NO306530B1

NO306530B1 - Ultrasound transducer

Info

Publication number: NO306530B1
Application number: NO924136A
Authority: NO
Inventors: Barry John Martin
Original assignee: Commw Scient Ind Res Org; Agl Consultancy Pty Ltd
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1992-10-26
Publication date: 1999-11-15
Also published as: DK0598715T3; FI924849A; SG46263A1; AU7741391A; NO924136D0; JPH05507183A; WO1991017637A1; ES2109267T3; GR3025648T3; EP0598715B1; DE69128155T2; NO924136L; CA2081472A1; CN1039867C; ATE160069T1; NZ237971A; EP0598715A4; HU9203367D0; FI924849A0; HUT64672A

Abstract

Ultrasonic piezoelectric transducer comprising a piezoelectric material (10) having a profile whereby the transducer transmits and/or receives ultrasonic vibrations in a dilational (quasilongitudinal) mode. The profile is curved and includes a point of inflection. Possesses a vibrational peak in the frequency range 10 KHz - 200 KHz. Construction is performed via profiling and tensioning the piezoelectric material.

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en piezo-elektrisk transduser i stand til å overføre og motta ultrasoniske vibrasjoner. Det beskrives også prosesser for å konstruere en piezoelektrisk ultralyd-transduser, et system for å sende ultrasoniske vibrasjoner, et system for å detektere ultrasoniske vibrasjoner, systemer for å sende og detektere ultrasoniske vibrasjoner, en fremgangsmåte for å sende ultrasoniske vibrasjoner, en fremgangsmåte for å detektere ultrasoniske The present invention relates to a piezoelectric transducer capable of transmitting and receiving ultrasonic vibrations. Also described are processes for constructing a piezoelectric ultrasonic transducer, a system for transmitting ultrasonic vibrations, a system for detecting ultrasonic vibrations, systems for transmitting and detecting ultrasonic vibrations, a method for transmitting ultrasonic vibrations, a method for detect ultrasonic

vibrasjoner og fremgangsmåter for sending og detektering av ultrasoniske vibrasjoner. vibrations and methods for sending and detecting ultrasonic vibrations.

Fra tid til annen oppstår det en situasjon som krever bruk av en ultralyd-transduser i frekvensområdet 100 til 200 kHz, som har minimale krav til kraftforsyning og som opererer i luft eller andre gasser. Kravet til lav kraftforsyning utelukker et stort antall eksisterende transdusere, enten på grunn av at deres følsomhet er så høy at de krever en stor stimuleringsspenning, eller på grunn av at de trenger en stor forspenning som er vanskelig å oppnå i et laveffekts like-strømsystem. For eksempel, piezo-elektriske ultralyd-transdusere (ofte brukt under vann) som opererer i luft eller andre gasser har typisk lav følsomhet eller smal båndbredde. Disse egenskapene er en følge av den kraftige feiltilpasning av den akustiske impedans mellom luft eller andre gasser og transdusermaterialet (hvor sistnevnte er i stand til å skape store krefter, men bare med små avbøyninger). Enten må man leve med de små avbøyninger (lav akustisk utgangseffekt), eller så må man bringe materialet til en resonans-tilstand ved en spesiell frekvens. For anvendelse til ekkoføling eller informasjons-overføring er en enkelt frekvens ubrukbar, og et bredest mulig område av frekvenser er ønskelig. Noen elektro-niske transdusere med lav forspenning (30 volt) er utviklet, men stort sett er disse kostbare og tidkrevende å produsere. From time to time a situation arises that requires the use of an ultrasonic transducer in the frequency range of 100 to 200 kHz, which has minimal power supply requirements and which operates in air or other gases. The low power supply requirement precludes a large number of existing transducers, either because their sensitivity is so high that they require a large stimulation voltage, or because they need a large bias voltage that is difficult to achieve in a low-power DC system. For example, piezoelectric ultrasonic transducers (often used underwater) operating in air or other gases typically have low sensitivity or narrow bandwidth. These properties are a consequence of the strong mismatch of the acoustic impedance between air or other gases and the transducer material (where the latter is capable of creating large forces, but only with small deflections). Either you have to live with the small deflections (low acoustic output power), or you have to bring the material to a resonant state at a particular frequency. For application to echo sensing or information transmission, a single frequency is unusable, and the widest possible range of frequencies is desirable. Some electronic transducers with low bias voltage (30 volts) have been developed, but mostly these are expensive and time-consuming to produce.

Et mål for den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en piezo-elektrisk ultralyd-transduser. An aim of the present invention is to produce a piezoelectric ultrasonic transducer.

Oppfinnerne av den foreliggende oppfinnelse har oppdaget at et piezo-elektrisk materiale som har en passende profil kan drives i en modus som her er kalt en dilatasjonsmodus, og som alternativt kalles en kvasilongitudinal modus. En foreløpig forklaring av hva som er ment med det at en transduser drives i en dilatasjonsmodus er som følger. Når et piezo-elektrisk materiale som har en buet profil blir drevet, vil det bule ut når det forlenges og trekke seg sammen når det forkortes. Hvor det ikke er noen kurve vil det ikke skje noen transversal bevegelse. Hvis således materialet er lett buet, men ikke inneholder noe infeksjonspunkt, således ingen endring i krumningens fortegn, vil det gjennomgå transversal vibrasjon med samme fase langs hele lengden. Hvis på den annen side buen inneholder et inflasjonspunkt, vil den transversale forskyvning endres i fase ved dette punkt. Hvis krumningen som har infleksjonspunktet også har en passende strålingsgeo-metri, er det en resulterende effektiv kopling av piezo-elektrisk eksitasjon til transversal forskyvning, slik at de transversale vibrasjoner som er ute av fase danner en konstruktiv interferens for å gi høy utgangseffekt, og når dette skjer blir det piezo-elektriske materiale drevet i en dilatasjonsmodus. På denne måten kan en transduser med et høyt effektivt strålingsareal konstrueres for ultrasoniske frekvenser med bølgelengder i størrelsesorden på noen få millimeter. The inventors of the present invention have discovered that a piezoelectric material having a suitable profile can be operated in a mode which is here called a dilation mode, and which is alternatively called a quasi-longitudinal mode. A preliminary explanation of what is meant by a transducer being operated in a dilation mode is as follows. When a piezoelectric material having a curved profile is driven, it will bulge when extended and contract when shortened. Where there is no curve, no transverse movement will occur. If the material is thus slightly curved, but contains no point of infection, thus no change in the sign of the curvature, it will undergo transverse vibration with the same phase along its entire length. If, on the other hand, the arc contains an inflation point, the transverse displacement will change in phase at this point. If the curvature having the inflection point also has a suitable radiation geometry, there is a resulting effective coupling of piezoelectric excitation to transverse displacement, so that the out-of-phase transverse vibrations form a constructive interference to give high output power, and when when this happens, the piezoelectric material is driven into a dilation mode. In this way, a transducer with a high effective radiation area can be constructed for ultrasonic frequencies with wavelengths of the order of a few millimeters.

Ifølge den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt en piezo-elektrisk transduser i stand til å overføre og motta ultrasoniske vibrasjoner, omfattende en piezo-elektrisk folie operativt forbundet med støttemidler som støtter og strekker folien hvor: folien er profilert og strukket av støttemidlene til å danne tre buede segmenter som hver har en krumning med motsatt fortegn i forhold til en tilstøtende en av de nevnte tre buede segmenter og er ikke festet til støttemidlene, og hvor folien er frittstående mellom hver av segmentene og segmentet(ene) ved siden av den og er forankret til støttemidlene på begge sider av de tre buede segmentene. According to the present invention, there is provided a piezoelectric transducer capable of transmitting and receiving ultrasonic vibrations, comprising a piezoelectric foil operatively connected to support means which support and stretch the foil wherein: the foil is profiled and stretched by the support means to form three curved segments each of which has a curvature of opposite sign to an adjacent one of said three curved segments and is not attached to the supports, and where the foil is free-standing between each of the segments and the segment(s) adjacent to it and is anchored to the supports on both sides of the three curved segments.

Fordelaktige utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav 2-21. Advantageous embodiments of the invention are indicated in the independent claims 2-21.

Det piezo-elektriske materialet i transduseren kan i en første utførelse ha en hvilken som helst profil som setter den i stand til å sende og/eller motta ultrasoniske vibrasjoner i en dilatasjonsmodus. En typisk profil er en omvendt U-form eller en sal-form. Den omvendte U-form betyr omvendt i forhold til materialets forankringspunkter. Profilen kan også være U-formet, i hvilket tilfelle den ikke er omvendt i forhold til materialets forankringspunkter. The piezoelectric material in the transducer can, in a first embodiment, have any profile that enables it to transmit and/or receive ultrasonic vibrations in a dilation mode. A typical profile is an inverted U shape or a saddle shape. The inverted U-shape means reversed in relation to the material's anchoring points. The profile can also be U-shaped, in which case it is not inverted in relation to the anchoring points of the material.

I en annen utførelse er det anordnet en piezo-elektrisk ultralyd-transduser omfattende et piezo-elektrisk materiale som er profilert og strukket slik at transduseren er i stand til å sende og/eller motta ultrasoniske vibrasjoner i en dilatasjonsmodus, sammen med en anordning for å profilere og strekke det piezo-elektriske materialet, hvor denne anordningen er operativt forbundet med det piezo-elektriske materialet. In another embodiment, there is provided a piezoelectric ultrasonic transducer comprising a piezoelectric material that is profiled and stretched such that the transducer is capable of transmitting and/or receiving ultrasonic vibrations in a dilation mode, together with a device for profiling and stretching the piezoelectric material, where this device is operatively connected to the piezoelectric material.

