DE1119535B

DE1119535B - Elektromechanischer Wandler zur Abtastung oder Aufzeichnung zweier getrennter Signale

Info

Publication number: DE1119535B
Application number: DEC18365A
Authority: DE
Inventors: Carmen P Germano; Melvin G Kullin; Donald P Faulk
Original assignee: Clevite Corp
Current assignee: Clevite Corp
Priority date: 1958-02-10
Filing date: 1959-02-09
Publication date: 1961-12-14
Also published as: NL235912A; US3073914A; FR1216678A; NL110623C

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

C 18365 IXa/42g

ANMELDETAG: 9. F E B RU AR 1959

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 14. DEZEMBER 1961

Die Erfindung betrifft elektromechanische Wandler zur stereophonischen Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Signalen auf bzw. von Schallplatten.

Die hierin benutzte Bezeichnung »elektromechanischer Wandler« bezeichnet ein Gerät zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische, oder umgekehrt. Wenn auch die Erfindung in Anwendung auf einen Tonabnehmer beschrieben und dargestellt ist, bei dem die Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie erfolgt, so ist sie im Prinzip doch ebenfalls auf das umgekehrt arbeitende Gerät, also eine Schneiddose, anwendbar, bei der die Energieumwandlung von elektrischer in mechanische Energie erfolgt.

Wie fernerhin einleuchtet, ist die Anwendung des Wandlers gemäß der Erfindung nicht unbedingt auf das Gebiet der monauralen Tonaufzeichnung und -Wiedergabe begrenzt; der Wandler kann mit Vorteil auch überall dort Anwendung finden, wo gleichzeitig zwei Kanäle aufgezeichnet oder wiedergegeben werden sollen.

Die Grundzüge und Vorteile von »binauralen« oder »stereophonischen« Tonaufzeichnungs- und -Wiedergabesystemen sind dem Fachmann geläufig.

Es ist bekannt, binaurale Aufzeichnungen dadurch herzustellen, daß gleichzeitig in einer einzigen Rille zwei stereophonisch zueinander in Beziehung stehende Tonspuren unter Verwendung eines einzigen Schneidwerkzeugs angefertigt werden, das von zwei Wandlern angetrieben wird, denen je ein Eingangssignal zugeführt wird. Die eine Tonspur wird als Tiefenschrift und die andere als Seitenschrift ausgeführt. Derartige Aufzeichnungen werden von einer Abtastnadel abgespielt, die zwei Wandler antreibt, die mit je einem gesonderten Verstärker- und Lautsprechersystem verbunden sind.

Ferner ist ein elektromechanischer Wandler mit einem Körper aus polykristallinem Bariumtitanat bekannt, das permanent polarisiert ist. Der Körper liegt als Hohlzylinder vor, dessen eines Ende an einer Unterlage befestigt ist, während sein anderes Ende einen Zapfen oder eine Nadel trägt. Die Innenfläche des Hohlzylinders ist mit einer leitenden Schicht bedeckt, die als Elektrode verwendbar ist. Die Außenfläche des zylindrischen Körpers trägt zwei streifenförmige Elektroden. Bei einer Bewegung des Zapfens oder der Nadel lassen sich an den Elektroden entsprechende elektrische Ladungen oder Potentiale abnehmen.

Es ist auch ein elektromechanischer Wandler aus piezoelektrischem, polarisiertem, keramischem Material für Schneiddosen oder Tonabnehmer zur Auf-

Elektromechanischer Wandler

zur Abtastung oder Aufzeichnung

zweier getrennter Signale

Anmelder:

Clevite Corporation,

Cleveland, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 10. Februar 1958

(Nr. 714151 und Nr. 714170)

Carmen P. Germano, South Euclid, Ohio,

Melvin G. Kullin, Cleveland, Ohio,
und Donald P. Faulk, Shaker Heights, Ohio

(V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

zeichnung bzw. Abtastung einer Zweikoordinatenschrift in bzw. von einer Rille einer Schallplatte vorgeschlagen worden, bei dem auf der Außenfläche des als Rohr ausgebildeten Wandlers vier voneinander isolierte, gleichmäßig auf dem Umfang verteilte metallische Beläge derart angeordnet sind, daß bei Biegung des Rohres in Richtung zweier gegenüberliegender Beläge an diesen elektrische Spannungen abnehmbar sind.

