EP0796669A2 - Ultrasonic transducer - Google Patents
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- EP0796669A2 EP0796669A2 EP97103948A EP97103948A EP0796669A2 EP 0796669 A2 EP0796669 A2 EP 0796669A2 EP 97103948 A EP97103948 A EP 97103948A EP 97103948 A EP97103948 A EP 97103948A EP 0796669 A2 EP0796669 A2 EP 0796669A2
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
- B06B1/0629—Square array
Definitions
- the invention relates to an ultrasonic transducer for the non-destructive ultrasonic test.
- matrix-shaped Ultrasonic transducer arrays such as, for example are known from EP 0 196 839 A2 or US-A-4,801,835, a pan in two mutually orthogonal planes, so that with matrix-shaped ultrasound transducer arrays without changing the test head and a large area without changing the location of the test head of the workpiece examined for different errors can be.
- matrix-shaped ultrasound transducer arrays require a lot of effort in the production, since the bonding of the internal transducer elements and routing the electrical leads to the electrodes of these Transducer elements is difficult.
- a control unit one corresponding to the number of transducer elements Can control the number of channels independently.
- a large number of matrix-shaped ultrasound transducer arrays usually at least 64 transducer elements. This size Number of transducer elements is necessary to get one Pan in one plane a sufficient directional characteristic to be able to generate.
- the invention is based on the object of an ultrasonic transducer for the non-destructive ultrasound test, the simply manufactured and with little technical Effort can be controlled and in terms of its technical Properties and its possible uses a matrix Ultrasound transducer array comes as close as possible.
- the invention is also based on the object of a method specify to operate such an ultrasonic transducer.
- an ultrasonic transducer is a piezoelectric one Body on a first flat side with each other provided electrically separated first electrodes, which on the second flat side facing away from the first flat side from each other and from the first electrodes electrically separate second electrodes are assigned such that the first electrodes and the second electrodes in one Top view of one of the flat sides seen in at least one cover a partial area.
- This measure will reproduced a matrix-shaped ultrasound transducer array, the individual converter elements through the overlapping Sub-areas are defined.
- the piezoelectric body is between the Electrodes are provided with grooves that separate them spatially separate. This will in addition to being electrical Separation an acoustic separation of the individual transducer elements enables.
- the depth of the grooves is greater than half Thickness of the piezoelectric body.
- first electrodes extend in a first longitudinal direction and are arranged parallel to each other in this first longitudinal direction.
- the second electrodes extend in this embodiment in a different way from this first longitudinal direction second longitudinal direction and are in this second Arranged parallel to one another in the longitudinal direction.
- the first and the second longitudinal direction are preferred oriented perpendicular to each other.
- the piezoelectric body consists in particular of a Piezoceramic.
- the invention is by driving a predetermined Selection of opposing electrodes a sub-area of the piezoelectric body for sending or receiving activated by ultrasonic waves. In particular, they are delayed in phase predetermined sub-areas activated.
- this Ways can be electronic panning in a variety of ways Single-layer levels can be carried out.
- FIG. 1 is an ultrasonic transducer from a flat piezoelectric body 2 constructed, each at its opposite flat sides 4 and 6 with strip-shaped Electrodes 8 and 10 are provided.
- the electrodes 8 extend parallel to a first one Longitudinal direction 12 and the electrodes 10 extend parallel to a second longitudinal direction 14 perpendicular thereto, so that they are in a top view of the piezoelectric Body 2 seen at the intersection points in a partial area cover their area.
- Each strip-shaped electrode 8, 10 is thus from each opposite electrode 10 and 8th seen in a plan view covered in a partial area.
- the electrodes 8 and 10 are on the flat sides 4 and 6, respectively spaced from each other and electrically against each other insulated and are each on the edge of the piezoelectric Body 2 contacted with electrical lines 16 and 18, respectively.
- one is made of a piezoceramic Piezoelectric body 2 provided on its two flat sides 4 and 6 each provided with grooves 20 and 22, respectively which is parallel to the strip-shaped electrodes 8 or 10 extend.