Ifølge en tredje utførelse er det anordnet en piezo-elektrisk ultralyd-transduser omfattende et piezo-elektrisk materiale som har en profil og som er i strekk, sammen med en anordning for å strekke materialet, hvor anordningen er operativt forbundet med materialet, slik at transduseren er i stand til å sende og/eller motta ultrasoniske vibrasjoner som har en topp i frekvensområdet 10 kHz til 200 kHz. According to a third embodiment, a piezoelectric ultrasound transducer is provided comprising a piezoelectric material having a profile and which is in tension, together with a device for stretching the material, the device being operatively connected to the material, so that the transducer is capable of transmitting and/or receiving ultrasonic vibrations that have a peak in the frequency range 10 kHz to 200 kHz.

Ifølge en fjerde utførelse er det anordnet en piezo-elektrisk ultralyd-transduser omfattende et piezo-elektrisk materiale som er profilert og i strekk, sammen med en anordning for å profilere og strekke materialet, hvor denne anordning er operativt forbundet med materialet, slik at transduseren er i stand til å sende og/eller motta ultrasoniske vibrasjoner som har en vibrasjons-topp i frekvensområdet 10 kHz til 200 kHz. According to a fourth embodiment, a piezoelectric ultrasound transducer comprising a piezoelectric material which is profiled and stretched, together with a device for profiling and stretching the material, is arranged, where this device is operatively connected to the material, so that the transducer is capable of sending and/or receiving ultrasonic vibrations that have a vibration peak in the frequency range 10 kHz to 200 kHz.

Det typiske området er 12 kHz - 160 kHz, 80 kHz - 12 kHz, 95 kHz - 105 kHz, 15 kHz - 60 kHz eller 15 kHz - 30 kHz. Det kan være mer enn en vibrasjonstopp i frekvensområdet. The typical range is 12 kHz - 160 kHz, 80 kHz - 12 kHz, 95 kHz - 105 kHz, 15 kHz - 60 kHz or 15 kHz - 30 kHz. There may be more than one vibration peak in the frequency range.

Anordningen for å strekke og/eller profilere det piezo-elektriske materialet ifølge første, andre, tredje eller fjerde utførelse, kan være regulerbar slik at materialet kan strekkes og profileres for å generere og/eller motta ultrasoniske frekvenser i flere områder av ultrasoniske frekvenser etter behov. The device for stretching and/or profiling the piezoelectric material according to the first, second, third or fourth embodiment can be adjustable so that the material can be stretched and profiled to generate and/or receive ultrasonic frequencies in several ranges of ultrasonic frequencies as needed .

Transduserne ifølge den første eller andre utførelsen kan omfatte hvilket som helst piezo-elektrisk materiale som er i stand til å sende og/eller motta ultrasoniske vibrasjoner i en kvasilongitudinal modus eller dilatasjonsmodus. Slike materialer omfatter piezo-elektriske polymermaterialer, plastmaterialer og gummimaterialer. Et fordelaktig piezo-elektrisk materiale omfatter en polet polyvinyliden polymer, PVDF, eller en kopolymer av vinylidenfluorid og trifluoretylen som kan være i form av en plate, folie, film eller annen passende piezo-elektrisk form. Disse materialene er også egnet for den tredje og den fjerde utførelse. The transducers according to the first or second embodiment may comprise any piezoelectric material capable of transmitting and/or receiving ultrasonic vibrations in a quasi-longitudinal mode or dilatational mode. Such materials include piezoelectric polymer materials, plastic materials and rubber materials. An advantageous piezoelectric material comprises a poled polyvinylidene polymer, PVDF, or a copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethylene which may be in the form of a sheet, foil, film or other suitable piezoelectric form. These materials are also suitable for the third and fourth designs.

Ifølge en ønskelig utførelse av den første utførelse er det piezo-elektriske materialet sadelformet som vist på figur9, hvor punktene A og C er forankringspunkter for det piezo-elektriske materialet, x er lengden til profilen av materialet mellom punktene A og C via punkt B, d1er avstanden mellom punktene A og C, d3er avstanden mellom toppene på sadelen, h-^According to a desirable embodiment of the first embodiment, the piezoelectric material is saddle-shaped as shown in Figure 9, where points A and C are anchoring points for the piezoelectric material, x is the length of the profile of the material between points A and C via point B, d1 is the distance between points A and C, d3 is the distance between the tops of the saddle, h-^

er høyden på det piezo-elektriske materialet til toppen på den venstre sadel fra en linje som forbinder punktene A og C, hr is the height of the piezoelectric material to the top of the left saddle from a line joining points A and C, hr

er høyden på det piezo-elektriske materialet til toppen av den høyre sadel fra en linje som forbinder punktene A og C, h2jer høyden på den venstre sadel av det piezo-elektriske materialet, og h2rer høyden på høyre sadel av piezo-elektrisk materiale, og hvor: is the height of the piezoelectric material to the top of the right saddle from a line connecting points A and C, is the height of the left saddle of the piezoelectric material, and is the height of the right saddle of the piezoelectric material, and where:

I en spesielt ønsket form er det piezo-elektriske materialet for første, andre, tredje eller fjerde utførelse sadelformet som vist på figur 9, hvor d2er tverrsnitts-diameteren for en stang som er operativt forbundet med det piezo-elektriske materialet for å sette dette under strekk, punktene A og C er forankringspunkter for det piezo-elektriske materialet, x er lengden til profilen av materialet mellom punktene A og C via punkt B, d1er avstanden mellom punktene A og C, d-j er avstanden mellom toppen på sadelen, h-^ er høyden på det piezo-elektriske materialet på toppen av den venstre sadel fra en linje som forbinder punktene A og C, hr er høyden på det piezo-elektriske materialet til toppen på den høyre sadel fra en linje som forbinder punktene A og C, h,-,^er høyden på den venstre sadel av piezo-elektrisk materiale, og h2r er høyden på den høyre sadel av piezo-elektrisk materiale, In a particularly desired form, the piezoelectric material of the first, second, third or fourth embodiment is saddle-shaped as shown in Figure 9, where d2 is the cross-sectional diameter of a rod operatively connected to the piezoelectric material to place it under stretch, points A and C are anchoring points for the piezoelectric material, x is the length of the profile of the material between points A and C via point B, d1 is the distance between points A and C, d-j is the distance between the top of the saddle, h-^ is the height of the piezoelectric material on top of the left saddle from a line connecting points A and C, hr is the height of the piezoelectric material on top of the right saddle from a line connecting points A and C, h ,-,^ is the height of the left saddle of piezoelectric material, and h2r is the height of the right saddle of piezoelectric material,

og hvor: and where:

<1.5*d>1<<>x<<><2.3*d>1; 0.5<*>d1< hr < 0. 9* d1; 0. 5*d1 h]_ 0.9<*>d1<1.5*d>1<<>x<<><2.3*d>1; 0.5<*>d1< hr < 0.9* d1; 0. 5*d1 h]_ 0.9<*>d1

;<0.1*d1><<>h21< 0.2*d1;- 0.1*d1<h2r< 0.2*^; 0.05<*>d1< d2< ;<0.1*d1><<>h21< 0.2*d1;- 0.1*d1<h2r< 0.2*^; 0.05<*>d1< d2<

0.2<*>d1; og 0.6*d1<d3< 0.8<*>d1. 0.2<*>d1; and 0.6*d1<d3< 0.8<*>d1.

Mer typisk, d1= 10 mm; 15 mm <.x <.23 mm; 5 mm < hr <. 9 More typically, d1= 10 mm; 15 mm <.x <.23 mm; 5 mm < hr <. 9

mm; 5 mm <.h-^ <. 9mm; 1 mm <.<h>2-^<<.>2 mm; 1 mm <.h2r<, 2 mm; 0.5etc.; 5 mm <.h-^ <. 9mm; 1 mm <.<h>2-^<<.>2 mm; 1 mm <.h2r<, 2 mm; 0.5

mm <. 2^<, 2 mm, og 6 mm <. d^<. 8mm. mm <. 2^<, 2 mm, and 6 mm <. d^<. 8 mm.

Generelt, dx= 10 mm; x = 20 mm; hr = 7,5 mm; h-^= 7,5 In general, dx= 10 mm; x = 20mm; hr = 7.5 mm; h-^= 7.5

mm;<h>2^= 1,5 mm; h21,5 mmld2=1 mm; og d-^ = 6,9 mm. mm;<h>2^= 1.5 mm; h21.5 mmld2=1 mm; and d-^ = 6.9 mm.

I det typiske tilfellet er hr omtrent det samme (innen 0,5 mm) eller det samme som h-^, og h2rer omtrent det samme (innen 0,5 mm) eller er det samme som h2^. In the typical case, hr is approximately the same (within 0.5mm) or the same as h-^, and h2rer is approximately the same (within 0.5mm) or the same as h2^.

Det piezo-elektriske materialet for første, andre, tredje eller fjerde utførelse består med fordel av en polet polyvinyliden folie som er 5 mikrometer til 75 mikrometer tykk, typisk 9 mikrometer til 3,5 mikrometer tykk, mer typisk 20 mikrometer til 25 mikrometer tykk, og enda mer typisk 25 mikrometer tykk. The piezoelectric material of the first, second, third or fourth embodiment advantageously consists of a poled polyvinylidene foil which is 5 micrometers to 75 micrometers thick, typically 9 micrometers to 3.5 micrometers thick, more typically 20 micrometers to 25 micrometers thick, and even more typically 25 micrometers thick.