Die Erfindung betrifft einen elektromechanischen Wandler zur Abtastung oder Aufzeichnung zweier getrennter Signale, der einen langgestreckten, hohlen, aus einem ferroelektrischen, radial polarisierten, keramischen Material bestehenden Körper aufweist, der eine in Längsrichtung verlaufende Symmetrieachse enthält und dessen an der Außenfläche angeordnete Elektroden mit drei Anschlußklemmen elektrisch verbunden sind.

Gemäß der Erfindung weist die radiale Polarisation auf entgegengesetzten Seiten einer Ebene, die die Längsachse des Körpers enthält, ein entgegengesetztes Vorzeichen auf.

Die Polarisation ist also stets radial, an einigen Stellen nach außen und an anderen Stellen des keramischen Elementes nach innen gerichtet.

109 749/263

Der Vorteil einer solchen Wahl der Polarisationsrichtungen besteht darin, daß bei einer Biegebeanspruchung in einer einzigen Richtung an einer Elektrode ein bestimmtes Potential, z. B. infolge des entstehenden Druckes, und an der dieser Elektrode gegenüberliegenden Elektrode infolge des dort gleichzeitig vorhandenen Zuges ein gleich großes Potential gleichen Vorzeichens entsteht. Diese beiden Potentiale lassen sich daher leicht summieren, so daß im Gegensatz zur Anwendung eines Wandlerelementes, dessen keramisches Material nur in einer Richtung, z. B. nach außen, polarisiert ist, ein doppeltes Potential bzw. die doppelte Ladungsmenge bei einer vorgegebenen Biegebeanspruchung des Wandlerelementes erzielbar ist.

Zwecks eines besseren Verständnisses der Erfindung folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen:

Fig. 1 stellt schematisch eine perspektivische Ansicht eines elektromechanischen Wandlers gemäß der Erfindung dar;

Fig. 2 und 3 zeigen entsprechende Querschnitte von Wandlerelementen gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ist ein Querschnitt durch ein Wandlerelement gemäß der Erfindung mit einem Schaltbild der entsprechenden Anschlüsse;

Fig. 5 ist eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht und zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung.

Der in Fig. 1 dargestellte elektromechanische Wandler 10 ist als Tonabnehmer ausgebildet. Der Wandler 10 trägt an einem relativ biegsamen Nadelträger 12 eine Abtastnadel 14, sofern es sich um einen Tonabnehmer handelt, bzw. einen Schneidstichel, wenn der Wandler als Schneiddose arbeitet. Der Nadelträger 12 ist frei tragend gehaltert, beispielsweise kann sein Ende, das der Abtastnadel 14 gegenüberliegt, an einem geeigneten Halter, z. B. an einem Block 16, starr befestigt sein. Koaxial zum Nadelträger 12 ist ein rohrf örmiges Wandlerelement 20 aus einem polarisierbaren, ferroelektrischen, keramischen Material montiert. Das Wandlerelement 20 kann verschiedene Formen annehmen und spricht elektromechanisch auf Biegeschwingungen an.

Aus der soweit beschriebenen Konstruktion kann man erkennen, daß eine Bewegung der Abtastnadel 14 im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu der gemeinsamen Längsachse des Nadelträgers 12 und des Wandlerelementes 20 mit einer Deformation in Form einer Biegung des Nadelträgers und des Wandlerelementes verbunden ist.

