Erzeugung eines elektrischen Anregungssignals mit einer variablen Anregungsfrequenz (1) aufweist, ein elektrisches Anregungssignal für die  in which a generator (9) having an electrical connection (8) to the transducers (7) and a frequency sweeping function for generating an electrical excitation signal with a variable excitation frequency (1), an electrical excitation signal for the
Wandler (7) erzeugt, welches Anregungssignal den Wandlern (7) zugeführt wird,  Transducer (7) generates which excitation signal is supplied to the transducers (7),
wobei der Generator (9) mit einer einstellbaren Durchlaufrate eine Gesamtzahl an Frequenzdurchläufen in einem Frequenzdurchlaufbereich zwischen einer minimalen Frequenz (fmin) und einer maximalen Frequenz (fmax) durchführt, wherein the adjustable pass rate generator (9) performs a total number of frequency sweeps in a frequency swept range between a minimum frequency (f min ) and a maximum frequency (f m ax),
innerhalb welches Frequenzdurchlaufbereiches eine Zielfrequenz (f ziei ) definiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die minimale Frequenz (fmin), die maximale Frequenz (fmax)und die Zielfrequenz (f ziei ) so gewählt werden, dass sich eine erste within which frequency swept range a target frequency (f ziei) is defined, characterized in that the minimum frequency (f min ), the maximum frequency (f max ) and the target frequency (f ziei) are chosen such that a first
Frequenzdifferenz (Af-i) zwischen der minimalen Frequenz (fmin) und der Zielfrequenz (f ziei ) bei einer ersten Anzahl an Frequenzdurchläufen aus der Gesamtzahl an Frequenzdurchläufen, vorzugsweise bei im Frequency difference (Af-i) between the minimum frequency (f min ) and the target frequency (f ziei) at a first number of frequency sweeps from the total number of frequency sweeps, preferably at
Wesentlichen allen Frequenzdurchläufen, betragsmäßig von einer zweiten Frequenzdifferenz (Af2) zwischen der maximalen Frequenz (fmax) und der Zielfrequenz (f ziei) unterscheidet, und wobei die minimale Frequenz (fmin) und/oder die maximale Frequenz (fmax) und/oder die Zielfrequenz (f ziei ) nach wenigstens einem Frequenzdurchlauf so abgeändert wird oder werden, dass ein über alle durchgeführten Substantially all frequency sweeps, magnitude differs from a second frequency difference (Af 2 ) between the maximum frequency (f max ) and the target frequency (f ziei), and wherein the minimum frequency (f min ) and / or the maximum frequency (f max ) and / or the target frequency (f ziei) is changed after at least one frequency sweep so or that one over all performed
Frequenzdurchläufe gebildeter arithmetischer Mittelwert der ersten Frequenzdifferenzen (Af-ι) und ein über alle durchgeführten Frequenzdurchläufe gebildeter arithmetischer Mittelwert der zweiten Frequenzdifferenzen (Af2) betragsmäßig im Wesentlichen gleich sind. Frequency sweeps formed arithmetic mean of the first frequency differences (Af-ι) and on all performed Frequency sweeps formed arithmetic mean of the second frequency differences (Af 2 ) in terms of amount are substantially equal.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nach Beendigung wenigstens eines die minimale Frequenz (fmin) und/oder die maximale Frequenz (fmax) verändert wird. 2. The method of claim 1, wherein after completion of at least one of the minimum frequency (f min ) and / or the maximum frequency (f max ) is changed.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die minimale Frequenz 3. The method of claim 1 or 2, wherein the minimum frequency
(fmin), die maximale Frequenz (fmax) und die Zielfrequenz (fZiei) so gewählt werden, dass bei einem ersten Frequenzdurchlauf die erste Frequenzdifferenz (Af-ι) einen ersten Betrag (A) aufweist und die zweite Frequenzdifferenz (Af2) einen zweiten Betrag (B) aufweist, und bei dem in einem darauf folgenden Frequenzdurchlauf zumindest die Zielfrequenz sowie vorzugsweise auch die minimale Frequenz (fmin) und die maximale Frequenz (fmax) so abgeändert wird, dass die erste (f min ), the maximum frequency (f max ) and the target frequency (f Zie i) are chosen so that in a first frequency sweep , the first frequency difference (Af-ι) has a first amount (A) and the second frequency difference (Af 2 ) has a second amount (B), and in which in a subsequent frequency sweep at least the target frequency and preferably also the minimum frequency (f min ) and the maximum frequency (f max ) is modified so that the first
Frequenzdifferenz (Af-ι) den zweiten Betrag (B) aufweist und die zweite Frequenzdifferenz (Af2) den ersten Betrag (A) aufweist, Frequency difference (Af-ι) has the second amount (B) and the second frequency difference (Af 2 ) has the first amount (A),