Det piezo-elektriske materialet for første, andre, tredje eller fjerde utførelse kan være formet som en omvendt U som vist på figur 10, hvor punktene A og B er forankringspunkter for det piezo-elektriske materiale, x er lengden til profilen av materialet mellom punktene A og B via punkt C, og d1er avstanden mellom punktene A og B, hvor: The piezoelectric material for the first, second, third or fourth embodiment may be shaped like an inverted U as shown in Figure 10, where points A and B are anchor points for the piezoelectric material, x is the length of the profile of the material between the points A and B via point C, and d1 is the distance between points A and B, where:

Mer typisk, d1= 10 mm, og 15 mm < x < 23 mm. More typically, d1= 10 mm, and 15 mm < x < 23 mm.

Generelt, d^= 10 mm og x = 20 mm. In general, d^= 10 mm and x = 20 mm.

Ifølge en femte utførelse er det anordnet en prosess for konstruksjon av en piezo-elektrisk ultralydtransduser av den andre utførelse, hvor prosessen omfatter: profilering og strekning av et piezo-elektrisk materiale slik at materialet bli i stand til å sende og/eller motta ultrasoniske bølger i en dilatasjonsmodus. According to a fifth embodiment, a process for the construction of a piezoelectric ultrasonic transducer of the second embodiment is provided, wherein the process comprises: profiling and stretching a piezoelectric material so that the material is able to transmit and/or receive ultrasonic waves in a dilation mode.

Ifølge en sjette utførelse er det anordnet en prosess for konstruksjon av en piezo-elektrisk ultralyd-transduser av den fjerde utførelse, hvor prosessen omfatter: profilering og strekking av et piezo-elektrisk materiale slik at transduseren er i stand til å sende og/eller motta ultrasoniske vibrasjoner som har en vibrasjonstopp i frekvensområdet 15 kHz - 13 0 kHz. According to a sixth embodiment, there is provided a process for the construction of a piezoelectric ultrasound transducer of the fourth embodiment, the process comprising: profiling and stretching a piezoelectric material so that the transducer is able to transmit and/or receive ultrasonic vibrations that have a vibration peak in the frequency range 15 kHz - 13 0 kHz.

Ifølge en sjuende utførelse er det anordnet et system for å sende ultrasoniske vibrasjoner, omfattende: en piezo-elektrisk ultralyd-transduser av første, andre, tredje eller fjerde utførelse, og en ultrasonisk vekselstrømkilde operativt forbundet med transduseren. According to a seventh embodiment, there is provided a system for transmitting ultrasonic vibrations, comprising: a piezoelectric ultrasonic transducer of the first, second, third or fourth embodiment, and an ultrasonic alternating current source operatively connected to the transducer.

Ifølge en åttende utførelse er det anordnet et system for å detektere ultrasoniske vibrasjoner, omfattende: en piezo-elektrisk ultralyd-transduser av første, andre, tredje eller fjerde utførelse, en ultrasonisk vekselstrømkilde operativt forbundet med transduseren, og en ultralyd-detektor operativt forbundet med transduseren. According to an eighth embodiment, there is provided a system for detecting ultrasonic vibrations, comprising: a piezoelectric ultrasonic transducer of the first, second, third or fourth embodiment, an ultrasonic alternating current source operatively connected to the transducer, and an ultrasonic detector operatively connected to the transducer.

Ifølge en niende utførelse er det tilveiebragt et system for å sende og detektere ultrasoniske vibrasjoner, omfattende: en piezo-elektrisk ultralydtransduser av første, andre, tredje eller fjerde utførelse, en ultrasonisk vekselstrømkilde operativt forbundet med transduseren, og en ultrasonisk detektor operativt forbundet med transduseren. According to a ninth embodiment, there is provided a system for transmitting and detecting ultrasonic vibrations, comprising: a piezoelectric ultrasonic transducer of the first, second, third or fourth embodiment, an ultrasonic alternating current source operatively connected to the transducer, and an ultrasonic detector operatively connected to the transducer .

Ifølge en tiende utførelse er det anordnet et system for å sende og detektere ultrasoniske vibrasjoner, omfattende: en første piezo-elektrisk ultralyd-transduser av første, andre, tredje eller fjerde utførelse; en andre piezo-elektrisk ultralyd-transduser av første, andre, tredje eller fjerde utførelse; en ultrasonisk vekselstrømkilde operativt forbundet med den første og den andre transduser; og en ultralyd-detektor operativt forbundet med den første og andre transduser. According to a tenth embodiment, there is provided a system for transmitting and detecting ultrasonic vibrations, comprising: a first piezoelectric ultrasonic transducer of the first, second, third or fourth embodiment; a second piezoelectric ultrasonic transducer of the first, second, third or fourth embodiment; an ultrasonic alternating current source operatively connected to the first and second transducers; and an ultrasound detector operatively connected to the first and second transducers.

Ifølge en ellevte utførelse er det anordnet en fremgangsmåte for å sende ultrasoniske vibrasjoner, omfattende: påtrykning av et ultrasonisk vekselstrøm-signal til en piezo-elektrisk transduser i systemet ifølge den syvende utførelse. According to an eleventh embodiment, there is provided a method for sending ultrasonic vibrations, comprising: applying an ultrasonic alternating current signal to a piezoelectric transducer in the system according to the seventh embodiment.

Ifølge en tolvte utførelse er det anordnet en fremgangsmåte for å detektere ultrasoniske vibrasjoner, omfattende: detektering av ultrasoniske vekselstrøm-vibrasjoner med et system ifølge den åttende utførelse. According to a twelfth embodiment, there is provided a method for detecting ultrasonic vibrations, comprising: detecting alternating current ultrasonic vibrations with a system according to the eighth embodiment.

Ifølge en trettende utførelse er det anordnet en fremgangsmåte for å sende og detektere ultrasoniske vibrasjoner, omfattende: påtrykning av ultrasoniske vekselstrøm-signaler på en piezo-elektrisk transduser i systemet ifølge den niende utførelse; og According to a thirteenth embodiment, there is provided a method for transmitting and detecting ultrasonic vibrations, comprising: applying ultrasonic alternating current signals to a piezoelectric transducer in the system according to the ninth embodiment; and

detektering av ultrasoniske vekselstrøm-vibrasjoner med et system ifølge den niende utførelse. detecting alternating current ultrasonic vibrations with a system according to the ninth embodiment.

Ifølge en fjortende utførelse er det anordnet en fremgangsmåte for å sende og detektere ultrasoniske vibrasj oner, omfattende: påtrykning av ultrasoniske vekselstrøm-signaler på den første eller andre piezo-elektriske transduser i systemet ifølge den tiende utførelse; og According to a fourteenth embodiment, there is provided a method for transmitting and detecting ultrasonic vibrations, comprising: applying ultrasonic alternating current signals to the first or second piezoelectric transducer in the system according to the tenth embodiment; and

detektering av ultrasoniske vekselstrøms-vibrasjoner generert av den andre eller første piezo-elektriske transduser med den andre piezo-elektriske transduser i systemet ifølge den tiende utførelse. detecting ultrasonic alternating current vibrations generated by the second or first piezoelectric transducer with the second piezoelectric transducer in the system according to the tenth embodiment.

I sin mest foretrukne form er det piezo-elektriske materiale en piezo-elektrisk folie som typisk omfatter en polyvinylidenfluorid (PVDF) folie eller en folie som omfatter en kopolymer av PVDF. Folien har minst to elektroder plassert på den, typisk en elektrode på hver side av folien. Elektrodene kan være av samme eller forskjellige materialer, typisk av samme materiale. Eksempler på elektrodematerialer er slike metaller som Au, Pd, Pt, Ti, Zn, Al, Ag, Cu, Sn, Ga, In, Ni, ledende polymerer som krever doping med slike dopingagenser som jod, fluorin, alkaliske metaller og deres salter, metallkarbonater og arsenikkhalider, omfatter polyacetylen, polyacetylenkopolymerer, polypyrroler, polyakrylonitriler, polyaromatiske materialer, polyaniliner, polytiofener, polykarbasoler, polybetadiketon og polydipropargylamin, polyasenaften/N-vinyl heterosyklisk med Lewis syre, poly(heteroaromatiske vinylener), polyphthalocyaniner, polymer reagert med 1,9-10 substituert fenalen, polykaroteonider, heterosykliske stigepolymerer, vekslende aromatiske og quinonoide sekvenser, polyisotianaften og poly(para-fenylen) sulfid, samt polymerer som ikke krever doping, så som poly(dieter-leddede biso-nitril), polyacetylen og poly-diacetylen med avstandsenheter, poly-(perinaftalin), poly(karbondiselenid), overgangsmetall poly(benzodothiolen),<*>poly(tiofensulfonater), og acetylenterminert Schiff-base. In its most preferred form, the piezoelectric material is a piezoelectric foil typically comprising a polyvinylidene fluoride (PVDF) foil or a foil comprising a copolymer of PVDF. The foil has at least two electrodes placed on it, typically one electrode on each side of the foil. The electrodes can be of the same or different materials, typically of the same material. Examples of electrode materials are such metals as Au, Pd, Pt, Ti, Zn, Al, Ag, Cu, Sn, Ga, In, Ni, conductive polymers that require doping with such doping agents as iodine, fluorine, alkali metals and their salts, metal carbonates and arsenic halides, includes polyacetylene, polyacetylene copolymers, polypyrroles, polyacrylonitriles, polyaromatics, polyanilines, polythiophenes, polycarbazoles, polybetadiketone and polydipropargylamine, polyacenaphthene/N-vinyl heterocyclic with Lewis acid, poly(heteroaromatic vinylenes), polyphthalocyanines, polymer reacted with 1,9 -10 substituted phenalene, polycarotheonides, heterocyclic ladder polymers, alternating aromatic and quinonoid sequences, polyisothianaphthen and poly(para-phenylene) sulphide, as well as polymers that do not require doping, such as poly(dieter-linked bisonitrile), polyacetylene and poly-diacetylene with spacer units, poly-(perinaphthalene), poly(carbon diselenide), transition metal poly(benzodothiolene),<*>poly(thiophene sulfonates), and acetylene term inert Schiff base.