Das Wandlerelement 20 ist beträchtlich kürzer als der Nadelträger 12 und vorzugsweise in der Nähe des festgemachten Endes des Nadelträgers, also an dem von der Abtastnadel 14 abgelegenen Ende, angeordnet. Das freie Ende des Nadelträgers, das aus dem keramischen Körper herausragt, läuft zusammen, damit die gewünschte federnde Nachgiebigkeit zustande kommt. Es sei betont, daß eine bevorzugte Konstruktion des Wandlers, die sich im Gleichgewicht befindet, symmetrisch arbeitet und sich außerdem leicht herstellen läßt, als Wandlerelement 20 einen hohlen, dünnwandigen kreisrunden Zylinder benutzt.

Für das keramische Wandlerelement 20 kann ein bekannter polykristalliner, ferroelektrischer keramischer Stoff verwendet werden, der durch Anlegen eines elektrostatischen Feldes polarisiert wird und eine remanente Polarisation beibehält. Derartig polarisierte keramische Stoffe weisen ein elektromechanisches Verhalten auf, das den bekannten piezoelektrischen Wirkungen von kristallinen Stoffen, z. B. von Quarz, Trumalin, Rochellesalz usw., ähnlich ist.
Ein solches Material ist beispielsweise Barium-

. 5 titanat, das im wesentlichen rein sein oder irgendwelche Zusätze aufweisen kann.

Ein weiteres, äußerst einwandfreies ferroelektrisches Material für einen keramischen Wandler ist Bleizirkonattitanat [Pb(ZrTi)O₃].

ίο Ferroelektrische Keramikstoffe, z. B. Bariumtitanat und Bleizirkonattitanat, die im wesentlichen rein sind oder die verändernde Zusätze enthalten können, zeichnen sich durch eine hohe Dielektrizitätskonstante (600 bis 2000) und einen hohen, planaren Kopplungskoeffizienten (z. B. 0,35 bis 0,55) aus.

Es ist allgemein bekannt, daß durch eine Polarisation von streifenförmigen ferroelektrischen Keramikstoffen in Richtung der Dicke und durch Anlegung eines elektrischen Potentials an den entgegengesetzten Breitseiten ein solcher Streifen in Längsrichtung je nach dem Vorzeichen des Signalpotentials und der Richtung der Polarisation gedehnt oder zusammengezogen werden kann. Sich biegende Elemente, bekannt als Biegeschwinger, können durch eine Polarisation des keramischen Körpers in entgegengesetzter Richtung auf den zu einer in Längsrichtung verlaufenden Mittellinie entgegengestzten Seiten hergestellt werden. Dies kann bei einem festen Körper dadurch geschehen, daß er aus zwei Platten aufgebaut wird, die über eine dazwischen angeordnete Elektrode miteinander verbunden werden, so daß eine geschichtete Anordnung entsteht.

In Fig. 2 ist ein keramisches Wandlerelement 20 mit mehreren Elektroden zu sehen; es sind eine innere Elektrode 30, die die Innenseite des Wandlerelementes bedeckt, zwei diametral gegenüberliegende Elektroden 22, 24 und zwei weitere diametral gegenüberliegende Elektroden 26,28 vorgesehen. Die Elektrodenpaare haben in Umfangsrichtung etwa einen Winkelabstand von 90° voneinander, so daß zueinander senkrechte axiale Ebenen durch das Wandlerelement 20 die betreffenden Elektrodenpaare halbieren. In Fig. 2 sind diese Ebenen durch Doppelpfeile Y-Y' und X-X' bezeichnet, die in Fig. 1 außerdem die Bewegungskomponenten anzeigen, die der Abtastnadel 14 durch Auslenkungen in Tiefenschrift bzw. in Seitenschrift einer Stereo-Schallplatte (nicht gezeigt) erteilt werden.

Wie durch Pfeile P angedeutet ist, ist das Wandlerelement 20 quer zu seiner Längsachse polarisiert. Die Polarisation ist vorzugsweise auf die Bereiche beschränkt, die zwischen den betreffenden Elektroden 22, 24 und 26, 28 liegen. Sie kann sich auch rund um den ganzen Körper erstrecken. Die Richtungen der Polarisation auf der einen Seite des Körpers sind, bezogen auf seinen Mittelpunkt, der an der anderen Seite entgegengesetzt; z. B. ist die Polarisationsrichtung in dem Bereich unter den benachbarten Elektroden 22, 26 dieselbe, wie durch die nach innen weisenden Pfeile P angedeutet ist, während die Pfeile P unter den Elektroden 24, 28 nach außen zeigen.