- the grooves 20, 22 are each between mutually adjacent electrodes 8 and 10 respectively. With these grooves 20, 22 are at the same time on a flat side 4 and 6 arranged electrodes 8 and 10 from each other electrically isolated.
- the grooves 20 and 22 shown in the exemplary embodiment according to the figure have a U-shaped or rectangular cross section and can be produced, for example, by sawing. However, v-shaped grooves produced by oblique saw cuts can also be provided.
- the depth T of the longitudinal grooves 20, 22 is preferably greater than half the thickness d of the piezoelectric body 2.
- the columnar transducer elements 2 ij formed in this way are each only connected to the adjacent transducer elements 2 ij by very thin bridges 30.
- the transducer elements 2 ij formed in the overlap region of the electrodes 8, 10 are thus additionally acoustically decoupled by the grooves 20, 22.
- the orthogonal arrangement of the electrodes 8 and 10 lying opposite one another thus makes two electrodes one on top of the other reproduced toothed "linear ultrasound transducer arrays, which are oriented perpendicularly to one another with respect to their longitudinal direction and accordingly enable pivoting in mutually perpendicular planes, illustrated in the figure by double arrows 24 and 26 respectively.
- the five strip-shaped electrodes 8 1 to 8 5 and the strip-shaped electrodes 10 1 to 10 5 arranged on the opposite flat side of the ultrasonic transducer result in a matrix-shaped arrangement of transducer elements 2 ij , of which in the figure the element 2 24 is provided with a reference symbol as an example.
- They are electrically activated as a single transducer element 2 ij if, by means of a control device (not shown in the figure), an electrode strip 8 i on a flat side of the piezoelectric body 2 via a single control line 16 i and an electrode strip 10 j on the opposite side via a single control line 18 j Flat side can be controlled.
- This is illustrated in the figure by hatching, which overlaps to form a cross hatch in the area of the activated converter element 2 ij , in the figure the converter element 2 24 .
- a structure made up of m elements can be used linear ultrasound transducer array and another on top of it or arranged below, linear consisting of n elements Ultrasonic transducer array, a structure made up of m x n elements At least matrix-shaped ultrasound transducer array are approximately replicated, the one required for control Number of independent channels of the control unit is reduced from m x n to m + n.
- the ultrasonic transducer is also easier to manufacture than one Matrix-shaped ultrasound transducer array because of a contact the ultrasonic transducer like a simple linear one Ultrasonic transducer array can be done on the edge surfaces.
- FIG. 3 shows a control in which all electrodes 10 1 to 10 5 on one flat side and only one electrode, in the example electrode 8 4 on the opposite flat side, are activated, so that the elements of an entire line are activated.
- a phase-delayed actuation of the electrodes 8 1 to 8 5 enables a swivel perpendicular to the plane of the drawing and parallel to the second longitudinal direction 14.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Der Ultraschallwandler enthält einen piezoelektrischen Körper (2), der an einer ersten Flachseite (4) mit voneinander elektrisch getrennten ersten Elektroden (8) versehen ist. Gemäß der Erfindung sind diesen ersten Elektroden (8) auf der von der ersten Flachseite (4) abgewandten zweiten Flachseite (6) voneinander und von den ersten Elektroden (8) elektrisch getrennte zweite Elektroden (10) derart zugeordnet, daß sich die ersten Elektroden (8) und die zweiten Elektroden (10) in einer Draufsicht auf eine der Flachseiten gesehen jeweils in wenigstens einem Teilbereich überdecken. Ein Ultraschallwandler mit diesen Merkmalen ist vielseitig einsetzbar und kann einfach hergestellt werden. <IMAGE>The ultrasonic transducer contains a piezoelectric body (2) which is provided on a first flat side (4) with first electrodes (8) which are electrically separated from one another. According to the invention, these first electrodes (8) on the second flat side (6) facing away from the first flat side (4) are assigned to one another and second electrodes (10) which are electrically separated from the first electrodes (8) in such a way that the first electrodes ( 8) and cover the second electrodes (10) in a plan view of one of the flat sides, in each case in at least one partial area. An ultrasonic transducer with these features can be used in a variety of ways and is easy to manufacture. <IMAGE>
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallwandler für die zerstörungsfreie Ultraschallprüfung. The invention relates to an ultrasonic transducer for the non-destructive ultrasonic test.