Generelt er bredden på det piezo-elektriske materialet 1 mm til 3500 mm, fordelaktig 1 mm til 500 mm, typisk 3 mm til 100 mm, mer typisk 4 mm til 40 mm, foretrukket 5 mm til 20 mm og mer foretrukket 10 mm. In general, the width of the piezoelectric material is 1 mm to 3500 mm, advantageously 1 mm to 500 mm, typically 3 mm to 100 mm, more typically 4 mm to 40 mm, preferably 5 mm to 20 mm and more preferably 10 mm.

Det beskrives også følgende utførelser: The following designs are also described:

(i) en piezo-elektrisk ultralyd-transduser omfattende et piezo-elektrisk materiale som har en profil og som er i strekk slik at transduseren er i stand til å sende og/eller motta ultrasoniske vibrasjoner i en dilatasjonsmodus; (II) piezo-elektrisk ultralyd-transduser omfattende et piezo-elektrisk materiale hvor det piezo-elektriske materialet er profilert og strukket slik at transduseren er i stand til å sende og/eller motta ultrasoniske vibrasjoner i en dilatasj onsmodus; (iii) piezo-elektrisk ultralyd-transduser omfattende et piezo-elektrisk materiale som har en profil og som er i strekk slik at transduseren er i stand til å sende og/eller motta ultrasoniske vibrasjoner som har en vibrasjonstopp i frekvensområdet 10 kHz til 200 kHz, og (iv) en piezo-elektrisk ultralyd-transduser omfattende et piezo-elektrisk materiale som er profilert og som er i strekk slik at transduseren er i stand til å sende og/eller motta ultrasoniske vibrasjoner som har en vibrasjonstopp i frekvensområdet 10 kHz til 200 kHz, Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor Fig. 1 er et eksplosjonsriss i perspektiv av en piezo-elektrisk ultralyd-transduser ifølge oppfinnelsen, sammen med en formingsblokk og en tverrstang; Fig. 2 er et blokkdiagram av en krets for å detektere ultrasoniske signaler ved bruk av en piezo-elektrisk ultralyd-transduser ifølge oppfinnelsen; Fig. 3 er et blokkdiagram av en krets for å sende ultrasoniske signaler ved bruk av en piezo-elektrisk ultralyd-transduser ifølge oppfinnelsen; Fig. 4 er et eksplosjonsriss i perspektiv av en alternativ piezo-elektrisk ultralydtransduser ifølge oppfinnelsen; Fig. 5 viser et skjematisk, i blokkdiagram form, en krets for å detektere og sende ultrasoniske vibrasjoner; Fig. 6a og 6b er henholdsvis front og sideriss av formingsblokken 13 på figur 1 med dimensjonene vist i mm. Figur 6a viser også en sylindrisk tverrstang 14; Fig. 7 er en forstørret optisk projeksjon av en virkelig transduserfolie-profil; Fig. 8 er et eksplosjonsriss i perspektiv av en alternativ piezo-elektrisk ultralyd-transduser ifølge oppfinnelsen, sammen med en formingsblokk og en tverrstang; Fig. 9 er et tverrsnitts-diagram av et piezo-elektrisk materiale på figur 1 eller 8; Fig. 10 er et tverrsnitts-diagram av et piezo-elektrisk materiale formet som en omvendt U; Fig. Ila er en grafisk fremstilling av frekvensavhengigheten av vinkelen theta som vist for symmetriske transversale modi for en piezo-elektrisk folie. Den skarpe økningen ved omkring 2 0 grader tilsvarer en "knekking"av modusen; Fig. 11b viser modiene 1 og 3 for vinkel theta på mindre enn 2 0 grader og vinkel theta på mer enn 2 0 grader; Fig. lic viser et salformet enretnings piezo-elektrisk materiale. Pilen i det første diagrammet på figuren viser den aktive retning; Fig. Ild viser et enretnings piezo-elektrisk materiale utformet som en omvendt U. Pilen i det første diagrammet på figuren viser den aktive retning; Fig. Ile er en grafisk fremstilling av resonansfrekvens mot lengde av det piezo-elektriske materialet på figur lid; Fig.12 (1), (2), (3) og (4) viser formene på de piezo-elektriske materialer som ble brukt på figurene 13 til 16; Fig. 13 (l)-(4) viser kurver for utgangseffekt mot frekvens for en lx2cm 2 enretnings, longitudinal PDVF folie (utgangene ukorrigert for mikrofonrespons for formene (1) til (4) på figur 12). (i) a piezoelectric ultrasonic transducer comprising a piezoelectric material having a profile and being in tension such that the transducer is capable of transmitting and/or receiving ultrasonic vibrations in a dilational mode; (II) piezoelectric ultrasonic transducer comprising a piezoelectric material wherein the piezoelectric material is profiled and stretched such that the transducer is capable of transmitting and/or receiving ultrasonic vibrations in a dilation mode; (iii) piezoelectric ultrasonic transducer comprising a piezoelectric material having a profile and being in tension such that the transducer is capable of transmitting and/or receiving ultrasonic vibrations having a vibration peak in the frequency range of 10 kHz to 200 kHz , and (iv) a piezoelectric ultrasonic transducer comprising a piezoelectric material which is profiled and which is in tension such that the transducer is capable of transmitting and/or receiving ultrasonic vibrations having a vibration peak in the frequency range of 10 kHz to 200 kHz, The invention shall be described in more detail below with reference to the drawings, where Fig. 1 is an exploded view in perspective of a piezoelectric ultrasound transducer according to the invention, together with a forming block and a cross bar; Fig. 2 is a block diagram of a circuit for detecting ultrasonic signals using a piezoelectric ultrasonic transducer according to the invention; Fig. 3 is a block diagram of a circuit for transmitting ultrasonic signals using a piezoelectric ultrasonic transducer according to the invention; Fig. 4 is an exploded view in perspective of an alternative piezoelectric ultrasound transducer according to the invention; Fig. 5 shows a schematic, in block diagram form, of a circuit for detecting and transmitting ultrasonic vibrations; Fig. 6a and 6b are respectively front and side views of the forming block 13 in figure 1 with the dimensions shown in mm. Figure 6a also shows a cylindrical cross bar 14; Fig. 7 is an enlarged optical projection of a real one transducer foil profile; Fig. 8 is an exploded perspective view of an alternative piezoelectric ultrasonic transducer according to the invention, together with a forming block and a crossbar; Fig. 9 is a cross-sectional diagram of a piezoelectric material on figure 1 or 8; Fig. 10 is a cross-sectional diagram of a piezoelectric material shaped like an inverted U; Fig. 11a is a graphical representation of the frequency dependence of the angle theta as shown for symmetric transverse modes of a piezoelectric foil. The sharp increase at about 20 degrees corresponds to a "breaking" of the mode; Fig. 11b shows modes 1 and 3 for angle theta of less than 20 degrees and angle theta of more than 20 degrees; Fig. 1c shows a saddle-shaped unidirectional piezoelectric material. The arrow in the first diagram in the figure shows the active direction; Fig. Ild shows a unidirectional piezoelectric material designed as an inverted U. The arrow in the first diagram in the figure shows the active direction; Fig. 11 is a graphical representation of resonant frequency versus length of the piezoelectric material in Fig. 11; Fig.12 (1), (2), (3) and (4) show the shapes of the piezo-electric materials used in Figures 13 to 16; Fig. 13 (l)-(4) shows curves for output power against frequency for a lx2cm 2 unidirectional, longitudinal PDVF foil (the outputs uncorrected for microphone response for shapes (1) to (4) in figure 12).

Fig. 14 (l)-(4) er kurver for utgangseffekt mot frekvens for Fig. 14 (l)-(4) are curves for output power versus frequency for

o o

1x2 cm innretnings, transversal PVDF folie (utgangene ukorrigert for mikrofonrespons for formene 1 til 4 på figur 12); 1x2 cm device, transversal PVDF foil (outputs uncorrected for microphone response for shapes 1 to 4 on Figure 12);

Fig. 15 (l)-(4) er kurver for utgangseffekt mot frekvens for 1x2 cm 2 toretnings, PVDF folie (Utgangene ukorrigert for mikrofonrespons for formene 1-4 på figur 12); og Fig. 16 (l)-(3) er kurver for utgangseffekt mot frekvens for 1x2 cm 2 enretnings, transversal PVDF folie (utgangene korrigert for mikrofonrespons for formene 1-3 på figur 12). Det følgende beskriver konstruksjonen av en piezo-elektrisk ultralyd-transduser konstruert til å operere rundt 100 kHz. Utgangssignalet fra transduseren er forholdsvis høyt (rundt 1 pascal pr. volt ved 10 cm for arbeidsarealet på1cm 2) og sammenlignet med de fleste piezo-elektriske transdusere, har den en stor båndbredde (rundt 3 0 kHz mellom 3 dB punktene). Mottakerfølsomheten vil avhenge av typen av forsterker som brukes med transduseren, og det samme gjelder systemstøyen (d.v.s., bruk av en spenningsforsterker med høy inngangsimpedans vil gi andre egenskaper enn en forsterker med lav inngangsimpedans). Fig. 15 (l)-(4) are curves for output power against frequency for 1x2 cm 2 two-way, PVDF foil (The outputs uncorrected for microphone response for shapes 1-4 on figure 12); and Fig. 16 (l)-(3) are curves for output power versus frequency for 1x2 cm 2 unidirectional, transversal PVDF foil (outputs corrected for microphone response for shapes 1-3 on figure 12). The following describes the construction of a piezoelectric ultrasonic transducer designed to operate around 100 kHz. The output signal from the transducer is relatively high (around 1 pascal per volt at 10 cm for the working area of 1 cm 2 ) and compared to most piezo-electric transducers, it has a large bandwidth (around 3 0 kHz between the 3 dB points). Receiver sensitivity will depend on the type of amplifier used with the transducer, as will system noise (ie, using a voltage amplifier with a high input impedance will produce different characteristics than an amplifier with a low input impedance).