Diese Form der Polarisation kann auch auf folgende Weise zustande kommen, wobei spezielle Richtungen zur Vereinfachung der Beschreibung vorausgesetzt sind: Die Elektroden 24, 28 stehen mit der einen, z. B. der positiven Klemme einer Gleichspannungsquelle in Verbindung, während die Elektrode 30 an die negative Klemme angeschlossen ist. Die die

Polarisation bewirkende Spannung wird während einer ausreichend langen Zeit angelegt und aufrechterhalten. Die besonderen Feldstärken und Zeiten können sich je nach dem speziellen Material und anderen Faktoren ändern und sind an sich bekannt. Danach wird die negative Klemme der Spannungsquelle mit den Elektroden 22, 26 verbunden, während die positive Klemme an die Elektrode 30 angeschlossen wird.

Es sind auch andere Verfahren möglich, z. B. ersetzt eine einzige halbzylindrische, die Polarisation bewirkende Elektrode die beiden Signalelektroden 24, 28 und eine weitere Elektrode, die gegenüber der ersten isoliert ist, die Elektroden 22, 26. Die Elektrode 30 kann auch in Längsrichtung in zwei Hälften geteilt sein, von denen jede gegenüber der anderen isoliert ist und unter der einen äußeren halbzylindrischen Elektrode liegt. Dadurch, daß die eine Hälfte der inneren Elektrode an die positive Klemme der die Polarisation bewirkenden Spannungsquelle und die andere Hälfte an die negative Klemme und die äuße- ao ren halbzylindrischen Elektroden an die entsprechenden entgegengesetzt gepolten Klemmen der die Polarisation bewirkenden Spannungsquelle angeschlossen werden, kann der gesamte Körper in einem einzigen Verfahrensschritt polarisiert werden. Danach können die die Polarisation bewirkenden Elektroden entfernt und durch die Elektroden 22, 24, 26, 28 und 30 ersetzt werden. Sie können aber auch nur teilweise entfernt werden, wobei Segmente für eine Verwendung als Signalelektroden zurückbleiben.

Wenn das Wandlerelement 20 in der axialen Ebene X-X' (Fig. 2) auf Biegung beansprucht wird, steht das unter der einen Elektrode 22 oder 24 je nach Auslenkrichtung liegende Segment unter einer Zugspannung, während das unter der gegenüberliegenden Elektrode befindliche Segment unter Druck steht. Bei einer Auslenkung der Abtastnadel 14 nach oben ergibt sich infolgedessen eine Druckbeanspruchung in dem Bereich des Wandlerelementes 20, der unter der X-X' praktisch keine Zug- oder Druckbeanspruchung in den Segmenten des Wandlerelementes 20 auf, die unter den Elektroden 26, 28 liegen. Da die Elektroden 26 und 28 durch die Ebene Y-Y' halbiert sind, in der geringe Zug- und Druckbeanspruchungen als Folge einer vertikalen Biegung des Wandlerelementes 20 auftreten, sind diese Beanspruchungen unter beiden Elektroden gleich groß und entgegengerichtet, so daß das tatsächliche Potential unter den Elektroden

ίο 26, 28 unter diesen Bedingungen praktisch Null ist. Aus der vorangehenden Erklärung geht hervor, daß man ein völlig analoges Resultat erhält, wenn sich der Körper seitlich, also in der Ebene Y-Y' biegt, was dann eintritt, wenn sich die Abtastnadel 14 horizontal bewegt. Eine Biegung in der Ebene Y-Y' erzeugt in derselben Weise wie eine vertikale Biegung gleiche Ladungen an den Elektroden 26, 28. Entsprechend rufen elektrische Signale, die diesen Elektroden zugeführt werden, eine seitliche Biegung hervor. Wenn das Wandlerelement nur in der Ebene Y-Y' gebogen wird, ist praktisch keine Ladung an den Elektroden 22,-24 vorhanden.