Bei der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung ist es in der Regel erforderlich, größere Bereiche eines Werkstücks nach unterschiedlichen Fehlerarten zu analysieren. Hierzu ist es notwendig, den Ultraschall in unterschiedlichen Prüfpositionen und Prüfrichtungen an die Werkstückoberfläche anzukoppeln. Um die Anzahl der für eine Werkstoffprüfung erforderlichen Ultraschallprüfköpfe und der mit diesen erforderlichen Positionswechsel zu verringern, ist es bekannt, Prüfköpfe zu verwenden, die mehrere nebeneinander angeordnete Ultraschallwandlerelemente enthalten. Solche als Array bezeichneten Ultraschallwandleranordnungen ermöglichen es, durch phasenverzögerte Ansteuerung der einzelnen Wandlerelemente Ultraschallsignale in unterschiedliche Richtungen in das Werkstück einzukoppeln und aus unterschiedlichen Richtungen zu empfangen. With non-destructive ultrasound testing it is in the Usually required to rework larger areas of a workpiece to analyze different types of errors. This is it necessary, the ultrasound in different test positions and coupling test directions to the workpiece surface. The number of materials required for a material test Ultrasonic probes and those required with them To reduce position changes, it is known to probe heads use the several ultrasonic transducer elements arranged side by side contain. Such ultrasound transducer arrangements, referred to as arrays allow by delayed Control of the individual transducer elements ultrasonic signals in different directions into the workpiece couple and receive from different directions.
So ist mit einem linearen Ultraschallwandler-Array ein Schwenk in einer Ebene im Werkstück möglich, die sich parallel zur Längsrichtung des Ultraschallwandler-Arrays erstreckt und je nach geometrischer Form eines Vorlaufkörpers zwischen dem Ultraschallwandler-Array und der Werkstückoberfläche, beispielsweise ein Vorlaufkeil, in einem vorbestimmten Winkelbereich zur Oberfläche des Werkstücks verläuft. So is with a linear ultrasound transducer array Panning in one plane in the workpiece is possible, which is parallel extends to the longitudinal direction of the ultrasonic transducer array and depending on the geometric shape of a lead body between the ultrasonic transducer array and the workpiece surface, for example a leading wedge, in a predetermined angular range runs to the surface of the workpiece.
Während bei linearen Ultraschallwandler-Arrays ein Schwenk nur in einer Ebene vorgenommen werden kann, ermöglichen matrixförmige Ultraschallwandler-Arrays, wie sie beispielsweise aus der EP 0 196 839 A2 oder der US-A-4,801,835 bekannt sind, einen Schwenk in zwei zueinander orthogonalen Ebenen, so daß mit matrixförmigen Ultraschallwandler-Arrays ohne Prüfkopfwechsel und ohne Ortswechsel des Prüfkopfes ein großer Bereich des Werkstücks nach unterschiedlichen Fehlern untersucht werden kann. Solche matrixförmigen Ultraschallwandler-Arrays erfordern jedoch bei der Herstellung einen hohen Aufwand, da das Bonden der innenliegenden Wandlerelemente und das Führen der elektrischen Leitungen zu den Elektroden dieser Wandlerelemente schwierig ist. Darüber hinaus erfordern solche matrixförmigen Ultraschallwandler-Arrays ein Steuergerät, das eine der Anzahl der Wandlerelemente entsprechende Anzahl von Kanälen unabhängig ansteuern kann. In der Praxis haben matrixförmige Ultraschallwandler-Arrays eine große Anzahl, in der Regel wenigstens 64 Wandlerelemente. Diese große Anzahl von Wandlerelementen ist notwendig um bei einem Schwenk in einer Ebene eine hinreichende Richtcharakteristik erzeugen zu können. While a swivel with linear ultrasonic transducer arrays can be made only in one plane, allow matrix-shaped Ultrasonic transducer arrays, such as, for example are known from EP 0 196 839 A2 or US-A-4,801,835, a pan in two mutually orthogonal planes, so that with matrix-shaped ultrasound transducer arrays without changing the test head and a large area without changing the location of the test head of the workpiece examined for different errors can be. Such matrix-shaped ultrasound transducer arrays however, require