En tynn PVDF folie 10 med pådampede elektroder 11 og 12 er bøyd over en formingsblokk 13 med skruehull 25 (bare det venstre skruhull er vist), ved justerbar tverrstang 14, typisk av en tynn, stiv tråd, som på figur 1. Dimensjonene til blokken 3 0 er vist i mm på figurene 6a og b. Diameteren til bøyen 15 i folien 10 styres av høyden av tverrstangen 14 over blokken 13. Diameteren til bøyen 10 påvirker operasjonsfrekvensen (omkring 3 mm ved 100 kHz), og det samme gjelder foliens bredde (16) omkring 1 cm, ved 100 kHz. Begge disse dimensjonene påvirker også vibrasjonsamplituden (d.v.s. følsomheten ved sending og mottakning). Folien 10 er festet til blokken 13 med nylonskruer 17 og 18 og en skive 21 som er brukt i forbindelse med skruen 18, som også tjener til å bringe folien i kontakt med to kontakter 19 og 2 0 som er i forbindelse med elektrodene 11 og 12. Områdene av folien 10 nær skruene 10 og 11 kan behandles med natriumhydroksid for å fjerne aluminiumselektrodene 12 og 11. Dette reduserer kapasitansen i parallell med arbeidsdelen av folien 10, og forbedrer karakteristikkene både for mottaking og sending. A thin PVDF foil 10 with vapor-deposited electrodes 11 and 12 is bent over a forming block 13 with screw hole 25 (only the left screw hole is shown), by adjustable crossbar 14, typically of a thin, stiff wire, as in figure 1. The dimensions of the block 3 0 is shown in mm in figures 6a and b. The diameter of the bend 15 in the foil 10 is controlled by the height of the cross bar 14 above the block 13. The diameter of the bend 10 affects the operating frequency (about 3 mm at 100 kHz), and the same applies to the width of the foil (16) about 1 cm, at 100 kHz. Both of these dimensions also affect the vibration amplitude (i.e. the sensitivity when sending and receiving). The foil 10 is attached to the block 13 with nylon screws 17 and 18 and a disc 21 which is used in connection with the screw 18, which also serves to bring the foil into contact with two contacts 19 and 20 which are in connection with the electrodes 11 and 12 .The areas of the foil 10 near the screws 10 and 11 can be treated with sodium hydroxide to remove the aluminum electrodes 12 and 11. This reduces the capacitance in parallel with the working part of the foil 10, and improves the characteristics for both reception and transmission.

Frekvensen for maksimum akustisk utgangseffekt er nær den forutsagte resonansfrekvens for en stående bølge over folien 10, men enhver resonans er i høy grad utvasket på grunn av påvirkning av luft eller andre gasser som bevirker en bøyingsmotstand på folien 10, som har en lav akustisk impedans. Holografiske undersøkelser av vibrasjonsmodusen indikerer at det meste av membranets bevegelse i rett vinkel med folien 10 er omkring halvveis mellom sentrum på bøyen 15 og toppene på de to bøyene 22 og 23. Figur 3 viser en forstørret optisk projeksjon av en virkelig transduser folieprofil. Tall som tilsvarer tallene på figur 1 er påført figur 7 hvor det passer, for å lette sammenligningen. Kantene har ikke på noe sted noen detekterbar normalbevegelse, og det har heller ikke senterlinjen under tverrstangen 14. For å stoppe en større bevegelse av folien 10, kan den således understøttes ved kantene på toppene av bøyene 22 og 23, ved støttepostene 26 og 27 og 28 og 29, som vist på figur 1. Helge transduseren på figur 1 er, unntatt strålingsoverflåtene 22 og 23, ideelt skjermet av en ledning for å redusere elektromagnetiske og akustiske forstyrrelser. Høyden på tverrstangen 14 kan reguleres med en skrue (ved å bevege formingsblokken 13 i forhold til et legeme som understøtter tverrstangen 14) eller med hånd. Bruk av hvilken som helst metode tar noen få sekunder og siden delene er så enkle, vil hele enheten være billig å produsere. The frequency of maximum acoustic output is close to the predicted resonant frequency of a standing wave above the foil 10, but any resonance is highly washed out due to the influence of air or other gases which cause a bending resistance to the foil 10, which has a low acoustic impedance. Holographic investigations of the vibration mode indicate that most of the movement of the diaphragm at right angles to the foil 10 is about halfway between the center of the bend 15 and the tops of the two bends 22 and 23. Figure 3 shows an enlarged optical projection of a real transducer foil profile. Numbers corresponding to the numbers in figure 1 are applied to figure 7 where appropriate, to facilitate comparison. The edges have no detectable normal movement anywhere, nor does the center line under the cross bar 14. To stop a larger movement of the foil 10, it can thus be supported at the edges of the tops of the bends 22 and 23, at the support posts 26 and 27 and 28 and 29, as shown in Figure 1. The Helge transducer of Figure 1 is, except for the radiating surfaces 22 and 23, ideally shielded by a wire to reduce electromagnetic and acoustic interference. The height of the crossbar 14 can be adjusted with a screw (by moving the forming block 13 in relation to a body which supports the crossbar 14) or by hand. Using either method takes a few seconds and since the parts are so simple, the whole device will be cheap to manufacture.

En lignende, men alternativ anordning til den som er vist på figur 1, er vist på figur 8. I denne sistnevnte anordning, er en tynn, (generelt 22 mikrometer til 25 mikrometer, typisk 25 mikrometer) PVDF folie 10a ved pådampede elektroder lia og 12a bøyd over en formingsblokk av plast 13a med hemper 25a på hver side (bare den venstre er vist), med en justerbar tverrstang 14a, typisk av en tynn hvit tråd i et plastrør, som vist på figur 8. Dimensjonene til blokken 13 er vist i millimeter på figurene 6a og b. Diameteren til bøyen 15a i folien 10a er styrt av høyden på tverrstangen 14a over blokken 13a. Diameteren til bøyen 14a påvirker operasjonsfrekvensen (omkring 3 mm ved 100 kHz), og det gjør også foliens bredde tilnærmet tilsvarende bredden 16a av blokken 13a (omkring 1 cm ved 100 kHz). Begge disse dimensjonene påvirker også vibrasjonsamplituden (d.v.s. følsomheten ved sending og mottakning). Folien 10a er klemt til blokken 13a med lokaliseringshull 3 0a (bare det venstre hullet er vist) over hempene 25a (bare den venstre hempen er vist), plassering av plastskivene 21a og 21aa over hempene 25a for å bringe folien 10a i kontakt med de to tilkoplingene 19a og 20a som gjør kontakt med elektrodene lia og 12a. Folien 10a kan bli klemt på plass rundt hempene 25a ved lokaliseringskjeder rundt skivene 21a og 21aa. A similar but alternative arrangement to that shown in Figure 1 is shown in Figure 8. In this latter arrangement, a thin (generally 22 micrometers to 25 micrometers, typically 25 micrometers) PVDF foil 10a is attached to deposited electrodes 1a and 12a bent over a plastic forming block 13a with hangers 25a on each side (only the left is shown), with an adjustable cross bar 14a, typically of a thin white wire in a plastic tube, as shown in Figure 8. The dimensions of the block 13 are shown in millimeters in figures 6a and b. The diameter of the bend 15a in the foil 10a is controlled by the height of the cross bar 14a above the block 13a. The diameter of the bend 14a affects the operating frequency (about 3 mm at 100 kHz), and so does the width of the foil approximately corresponding to the width 16a of the block 13a (about 1 cm at 100 kHz). Both of these dimensions also affect the vibration amplitude (i.e. the sensitivity when sending and receiving). The foil 10a is clamped to the block 13a with locating holes 30a (only the left hole is shown) over the hinges 25a (only the left hinge is shown), placing the plastic washers 21a and 21aa over the hinges 25a to bring the foil 10a into contact with the two the connections 19a and 20a which make contact with the electrodes 11a and 12a. The foil 10a can be clamped in place around the hinges 25a by locating chains around the discs 21a and 21aa.

For å stoppe større bevegelse av folien 10a, er den understøttet på kantene ved toppene på bøyene 22a og 23a ved støtteposter 26a og 27a og 28a og 29a, som vist på figur 8. Formingsblokken 13a er fortrinnsvis utformet av en isolator. Høyden av tverrstangen 14a kan reguleres med hånd, hvilket tar noen få sekunder og med de enkle komponentene, er hele enheten billig å produsere. To stop further movement of the foil 10a, it is supported on the edges at the tops of the bends 22a and 23a by support posts 26a and 27a and 28a and 29a, as shown in Figure 8. The forming block 13a is preferably formed of an insulator. The height of the crossbar 14a can be adjusted by hand, which takes a few seconds and with the simple components, the whole unit is cheap to manufacture.