Aus der vorangehenden Erklärung geht ferner hervor, daß nur eine Biegung des Wandlerelementes 20 in der axialen Ebene X-X' mit einer maximalen Ladung oder einem Maximalpotential an den Elektroden 22, 24 und mit einer minimalen Ladung oder einem, minimalen Potential an den Elektroden 26, 28 verbunden ist, während bei einer Biegung in der axialen Ebene Y-Y' das Umgekehrte der Fall ist.

Wenn das Wandlerelement 20 in einer beliebigen anderen axialen Ebene gebogen wird, sind dieser Biegung entsprechende Ladungen oder Potentiale allen Elektroden 22, 24 und 26, 28 zugeordnet, die den betreffenden Komponenten der Biegungsamplituden in den Ebenen Y-Y' und X-X' direkt proportional sind. Falls man die Bewegung der Abtastnadel 14 betrachtet, sind bei einer Auslenkung in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Nadelträgers 12 die entspre-

Elektrode 22 liegt, was zu einem an der Elektrode 22 40 chenden elektrischen Ladungen an den Elektroden auftretenden Potential führt. Dieses Potential ist je 22, 24 und 26, 28 zugeordnet, die den betreffenden

Vektorkomponenten der Auslenkung in den axialen

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nach der Polarisationsrichtung positiv oder negativ und der Druckbeanspruchung und somit dem Betrag der Auslenkung der Abtastnadel 14 nach oben direkt proportional. Gleichzeitig ruft die Zugspannung im Bereich des Wandlerelementes 20, der unter der Elektrode 24 liegt, ein Potential an der Elektrode 24 hervor, das in seiner Größe und wegen der entgegengerichteten Polarisation in seinem Vorzeichen gleich dem an der Elektrode 22 ist. Bei einer Umkehr der Richtung der Biegebeanspruchung ist die Polung der Ladungen umgekehrt. Es ist einleuchtend, daß die umgekehrte Betriebsweise, also die Umwandlung elektrischer in mechanische Energie, in einer analogen Weise erfolgt. Zum Beispiel ruft eine Ladung des einen Vorzeichens, die den Elektroden 22, 24 zugeführt wird, eine Ausdehnung des Segmentes des Wandlerelementes 20, das unter der einen dieser beiden Elektroden liegt, und eine Zusammenziehung des Segmentes, das unter der anderen Elektrode liegt, hervor. Wenn sich das unter der Elektrode 22 befindliche Segment zusammenzieht und das unter der Elektrode 24 liegende sich ausdehnt, biegt sich das Wandlerelement 20 nach oben, wobei sich der Schneidstichel, der in diesem Falle an Stelle der Abtastnadel angeordnet ist, nach oben bewegt.

Wie man erkennen kann, tritt während der Biegung des Wandlerelementes 20 in der vertikalen Ebene Ebenen Y-Y' und X-X' proportional sind.

Diese Wirkungsweise wird am deutlichsten, wenn der Wandler 10 nach Fig. 1 als stereophonische Schneiddose betrachtet wird. Das eine aufzuzeichnende Signal wird dem Wandler z. B. über die Elektroden 22, 24 zugeführt, so daß eine Deformation in Form einer Biegung in der vertikalen Ebene X-X' entsteht. Das andere Signal, das stereophonisch mit dem ersten in Beziehung steht, wird gleichzeitig dem Wandler zugeführt, so daß eine Deformation in Form einer Biegung in der horizontalen Ebene Y-Y' entsteht. Falls man das erste Signal allein betrachtet, bewirkt es eine vertikale Auslenkung des Schneidsticheis längs der Linie X-X', wobei eine Tonspur in Tiefenschrift in die Schallplatte geschnitten wird. Wenn man das zweite Signal für sich betrachtet, lenkt es den Schneidstichel horizontal längs der Linie Y-Y' aus und schneidet eine Tonspur in Seitenschrift. Als Folge zweier gleichzeitig erfolgender Auslenkungen in verschiedenen Ebenen wird eine Tonspur eingeschnitten, die eine Resultierende beider Auslenkungen und daher die Resultierende beider angelegten Signale darstellt. Diese Tonspur kann in ihre beiden Signalkomponenten zerlegt werden; die beiden Komponenten können also wiedergegeben und vom Wandler, der in umgekehrter Weise arbeitet, getrennt werden.