wobei vorzugsweise der erste Betrag (A) und der zweite Betrag (B) unterschiedlich sind.  wherein preferably the first amount (A) and the second amount (B) are different.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Zielfrequenz (fziei) nach Beendigung wenigstens eines Frequenzdurchlaufs geändert wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the target frequency (fziei) is changed after completion of at least one frequency sweep.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Verlauf wenigstens eines Frequenzdurchlaufs, vorzugsweise aller Frequenzdurchläufe, die Anregungsfrequenz (1) des Antriebssignals so variiert wird, dass das Antriebssignal zu einem ersten Zeitpunkt (t-ι) die minimale Frequenz (fmin), zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) die 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein in the course of at least one frequency sweep, preferably all frequency sweeps, the excitation frequency (1) of the drive signal is varied so that the drive signal at a first time (t-ι) the minimum frequency (f min ), at a second time (t 2 ) the
Zielfrequenz (f ziei ) und zu einem dritten Zeitpunkt (t3) die maximale Frequenz (fmax) aufweist, Target frequency (f ziei) and at a third time (t 3 ) has the maximum frequency (f max ),
wobei der zweite Zeitpunkt (t2) zwischen dem ersten Zeitpunkt (t-ι) und dem dritten Zeitpunkt (t3) liegt, wherein the second time (t 2 ) is between the first time (t-ι) and the third time (t 3 ),
und wobei eine erste Zeitdifferenz (At-i) zwischen dem ersten Zeitpunkt (ti) und dem zweiten Zeitpunkt (t2) und eine zweite Zeitdifferenz (At-i) zwischen dem zweiten Zeitpunkt (t2) und dem d ritten Zeitpun kt (t3) betragsmäßig gleich sind . and wherein a first time difference (At-i) between the first time (ti) and the second time (t 2 ) and a second time difference (At-i) between the second time (t 2 ) and the d ritten Zeitpun kt (t 3 ) are equal in magnitude.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Frequenzdu rchlauf derart 6. The method of claim 5 wherein the frequency response is such
gewählt wird , dass im Verlauf wen igstens eines Frequenzdu rch laufs, vorzugsweise aller Frequenzdu rch läufe, eine erste Ableitung der Frequenz nach der Zeit zwischen dem ersten Zeitpunkt (t-ι ) und dem zweiten Zeitpunkt (t2) einen konstanten ersten Ableitungsbetrag und zwischen dem zweiten Zeitpunkt (t2) und dem d ritten Zeitpun kt (t3) einen konstanten zweiten Ableitungsbetrag aufweist. is chosen that in the course of at least one Frequenzdu rch run, preferably all Frequenzdu rch runs, a first derivative of the frequency after the time between the first time (t-ι) and the second time (t 2 ) a constant first derivative amount and between the second time (t 2 ) and the d ritten Zeitpun kt (t 3 ) has a constant second derivative amount.
7. Verfahren nach Anspruch 6 , bei dem bei dem der Frequenzdu rchlauf derart gewählt wird , dass sich im Verlauf wen igstens eines 7. The method of claim 6, wherein said frequency response is selected to be such that at least one of them progresses
Frequenzdurchlaufs, vorzugsweise aller Frequenzdu rchläufe, der erste Ableitungsbetrag und der zweite Ableitungsbetrag voneinander unterscheiden .  Frequency sweep, preferably all Frequenzdu rchläufe, the first derivative amount and the second derivative amount from each other.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein
während meh rerer, vorzugsweise aller, Frequenzdu rchläufe wen igstens einer der Wandler (7), vorzugsweise meh rere Wandler (7), höchst vorzugsweise alle Wandler (7), bei einer jeweiligen Resonanzfrequenz angeregt wird .  while meh eral, preferably all, Frequenzdu rchläufe wen least one of the transducers (7), preferably meh er converter (7), most preferably all transducers (7), is excited at a respective resonant frequency.
9. Verfahren nach Anspruch 8 , bei dem wäh rend meh rerer, vorzugsweise aller, Frequenzdu rch läufe wen igstens einer der Wandler (7), 9. The method according to claim 8, wherein currency rend meh rerer, preferably all, Frequenzdu rch runs at least one of the transducers (7),
vorzugsweise mehrere Wandler (7), höchst vorzugsweise alle Wandler (7), bei einer jeweiligen Resonanzfrequenz derselben Ordnung, vorzugsweise bei einer jeweiligen Grundresonanzfrequenz, angeregt wird .  Preferably, a plurality of transducers (7), most preferably all transducers (7), at a respective resonance frequency of the same order, preferably at a respective fundamental resonance frequency, is excited.