Det piezo-elektriske materialet 10 på figur 1 eller 10a på figur 8, er sadelformet som vist på figur 9, hvor d2er tverrsnitts-diameteren til tverrstangen 14 eller 14a som er operativt forbundet med det piezo-elektriske materialet for å strekke dette. Punktene a og c er forankringspunkter for det piezo-elektriske materialet, x er lengden på profilen av materialet mellom punktene a og c via punkt b, d1er avstanden mellom punktene a og c, d3er avstanden mellom toppen på sadelen, h-^ er høyden av det piezo-elektriske materialet til toppen på den venstre sadel fra en linje som forbinder punktene a og c, hr er høyden av det piezo-elektriske materialet til toppen på den høyre sadel fra en linje som forbinder punktene a og c, h^ er høyden på den venstre sadel av piezo-elektrisk materiale, og h2rer høyden på den høyre sadel av piezo-elektrisk materiale, og hvor: d-L = 10 mm; x = 20 mm; hr = 7,5 mm; h-^= 7,5 mm; h2^= 1,5 mm; The piezoelectric material 10 in Figure 1 or 10a in Figure 8 is saddle-shaped as shown in Figure 9, where d2 is the cross-sectional diameter of the crossbar 14 or 14a which is operatively connected to the piezoelectric material to stretch it. Points a and c are anchoring points for the piezoelectric material, x is the length of the profile of the material between points a and c via point b, d1 is the distance between points a and c, d3 is the distance between the top of the saddle, h-^ is the height of the piezoelectric material to the top of the left saddle from a line connecting points a and c, hr is the height of the piezoelectric material to the top of the right saddle from a line connecting points a and c, h^ is the height on the left saddle of piezoelectric material, and h2r the height of the right saddle of piezoelectric material, and where: d-L = 10 mm; x = 20mm; hr = 7.5 mm; h-^= 7.5 mm; h2^= 1.5 mm;

h2r= 1,5 mm; d2= 1,0 mm, og d3= 6,9 mm. h2r= 1.5 mm; d2= 1.0 mm, and d3= 6.9 mm.

Det følgende beskriver en alternativ konstruksjon av et ultrasonisk piezo-elektrisk materiale. The following describes an alternative construction of an ultrasonic piezoelectric material.

Det henvises til figur 4, hvor en tynn PVDF folie 100 med pådampede elektroder 101 og 102 er bøyd over en sylinderformet formingsblokk av plast 103 med en justerbar stang 104, typisk av en tynn, stiv tråd, som på figur 4. Bøyningsgraden av folien 100 blir styrt av høyden på stangen 104 over basen 114 i blokken 103. Bøyningsgraden i folien 100 påvirker operasjonsfrekvensen, og det samme gjør folie-diameteren 106. Begge disse dimensjonene påvirker også vibrasjonsamplituden (d.v.s. følsomheten ved sending og mottakning). Folien 100 er festet på blokken 103 med nylonskruer 107 og 108, og en skive111som brukes i forbindelse med skruen 108, som også tjener til å bringe folien i kontakt med to kontakter 109 og 110 i forbindelse med elektrodene 101 og 102. Området av folien 100 nær skruene 107 og 108 kan behandles med natriumhydroksid for å fjerne aluminiums-elektrodene 102 og 101. Dette reduserer kapasitansen i parallell med den virksomme del av folien 10 0, og forbedrer karakteristikkene både for mottakning og sending. Reference is made to figure 4, where a thin PVDF foil 100 with vaporized electrodes 101 and 102 is bent over a cylindrical plastic forming block 103 with an adjustable rod 104, typically of a thin, rigid wire, as in figure 4. The degree of bending of the foil 100 is controlled by the height of the rod 104 above the base 114 of the block 103. The degree of bending in the foil 100 affects the operating frequency, as does the foil diameter 106. Both of these dimensions also affect the vibration amplitude (i.e. the sensitivity when sending and receiving). The foil 100 is attached to the block 103 with nylon screws 107 and 108, and a disc 111 which is used in connection with the screw 108, which also serves to bring the foil into contact with two contacts 109 and 110 in connection with the electrodes 101 and 102. The area of the foil 100 near the screws 107 and 108 can be treated with sodium hydroxide to remove the aluminum electrodes 102 and 101. This reduces the capacitance in parallel with the active part of the foil 100, and improves the characteristics for both reception and transmission.

For å stoppe større bevegelse av folien100, kan den understøttes ved kanten 112 med en krave 113. Formingsblokken 103 er fortrinnsvis utformet av en isolator, og hele anordningen unntatt den utstrålende folien 100 bør ideelt skjermes med en aluminiumsleder for å redusere elektromagnetiske og akustiske forstyrrelser. Høyden av stangen 104 kan justeres med en skrue (ved å bevege formingsblokken 103 i forhold til et legeme som understøtter stangen 104) eller ved hånd (ved bruk av friksjonen mellom stangen 104 og et hull i formingsblokken for å holde den på plass til den er limt fast). To stop major movement of the foil 100, it can be supported at the edge 112 with a collar 113. The forming block 103 is preferably formed of an insulator, and the entire device except the radiating foil 100 should ideally be shielded with an aluminum conductor to reduce electromagnetic and acoustic disturbances. The height of the rod 104 can be adjusted with a screw (by moving the forming block 103 relative to a body supporting the rod 104) or by hand (using the friction between the rod 104 and a hole in the forming block to hold it in place until it is glued).

Figur 2 viser skjematisk, i blokkdiagram form, et system 300 for å detektere ultrasoniske vibrasjoner. Systemet 300 har en piezo-elektrisk ultralyd-transduser 301 ifølge figur 1, 8 eller 4, og en forsterker 302 som er elektrisk forbundet med transduseren 301. Forsterkeren 302 er også elektrisk forbundet med et filter 303 som i sin tur er elektrisk forbundet med et katodestråle-oscilloskop 304. Figure 2 shows schematically, in block diagram form, a system 300 for detecting ultrasonic vibrations. The system 300 has a piezo-electric ultrasound transducer 301 according to figure 1, 8 or 4, and an amplifier 302 which is electrically connected to the transducer 301. The amplifier 302 is also electrically connected to a filter 303 which in turn is electrically connected to a cathode ray oscilloscope 304.

I bruk plasseres systemet 300 i et atmosfærisk miljø hvor det er nødvendig å detektere ultralydbølger. Ultrasoniske vibrasjoner i luften eller andre gasser forårsaker at transduseren 301 vibrerer ultrasonisk, og vibrasjonene blir omformet til ultrasoniske elektriske signaler av transduseren 301. De ultrasoniske elektriske signalene blir forsterket av forsterkeren 302, filtrert av et filter 303 og vist på katodestråle-oscilloskopet 304. In use, the system 300 is placed in an atmospheric environment where it is necessary to detect ultrasonic waves. Ultrasonic vibrations in the air or other gases cause the transducer 301 to vibrate ultrasonically, and the vibrations are converted into ultrasonic electrical signals by the transducer 301. The ultrasonic electrical signals are amplified by the amplifier 302, filtered by a filter 303 and displayed on the cathode ray oscilloscope 304.

Figur 3 viser skjematisk, i blokkdiagramform, et system 400 for å sende ultrasoniske vibrasjoner. Systemet 400 har en piezo-elektrisk ultralyd-transduser 401 ifølge figur 1, 8 eller 4, og en ultrasonisk firkant/sinusbølge-generator 402 eller en ultrasonisk pulsgenerator 403 elektrisk forbundet med transduseren 401. Figure 3 shows schematically, in block diagram form, a system 400 for transmitting ultrasonic vibrations. The system 400 has a piezo-electric ultrasound transducer 401 according to figure 1, 8 or 4, and an ultrasonic square/sine wave generator 402 or an ultrasonic pulse generator 403 electrically connected to the transducer 401.

I bruk plasseres systemet 400 i et atmosfærisk miljø hvor det skal sendes ultrasoniske bølger. Ultrasoniske elektriske signaler som påtrykkes transduseren 4 01 ved firkant/sinusbølge-generatoren 402 eller pulsgeneratoren 403 bevirker at transduseren 401 vibrerer ultrasonisk og forårsaker at ultrasoniske vibrasjoner blir sendt inn i luften i omgivelsene eller andre gasser. In use, the system 400 is placed in an atmospheric environment where ultrasonic waves are to be sent. Ultrasonic electrical signals applied to the transducer 401 by the square/sine wave generator 402 or the pulse generator 403 cause the transducer 401 to vibrate ultrasonically and cause ultrasonic vibrations to be sent into the ambient air or other gases.

Figur 5 viser skjematisk, i blokkdiagramform, et system 500 for å detektere og sende ultrasoniske vibrasjoner. Systemet 500 har en piezo-elektrisk ultralyd-transduser 501 ifølge figur 1, 8 eller 4, og en forsterker 502 elektrisk forbundet med transduseren 501 via en svitsj 505. Forsterkeren 502 er også elektrisk forbundet med et filter 503 som i sin tur er elektrisk forbundet med et katodestråle-oscilloskop 504. Systemet 500 har en ultrasonisk firkant/sinusbølge- generator 506 eller en ultrasonisk pulsgenerator 507 elektrisk forbundet med transduseren 501 via en svitsj 505. Figure 5 shows schematically, in block diagram form, a system 500 for detecting and transmitting ultrasonic vibrations. The system 500 has a piezo-electric ultrasound transducer 501 according to figure 1, 8 or 4, and an amplifier 502 electrically connected to the transducer 501 via a switch 505. The amplifier 502 is also electrically connected to a filter 503 which in turn is electrically connected with a cathode ray oscilloscope 504. The system 500 has an ultrasonic square/sine wave generator 506 or an ultrasonic pulse generator 507 electrically connected to the transducer 501 via a switch 505.

I bruk plasseres systemet 500 i et atmosfærisk miljø i hvilket ultrasoniske bølger skal detekteres., Ultrasoniske bølger i luften eller annen gass forårsaker at transduseren 501 vibrerer ultrasonisk og blir omformet til ultrasoniske elektriske signaler av transduseren 501. De elektriske signalene går til forsterkeren 502 via svitsjen 505 som forbinder transduseren 501 og forsterkeren 502 når systemet 500 er i deteksjonsmodus. De ultrasoniske elektriske signalene blir forsterket av forsterkeren 502, filtrert av filteret 503 og vist på katodestråle-oscilloskopet 504. I sendermodus vil de ultrasoniske signaler som påtrykkes transduseren 501 av firkant/sinusbølge-generatoren 506 eller pulsgeneratoren 507 via svitsjen 505 som forbinder transduseren 501 og generatoren 506 eller 507, forårsake at transduseren 501 vibrerer ultrasonisk og bevirke at ultrasoniske vibrasjoner blir sendt inn i luften i omgivelsene eller andre gasser og kan gå til den reflekterende overflate 508 fra hvilken de bli reflektert og detektert av systemet 500 i deteksjonsmodus. In use, the system 500 is placed in an atmospheric environment in which ultrasonic waves are to be detected. Ultrasonic waves in the air or other gas cause the transducer 501 to vibrate ultrasonically and are transformed into ultrasonic electrical signals by the transducer 501. The electrical signals go to the amplifier 502 via the switch 505 which connects the transducer 501 and the amplifier 502 when the system 500 is in detection mode. The ultrasonic electrical signals are amplified by the amplifier 502, filtered by the filter 503 and displayed on the cathode ray oscilloscope 504. In transmitter mode, the ultrasonic signals applied to the transducer 501 by the square/sine wave generator 506 or the pulse generator 507 via the switch 505 connecting the transducer 501 and the generator 506 or 507, cause the transducer 501 to vibrate ultrasonically and cause the ultrasonic vibrations to be sent into the ambient air or other gases and may go to the reflective surface 508 from which they are reflected and detected by the system 500 in detection mode.

To systemer 500 som hver har transdusere ifølge figurene1, 8 eller 4 som beskrevet ovenfor, kan plasseres i en avstand fra hverandre for alternativt å sende og motta ultrasoniske signaler for å utføre målinger så som en strømningsmengde. Et alternativt system 500 som har to transdusere ifølge figurene1, 8 eller 4, hvor transduserne er plassert i en avstand fra hverandre, kan alternativt sende og motta ultrasoniske signaler for å utføre målinger så som en gass-strømnings-mengde . Two systems 500 each having transducers according to Figures 1, 8 or 4 as described above can be placed at a distance from each other to alternatively send and receive ultrasonic signals to perform measurements such as a flow rate. An alternative system 500 having two transducers according to figures 1, 8 or 4, where the transducers are placed at a distance from each other, can alternatively send and receive ultrasonic signals to perform measurements such as a gas flow rate.

Eksempel 1 Example 1

Som indikert ovenfor, har et piezo-elektrisk materiale ifølge oppfinnelsen en krumning med et infleksjonspunkt, og man tror at hvis krumningen også har en passende strålings-geometri, er resultatet en effektiv kopling av piezo-elektrisk eksitering for transversal forskyvning, hvor transversale vibrasjoner ute av fase danner en konstruktiv interferens som gir høyt utgangssignal, og når dette skjer blir transduseren drevet i en kvasilongitudinal/dilatasjonsmodus, d.v.s. at den genererer overflatebevegelser i parallell med overflaten på det piezo-elektriske materialet. Funksjonen til krumningen ifølge transduseren er kompleks på tre måter. 1. Hvor en lengderesonans benyttes, øker resonans-frekvensen med økende krumning, hvor mengden er relatert med integralet til krumningen langs folien (figur lia). 2. Når hele lengden av folien drives i fase, som vanligvis er tilfellet, tjener en kompleks krumning til å fordele den transversale forsyningsrespons forbundet med longitudinal dilatasjon ujevnt langs folien, der det største forskyvninger er forbundet med punktene med størst krumning. Ved hvert infleksjonspunkt i foliens krumning blir forskyvningsfasen reversert. (Fasereversering kan også oppstå hvor det ikke er noen infleksjonspunkt hvis krumningen er høy. Dette er illustrert på figur 11b). 3. Den buede folie er transduserens strålingsform. As indicated above, a piezoelectric material according to the invention has a curvature with an inflection point, and it is believed that if the curvature also has a suitable radiation geometry, the result is an effective coupling of piezoelectric excitation to transverse displacement, where transverse vibrations out of phase forms a constructive interference which gives a high output signal, and when this happens the transducer is operated in a quasi-longitudinal/dilation mode, i.e. that it generates surface movements parallel to the surface of the piezoelectric material. The function of the curvature according to the transducer is complex in three ways. 1. Where a longitudinal resonance is used, the resonance frequency increases with increasing curvature, where the amount is related to the integral of the curvature along the foil (figure 1a). 2. When the entire length of the foil is driven in phase, as is usually the case, a complex curvature serves to distribute the transverse supply response associated with longitudinal dilation unevenly along the foil, with the greatest displacements associated with the points of greatest curvature. At each inflection point in the foil's curvature, the displacement phase is reversed. (Phase reversal can also occur where there is no inflection point if the curvature is high. This is illustrated in Figure 11b). 3. The curved foil is the transducer's radiation form.

Figur lic illustrerer kombinasjonen av disse trekkene i et 25 mikrometer tykt PVDF piezo-elektrisk materiale omkring 10 mm bredt og 20 til 30 mm langt for bruk til måling av gasshastigheten i gassforsyning til hjemmebruk. Den optimalie folie for bruk er en enretnings folie kappet med den aktive retning på tvers av strimmelen, siden dette undertrykker den sterke dilatasjonsmodus i lengderetningen (en toretnings PVDF kunne imidlertid også brukes). I dette tilfellet ville det i tillegg forårsake en responstopp nedenfor den ønskede topp, som ville gi lavfrekvente variasjoner i utgangssignalet.Folien blir drevet i bredderetningen ved frekvenser ved og nedenfor den første bredderesonans. Denne vibrasjonen fremtvinger en periodisk dilatasjon langs folien, via en Poisson-kopling, som over alt er i fase. Folien blir buet til den formen som er vist via klemmer for hver ende og en holdetråd tvers over midten, hvilket gir et effektivt strålingsareal på omkring 100 mm . De to høyere krumnings-toppene har forbedret transversal bevegelse og er i fase. I fordypningen mellom dem er den transversale bevegelse i motsatt fase. Totalformen over radiatoren integrerer utgangssignalet og gir en sterk bredbåndrespons rundt 100 kHz, bølgelengde lik 3 mm. Denne respons forbedres ved bredde-resonansen ved omkring samme frekvens. Figure 1c illustrates the combination of these features in a 25 micrometer thick PVDF piezoelectric material about 10 mm wide and 20 to 30 mm long for use in measuring gas velocity in domestic gas supplies. The optimal foil for use is a unidirectional foil cut with the active direction across the strip, as this suppresses the strong longitudinal dilatation mode (however, a bidirectional PVDF could also be used). In this case, it would additionally cause a response peak below the desired peak, which would give low-frequency variations in the output signal. The foil is driven in the width direction at frequencies at and below the first width resonance. This vibration forces a periodic dilation along the foil, via a Poisson coupling, which is in phase everywhere. The foil is bent to the shape shown via clamps at each end and a holding wire across the middle, which gives an effective radiation area of around 100 mm. The two higher curvature peaks have enhanced transverse motion and are in phase. In the recess between them, the transverse movement is in opposite phase. The overall shape above the radiator integrates the output signal and provides a strong broadband response around 100 kHz, wavelength equal to 3 mm. This response is improved by the width resonance at about the same frequency.

En annen konfigurasjon er vist på figur lid, passende for piezo-elektriske materialer med lavere frekvens, 20 til 50 kHz. I dette tilfellet ble en strimmel av enretnings folien kappet langs den aktive retning, og den sterke dilatasjons-resonans langs folien ble brukt som basis for det piezo-elektriske materialet. Folien er klemt i form av en enkel omvendt U, og den buede fronten på den omvendte U er litt utflatet med en holdetråd. Det optimale utgangssignal er oppnådd når folien skyves inn til strålingsoverflaten er nesten flat. Ved dette punkt vibrerer hele strålingsoverflaten i fase. Hvis folien er gjort eksakt flat oppstår det et område i midten som har en revers fase som ødelegger responsen. Operasjonsfrekvensen ble bestemt ved lengden av folien og ved den ferdige komplekse kurve, og resultatet er illustrert på figur lie. En sekundær effekt av holdetråden var å utvide frekvensresponsen. Another configuration is shown in figure lid, suitable for lower frequency piezoelectric materials, 20 to 50 kHz. In this case, a strip of the unidirectional foil was cut along the active direction, and the strong dilatational resonance along the foil was used as the basis for the piezoelectric material. The foil is clamped in the shape of a simple inverted U, and the curved front of the inverted U is slightly flattened with a retaining wire. The optimum output signal is achieved when the foil is pushed in until the radiation surface is almost flat. At this point, the entire radiation surface vibrates in phase. If the foil is made exactly flat, there is an area in the middle which has a reverse phase which destroys the response. The operating frequency was determined by the length of the foil and by the finished complex curve, and the result is illustrated in Figure 1e. A secondary effect of the holding wire was to broaden the frequency response.