Die Ebenen Y-Y' und X-X' brauchen nicht unbedingt senkrecht zur Schallplattenebene oder in dieser zu liegen, sie können auch in einem Winkel unter 45° dazu stehen. Eine solche Anordnung ist in Fig. 3 zu sehen und wird wegen ihrer Symmetrie bevorzugt, Ohne weitere Erklärung ist zu erkennen, daß die in Fig. 3 gezeigte Konstruktion mechanisch und funktionell dieselbe wie die in Fig. 2 ist, wenn man davon absieht, daß sie um 45° im Uhrzeigersinn geschwenkt ist. Die Bezugszeichen entsprechen denen der Fig. 2.

Die Fig. 4 zeigt ein Schaltbild der Anschlüsse des Wandlerelementes 20. Da die an den gegenüberliegenden Elektroden 22, 24 und 26, 28 auftretenden Ladungen das gleiche Vorzeichen aufweisen, werden die Elektroden dieser Elektrodenpaare elektrisch miteinander verbunden. Dieses kann in passender Weise, z. B. mit Streifen aus einem elektrisch leitenden Material, erfolgen, das auf dem Wandlerelement 20 aufgebracht wird. Zum Beispiel kann je ein Streifen aus einem Elektrodenmaterial am einen Ende des Wandlerelementes 20 zur Verbindung der Elektroden 22, 24 und am anderen Ende zur Verbindung dei Elektroden 26, 28 aufgebracht werden. Diese beiden Verbindungsstreifen stellen gleichzeitig eine Anschlußstelle für den betreffenden Kanal dar.

Eine gemeinsame Erdleitung ist an der inneren Elektrode 30 angeschlossen. Bei der Anordnung nach Fig. 1 kann diese Verbindung über die leitende Außenfläche des Nadelträgers 12 erfolgen.

In Fig. 4 sind schematisch alle Verbindungen als äußere Leiter gezeigt. Ein Leiter 32 verbindet die Elektroden 22, 24 und führt zu einer Anschlußklemme B, während ein Leiter 34 die Elektroden 26, 28 verbindet und eine Anschlußklemme A aufweist. Ein Leiter 36, der mit der Elektrode 30 verbunden ist, führt zur Erde G.

Die Schaltung nach Fig. 4 wird in folgender Weise betrieben. Falls eine Biegung in der axialen Ebene X-X' nach oben stattfindet, werden gleiche Ladungseinheiten an den Elektroden 22, 24 erzeugt, während praktisch keine Ladungen an den Elektroden 26, 28 entstehen. Da die Elektroden 22, 24 in diesem Fall parallel geschaltet sind, entsteht ein maximales Potential V an der Klemme B gegenüber der Klemme G, während ein minimales Potential, das praktisch NuU ist, an der Klemme A hinsichtlich der Klemme G auftritt. Dasselbe tritt bei einer Biegung in der axialen Ebene X-X' nach unten ein. Bei seiner seitlichen Biegung in der axialen Ebene Y-Y' ist die Arbeitsweise analog, aber das maximale Potential tritt an der Klemme A und das minimale an der Klemme B auf, wobei beide Potentiale auf die neutrale Klemme G bezogen sind.