1 0. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem d ie Zielfrequenz im 1 0. The method of claim 8 or 9, wherein the target frequency in
Wesentlichen entsprechend einer Resonanzfrequenz, vorzugsweise einer Grundresonanzfrequenz, wen igstens eines Wandlers (7) gewählt wird , und/oder entsprechend einer Frequenz im  Substantially corresponding to a resonant frequency, preferably a fundamental resonance frequency, at least one transducer (7) is selected, and / or corresponding to a frequency in
Wandlerfrequenzbereich , vorzugsweise entsprechend einer Frequenz, die aus einer arithmetischen Mittelung zumindest einiger, vorzugsweise aller, Resonanzfrequenzen im Wandlerfrequenzbereich gebildet wird. Transducer frequency range, preferably according to a frequency, which is formed from an arithmetic averaging of at least some, preferably all, resonance frequencies in the transducer frequency range.
Schallerzeugungsanordnung mit wenigstens einem, vorzugsweise piezoelektrischen Wandler (7) und mit einem Generator (9), der eine elektrische Verbindung (8) zu dem Wandler (7) aufweist, welcher Generator (9) zur Erzeugung eines elektrischen Anregungssignals für den Wandler (7) vorgesehen ist und eine Frequenzdurchlauffunktion zur Erzeugung eines elektrischen Anregungssignals mit einer variablen Anregungsfrequenz (1) aufweist, welches Anregungssignal zur Sound generation arrangement comprising at least one, preferably piezoelectric transducer (7) and a generator (9) having an electrical connection (8) to the transducer (7), which generator (9) generates an electrical excitation signal for the transducer (7) is provided and a frequency sweeping function for generating an electrical excitation signal having a variable excitation frequency (1), which excitation signal for
Zuführung zu dem Wandler (7) vorgesehen ist, Supply to the transducer (7) is provided,
welcher Generator (9) dazu vorgesehen und ausgebildet ist, mit einer einstellbaren Durchlaufrate eine Gesamtzahl an Frequenzdurchläufen in einem Frequenzdurchlaufbereich zwischen einer minimalen Frequenz (fmin) und einer maximalen Frequenz (fmax) durchzuführen, innerhalb welches Frequenzdurchlaufbereiches eine Zielfrequenz (f ziei ) definierbar ist, which generator (9) is provided and designed to perform a total number of frequency sweeps in a frequency sweep range between a minimum frequency (fmin) and a maximum frequency (f max ) at an adjustable sweep rate, within which sweep frequency range a target frequency (f ziei) is definable .
wobei die minimale Frequenz (fmin), die maximale Frequenz (fmax) und die Zielfrequenz (f ziei ) so wählbar sind, dass sich eine erste wherein the minimum frequency (f min ), the maximum frequency (f max ) and the target frequency (f ziei) are selectable such that a first
Frequenzdifferenz (Af-ι) zwischen der minimalen Frequenz (fmin) und der Zielfrequenz (f ziei ) bei einer ersten Anzahl an Frequenzdurchläufen aus der Gesamtzahl an Frequenzdurchläufen, vorzugsweise bei im Frequency difference (Af-ι) between the minimum frequency (f min ) and the target frequency (f ziei) in a first number of frequency sweeps from the total number of frequency sweeps, preferably at
Wesentlichen allen Frequenzdurchläufen, betragsmäßig von einer zweiten Frequenzdifferenz (Af2) zwischen der maximalen Frequenz (fmax) und der Zielfrequenz (f ziei) unterscheidet, und wobei die minimale Frequenz (fmin) und/oder die maximale Frequenz (fmax) und/oder die Zielfrequenz (f ziei ) nach wenigstens einem Frequenzdurchlauf so abänderbar ist, dass ein über alle durchgeführten Frequenzdurchläufe gebildeter arithmetischer Mittelwert der ersten Frequenzdifferenzen (Af-i) und ein über alle durchgeführten Frequenzdurchläufe gebildeter arithmetischer Mittelwert der zweiten Frequenzdifferenzen (Af2) betragsmäßig im Wesentlichen gleich sind. Substantially all frequency sweeps, magnitude differs from a second frequency difference (Af 2 ) between the maximum frequency (f max ) and the target frequency (f ziei), and wherein the minimum frequency (f min ) and / or the maximum frequency (f max ) and / or the target frequency (f ziei) is changeable to at least one frequency sweep that an over all performed frequency sweeps formed arithmetic mean of the first frequency differences (f-i) and one performed on all frequency sweeps formed arithmetic mean of the second frequency difference (f 2) in terms of magnitude are essentially the same.
EP17700513.9A 2016-01-29 2017-01-12 Method for exciting piezoelectric transducers and sound-producing arrangement Pending EP3408036A1 (en)

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