Eksempel 2 Example 2

Teorier om forplantningen av lyd i materialer er normalt kontinuum basert. Tykkelsen av piezo-elektriske plastfilmer er imidlertid typisk 10 til 100 mikrometer, og derfor meget mindre enn den bølgelengden som forplanter seg i filen, og kontinuum-teorien gjelder derfor ikke. Behandlingen av akustisk bølgeforplantning i tynne filmer er derfor komplisert og bare tilnærmet, men tillater identifisering av kvasi-longitudinale bølger eller dilatasjonsbølger som primært genererer overflate-bevegelser som er parallelle med filmens overflate og med transversale bølger. Disse bølgene kan oppstå som irrasjonale eller divergensfrie bølger, og kan også oppstå som volumbølger eller overflatebølger. ("Structure-Borne Sound", Cremer, Heckl & Ungar, Springer-Verlag, Berlin, 1973) . Theories about the propagation of sound in materials are normally continuum based. However, the thickness of piezoelectric plastic films is typically 10 to 100 micrometres, and therefore much smaller than the wavelength that propagates in the file, and the continuum theory therefore does not apply. The treatment of acoustic wave propagation in thin films is therefore complicated and only approximate, but allows the identification of quasi-longitudinal or dilatational waves that primarily generate surface motions parallel to the film surface and with transverse waves. These waves can occur as irrational or divergence-free waves, and can also occur as volume waves or surface waves. ("Structure-Borne Sound", Cremer, Heckl & Ungar, Springer-Verlag, Berlin, 1973).

De følgende eksperimenter med 25 mikrometer tykk PVDF film kappet i 10 x 20 mm lengder demonstrerer effekten av foliens geometri på forplantningen og den gjensidige påvirkning mellom dilatasjonsbølger og transversale bølger. Sammenligning av forplantningsspektrene for enretnings PVDF film kappet parallelt og transversalt med polretningen, identifiserer dessuten toppene på spektrene som forårsaket av longitudinale eller transversale bølger her. The following experiments with 25 micrometer thick PVDF film cut into 10 x 20 mm lengths demonstrate the effect of foil geometry on the propagation and interaction between dilatational waves and transverse waves. Comparison of the propagation spectra for unidirectional PVDF film cut parallel and transversal to the polar direction also identifies the peaks on the spectra as caused by longitudinal or transverse waves here.

Sammenligningen er utført for de fire utforminger (alle på 1 x 2 cm folier) vist på figurene 12a, 12b, 12c og 12d, betegnet henholdsvis foliekonfigurasjoner 1, 2, 3 og 4. The comparison has been carried out for the four designs (all on 1 x 2 cm foils) shown in figures 12a, 12b, 12c and 12d, denoted respectively foil configurations 1, 2, 3 and 4.

Figurene 13 til 16 for konfigurasjonene 1 til 4 og PVDF film på en 1 cm basisbredde etablerer overføringen av energi mellom modene og demonstrerer den kritiske form og opti-malisering forbundet med vedkommende piezo-elektriske materiale. Figures 13 to 16 for configurations 1 to 4 and PVDF film on a 1 cm base width establish the transfer of energy between the modes and demonstrate the critical shape and optimization associated with the respective piezoelectric material.

Ved bruk av terminologien på figur 9, vil totallengden x delvis bestemme frekvensen, og forholdet l^/lengde bestemmer frekvens og utgangseffekt. Using the terminology of figure 9, the total length x will partly determine the frequency, and the ratio l^/length determines frequency and output power.

Variasjoner på opptil + 0,5 mm i h-n og h 2r ^an tolereres, men deretter er det en rask reduksjon i utgangssignalet 1,0 mm vil for eksempel forårsake en reduksjon på 4 i signalet. Variations of up to + 0.5 mm in h-n and h 2r ^an are tolerated, but then there is a rapid reduction in the output signal 1.0 mm will, for example, cause a reduction of 4 in the signal.

Effekten av elektrodemassen på transduser-utgangssignalet var å redusere amplituden, d.v.s. jo høyere molekylær vekt/tetthet og jo større elektrode-tykkelse, jo lavere er vibrasjons-amplituden og utgangseffekten fra transduseren, for eksempel fra Al - Ti - Ag - Au er det et fall i dB i utgangssignalet. The effect of the electrode mass on the transducer output signal was to reduce the amplitude, i.e. the higher the molecular weight/density and the greater the electrode thickness, the lower the vibration amplitude and the output power from the transducer, for example from Al - Ti - Ag - Au there is a drop in dB in the output signal.

EKSEMPEL 3 EXAMPLE 3

Foreløpige målinger ble utført på et sirkelrundt piezo-elektrisk materiale med 20 mm diameter av den typen som er vist på figur 4. Sammenlignet med en transduser av den typen som er vist på figur 8 eller 1 var utgangssignalet omkring 10 dB mindre, men dette forklarer ikke de ineffektive bretter på grunn av utilstrekkelig forming av plasten i formene. Preliminary measurements were carried out on a 20 mm diameter circular piezoelectric material of the type shown in Figure 4. Compared to a transducer of the type shown in Figure 8 or 1, the output signal was about 10 dB less, but this explains not the ineffective folds due to insufficient shaping of the plastic in the molds.

En piezo-elektrisk ultralyd-transduser ifølge oppfinnelsen er spesielt nyttig i systemer for å detektere og/eller sende ultrasoniske vibrasjoner i luft eller andre gasser, deriblant gasser for husbruk, kommersielt bruk eller industri-elt bruk, eller fluida som omfatter vann og sjøvann. A piezoelectric ultrasonic transducer according to the invention is particularly useful in systems for detecting and/or sending ultrasonic vibrations in air or other gases, including gases for domestic use, commercial use or industrial use, or fluids that include water and seawater.

Claims

1. Piezoelectric transducer capable of transmitting and receiving ultrasonic vibrations, comprising a piezoelectric foil (10) operatively connected to support means (13) which support and stretch the foil (10) characterized by the foil (10) is profiled and stretched by the support means (13) to form three curved segments (22,15,23) each of which has a curvature of opposite sign to an adjacent one of said three curved segments and is not fixed to the subsidies (13), and where the foil (10) is free-standing between each of the segments (22,15,23) and the segment(s) next to it and is anchored to the supports (13) on both sides of the three curved segments (22,15,23).

2. Transducer according to claim 1, characterized in that the ultrasonic vibrations have a vibration peak in the frequency range 10kHz-200kHz.

3. Transducer according to claim 1 or 2, characterized in that it is operable in a dilation mode where the effective coupling of piezoelectric excitation to transverse displacement in the foil (10) causes transverse vibrations out of phase to interfere constructively to give high output.

4. Transducer according to any one of claims 1-3, characterized in that the support means (13) include support posts (26-29) operatively connected to two (22,23) of the three curved segments (22,15,23) to support the two segments, the two segments (22,23) having the same sign of curvature.

5. Transducer according to any one of claims 1-3, characterized in that the support means (13) include a support block (13) on which the foil (10) is mounted, the block (13) having support posts (26-29) operatively connected to two (22,23) of the three curved segments (22,15,23) to support the two segments (22,23), the two segments (22,23) having the same sign of curvature.

6. Transducer according to claim 4 or 5, where the support posts (26-29) are wedge-shaped.

7. A transducer according to any one of the preceding claims, characterized in that it includes a tension rod (14) operatively connected to one of the curved segments (15) to stretch one of the curved segments (15) which has the opposite sign of curvature in relation to the other two segments (22,23).

8. A transducer according to any of the preceding claims, characterized in that the foil (10) is anchored in two points (A,C) and extends in a curvature to one side of an imaginary straight line connecting the two points, the curvature being in the form of two humps, which form two of the three curved segments, which are bound together by a valley with a bottom (B) between them forming the third curved segment.

9. Transducer according to claim 8 when depending on claim 7, characterized in that:

and

where "di" is the distance between the two anchor points (A,C); "x" is the length of the foil (10) between the two anchoring points (A,C); "h-t" is the perpendicular distance from the top of the first hump to the imaginary line; "hr" is the perpendicular distance from the top of the second hump to the imaginary line; "h21" is the difference between "h^' and the perpendicular distance from the bottom of the valley (B) to the imaginary line; "h2r" is the difference between "hr" and the perpendicular distance from the bottom of the valley (B) to the imaginary line ; "d2" is the cross-sectional diameter of the tension rod (14) in the valley; and "d3" is the distance between the tops of the humps.

10. Transducer according to claim 9, characterized by dx= lOmm.

11. Transducer according to claim 10, characterized by x = 20mm; h x = 7 . 5mm; hr = 7 . 5mm; h21= 1.5mm; h2r1. 5mm; d2= l.Omm; d3= 6 . 9mm.

12. A transducer according to any one of the preceding claims, characterized in that the foil (10) comprises a polar polyvinylidene polymer or a polar copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethylene.

13. Transducer according to claim 12, characterized in that the foil (10) comprises a poled polyvinylidene polymer foil.

14. Transducer according to claim 13, characterized in that the foil (10) is in the range from 9 um to 35 um thick.

15. Transducer according to claim 14, characterized in that the foil (10) is 25 µm thick.

16. Transducer according to any one of the preceding claims, characterized in that the width of the foil (10) is in the range 1mm-500mm.

17. Transducer according to claim 16, characterized in that the width of the foil (10) is in the range 5mm-20mm.

18. Transducer according to claim 17, characterized in that the width of the foil (10) is lOmm.

19. Transducer according to any one of the preceding claims, characterized in that the ultrasonic vibrations have a vibration peak in the frequency range 100kHz-140kHz.

20. Transducer according to any one of claims 1-18, characterized in that the ultrasonic vibrations have a vibration peak in the frequency range 15kHz-60kHz.

21. Transducer according to claim 20, characterized in that the ultrasonic vibrations have a vibration peak in the frequency range 15kHz-30kHz.