Wenn die Abtastnadel 14 in einer Richtung zwischen den Ebenen X-X' und Y-Y' ausgelenkt wird, tritt die zugehörige Biegung des Wandlerelementes 20 in einer von den axialen Ebenen X-X' und Y-Y' verschiedenen axialen Ebene auf. Die entsprechenden Potentiale an den Klemmen A und B relativ zu dem an der Klemme G sind den entsprechenden Vektorkomponenten der Bewegung in den Ebenen X-X' und Y-Y' proportional. Falls die Abtastnadel 14 ζ. Β. um eine Strecke Z längs einer Linie unter einem Winkel von 45° zu den Ebenen X-X' und Y-Y' ausgelenkt wird, weist diese Auslenkung eine Komponente in der Ebene X-X' von Z cos 45° oder 0,707 Z auf. Die Komponente in der Ebene Y-Y' beträgt gleichfalls Z cos 45° oder 0,707 Z. Da die an den verschiedenen Elektroden entstehenden Potentiale der Auslenkung, also der Biegung in den Ebenen senkrecht zu ihren betreffenden Elektroden, proportional sind, ergeben sich unter der Annahme eines Ladungspotentials V für eine rein vertikale oder rein seitliche Biegung bei einer Biegung unter 45° Potentiale von 0,707 V an beiden Elektroden, deren Vorzeichen von dem Verhältnis des Vorzeichens der mechanischen Beanspruchung zu dem der Polarisation abhängt. Nach Fig. 4 wird infolgedessen ein Potential von 0,707 V zwischen den Klemmen A und G und eines von 0,707 V zwischen den Klemmen B und G erzeugt.

Die folgende Tabelle gibt relative Werte und Vorzeichen der Potentiale an:

Richtung der Biegung
(nach Fig. 4)

Vertikal nach oben

Vertikal nach unten

Horizontal nach rechts..
Horizontal nach links ..

Unter 45° nach oben und

rechts

Unter 45° nach unten und

rechts

Unter 45° nach oben und

links '..

Unter 45° nach unten und

links

Potential
an der Klemme

(bezogen auf die
Klemme G

0 0

+ V

- 0,707 V

- 0,707 V + 0,707 V + 0,707 V

+ V
-V

+ 0,707 V

- 0,707 V + 0,707 V

- 0,707 V

Die Fig. 5 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform eines Wandlerelementes 120. Dieses Element entspricht in jeder Hinsicht dem Wandlerelement 20, wenn man davon absieht, daß der keramische Körper einen nicht kreisförmigen Querschnitt hat. Der Querschnitt dieses Körpers ist im wesentlichen quadratisch, aber auch andere Vieleckformen sind möglich. Das Wandlerelement 120 kann eine zylindrische Außenfläche besitzen, dessen flache Außenseiten die Elektroden aufnehmen.

Die Arbeitsweise des Wandlerelements 120 entspricht der der zuvor beschriebenen Ausführungsform.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektromechanischer Wandler zur Abtastung oder Aufzeichnung zweier getrennter Signale, der einen langgestreckten, hohlen, aus einem ferroelektrischen, radial polarisierten, keramischen Material bestehenden Körper aufweist, der eine in Längsrichtung verlaufende Symmetrieachse enthält und dessen an der Außenfläche angeordnete Elektroden mit drei Anschlußklemmen elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Polarisation auf entgegengesetzten Seiten einer Ebene, die die Längsachse des Körpers enthält, ein entgegengesetztes Vorzeichen aufweist.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden paarweise diametral entgegengesetzt angeordnet sind, so daß die beiden die Elektroden halbierenden und auf ihnen senkrecht stehenden Ebenen sich im rechten Winkel schneiden.

3. Wandler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden derart angeordnet sind, daß bei einer Deformation infolge einer Biegung des Körpers, von der ein maximales Potential an dem einen Elektrodenpaar hervorgerufen wird, gleichzeitig praktisch kein Potential an dem anderen Elektrodenpaar entsteht.

4. Wandler nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Paar ent- ίο gegengesetzt angeordneter Elektroden elektrisch mit der einen Klemme (.4) verbunden ist, während

das andere Paar entgegengesetzt angeordneter Elektroden mit der anderen Klemme (B) in Verbindung steht, und daß eine auf der Innenfläche des hohlen Körpers befindliche gemeinsame Elektrode mit der dritten Klemme (G) verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 663 423.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1029 582.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen