DE1099768B - Wandler aus piezomagnetischem oder piezoelektrischem Material, dessen Generator mittels einer rueckgekoppelten Spannung gesteuert wird - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wandler aus piezomagnetischem oder piezoelektrischem Material, dessen Generator zur Erzeugung der Ultraschallfrequenz durch eine rückgekoppelte Spannung gesteuert wird, die von einer Vorrichtung mit einer Platte aus piezoelektrischem Material stammt, die mit dem Wandler gekoppelt ist. Eine solche Vorrichtung ist z.B. aus dem Buch »Einführung in die. Ultraschalltechnik« von J. Matauschek, Berlin 1957, Seite 232, bekannt.

Die bekannte Vorrichtung enthält eine Platte aus piezoelektrischem Material, die am Wandler an einer solchen Stelle befestigt ist, daß sie praktisch vollständig durch Trägheitskräfte angeregt wird, d. h. an einer der beiden Stirnflächen eines rahmenförmigen Schwingers. Diese Trägheitskräfte rufen eine Formveränderung hervor, die sich annähernd linear in der Stärkenrichtung der Platte erstreckt und am Ende Null ist. Die erzeugte Spannung ist infolgedessen proportional dem Quadrat der Plattenstärke und somit praktisch Null bei geringer Stärke der Platte.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, auch Platten geringer Abmessungen und erheblich geringer Stärke anwenden zu können.

Gemäß der Erfindung ist die Platte aus piezoelekirischem Material an dem Wandler an einer solchen Stelle befestigt, daß diese Platte direkt auf Zug belastet wird. Dieser Platte kann die Spannung zur Steuerung des Generators, zur Frequenzibestimmung und/oder zur Begrenzung der Schwingungsamplitude entnommen werden.

Hierdurch wird ein Wandler geschaffen, der trotz erheblicher Ersparnis an piezoelektrischem bzw. piezomagnetischem Plattenmaterial dennoch eine hohe Spannung liefert.

Die Platte ist vorzugsweise wenigstens nahe einem Deformationsbauch befestigt, so daß die Formveränderung in der Platte nahezu homogen und dem im Schwinger auftretenden maximalen Zug gleich ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind beiderseits des Wandlers zwei Platten symmetrisch angeordnet. Hiermit läßt sich z. B. die Steuerung einer Gegentaktstufe des Generators erreichen.

Die Erfindung wird an Hand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Nach Fig. 1 besteht der Wandler aus zwei I-förmigen Körpern 1 und 2 aus piezomagnetischem Material, z. B. aus einem weichmagnetischen Ferrit mit dazwischen angebrachten Scheiben 3 und 4 aus dauermagnetischem Material, z. B. Bariumferrit. Die Wicklung 5 wird durch einen Generator 6 gespeist. Eine Platte 7 aus piezoelektrischem Material ist an dem Wandler vorzugsweise an einer Stelle befestigt, die Wandler aus piezomagnetischem
oder piezoelektrischem Material,
dessen Generator mittels einer rückgekoppelten Spannung gesteuert wird

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 30. September 1958

Hermanus Stephanus Josephus Pijls

und Ulrich Ernst Enz, Eindhoven (Niederlande),

sind als Erfinder genannt worden

einen Deformationsbauch bildet. Die dieser Platte entnommene Spannung wird als Steuerspannung für den Generator 6 benutzt.

Fig. 2 zeigt einen lamellierten, metallischen Schwinger; er kann jedoch auch aus einem Stück piezomagnetischen Materials bestehen. Im ersteren Fall kann der Wandler nicht bis zu seiner maximalen Leistung ausgesteuert werden, da Metall eine größere Deformation zuläßt als das piezoelektrische Material der Platte 7. Der Generator ist der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Fig. 3 zeigt einen radial schwingenden, piezomagnetischen Ring, bei dem die Platte 7 auch an der Stelle T befestigt sein kann. Im allgemeinen wird die Platte an einer nicht strahlenden Wand befestigt, was dadurch bewerkstelligt werden kann, daß diese Wand ζ. B. in Schaumgummi aufgehängt wird.

Fig. 4 zeigt einen blockförmigen Wandler aus piezoelektrischem Material, z. B. Bariumtitanat, der beiderseits mit Elektroden 9 für die Speisespannung versehen ist. Die Platte 7 ist wieder mit 7 bezeichnet. Statt der Blockform kann auch die Form eines Rahmens gewählt werden, indem der Block einen gestrichelt angedeuteten, durchgehenden Schlitz 10 aufweist. Die Elektrode(n) im Innern des Schlitzes bil-

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Claims (3)

det (bilden) den einen Pol, während die dann durchverbundenen Elektroden 9 den anderen Pol darstellen. Im allgemeinen befinden sich die Platten 7 wenigstens annähernd in der Zone der maximalen Dehnung ■der Wand, auf der sie z. B. durch Kitt befestigt sind. Außerdem sind die Platten 7 in bezug auf den Schenkel, auf dem sie angebracht sind, dünn, um Asymmetrie zu vermeiden. Man kann jedoch auch stärkere Platten verwenden, wenn die Anbringung nur symmetrisch ist, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Der rahmenförmige Wandler 11 ist beiderseits mit Platten 12 und 13, die Elektroden 14 und 15 aufweisen, versehen. Die Platten können eine remanente, elektrische Polarisation haben, was durch die Pfeile angegeben ist, die andererseits jedoch auch die Achsenrichtung des Kristalls andeuten; die Elektroden können derart angeschlossen sein, daß die abgegebenen .Spannungen gegenphasig sind, z. B. zum Steuern einer Gegentaktstufe des Generators. Zum Gebrauch in elektrisch leitenden Flüssigkeiten können die Platten in einer flüssigkeitsdichten Hülle untergebracht sein. • Patentansprüche:

1. Wandler aus piezomagnetischem oder piezoelektrischem Material, dessen Generator zur Erzeugung der Ultraschallfrequenz mittels einer rückgekoppelten Spannung gesteuert wird, die von einer Vorrichtung mit einer Platte aus piezoelektrischem Material stammt, die mit dem Wandler gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (7) aus piezoelektrischem Material an einer solchen Stelle am Wandler (2) befestigt ist, daß sie auf direkten Zug beansprucht wird.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (7, T) wenigsten in der Nähe eines Deformationsbauches befestigt ist.

3. Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Wandlers zwei Platten (12,13) symmetrisch angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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