a lot of effort in the production, since the bonding of the internal transducer elements and routing the electrical leads to the electrodes of these Transducer elements is difficult. Also require such a matrix-shaped ultrasound transducer array a control unit, one corresponding to the number of transducer elements Can control the number of channels independently. In practice have a large number of matrix-shaped ultrasound transducer arrays, usually at least 64 transducer elements. This size Number of transducer elements is necessary to get one Pan in one plane a sufficient directional characteristic to be able to generate.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallwandler für die zerstörungsfreie Ultraschallprüfung anzugeben, der einfach hergestellt und mit geringem technischen Aufwand gesteuert werden kann und hinsichtlich seiner technischen Eigenschaften und seiner Einsatzmöglichkeiten einem matrixförmigen Ultraschallwandler-Array möglichst nahe kommt. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Ultraschallwandlers anzugeben. The invention is based on the object of an ultrasonic transducer for the non-destructive ultrasound test, the simply manufactured and with little technical Effort can be controlled and in terms of its technical Properties and its possible uses a matrix Ultrasound transducer array comes as close as possible. The invention is also based on the object of a method specify to operate such an ultrasonic transducer.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. The first-mentioned task is solved with the characteristics of Claim 1.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 7. The second task is solved with the features of Claim 7.
Bei einem Ultraschallwandler gemäß der Erfindung ist ein piezoelektrischer Körper an einer ersten Flachseite mit voneinander elektrisch getrennten ersten Elektroden versehen, denen an der von der ersten Flachseite abgewandten zweiten Flachseite voneinander und von den ersten Elektroden elektrisch getrennte zweite Elektroden derart zugeordnet sind, daß sich die ersten Elektroden und die zweiten Elektroden in einer Draufsicht auf eine der Flachseiten gesehen jeweils in wenigstens einem Teilbereich überdecken. Durch diese Maßnahme wird ein matrixförmiges Ultraschallwandler-Array nachgebildet, deren einzelne Wandlerelemente durch die einander überdeckenden Teilbereiche festgelegt sind. In an ultrasonic transducer according to the invention is a piezoelectric one Body on a first flat side with each other provided electrically separated first electrodes, which on the second flat side facing away from the first flat side from each other and from the first electrodes electrically separate second electrodes are assigned such that the first electrodes and the second electrodes in one Top view of one of the flat sides seen in at least one cover a partial area. This measure will reproduced a matrix-shaped ultrasound transducer array, the individual converter elements through the overlapping Sub-areas are defined.
Vorzugsweise ist der piezoelektrische Körper zwischen den Elektroden mit Nuten versehen ist, die diese räumlich voneinander trennen. Dadurch wird zusätzlich zu einer elektrisch Trennung eine akustische Trennung der einzelnen Wandlerelemente ermöglicht. Preferably, the piezoelectric body is between the Electrodes are provided with grooves that separate them spatially separate. This will in addition to being electrical Separation an acoustic separation of the individual transducer elements enables.
Insbesondere ist die Tiefe der Nuten größer als die halbe Dicke des piezoelektrischen Körpers. In particular, the depth of the grooves is greater than half Thickness of the piezoelectric body.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die ersten Elektroden in eine erste Längsrichtung und sind in dieser ersten Längsrichtung parallel zueinander angeordnet. Die zweiten Elektroden erstrecken sich in dieser Ausführungsform in einer von dieser ersten Längsrichtung verschiedenen zweiten Längsrichtung und sind in dieser zweiten Längsrichtung parallel zueinander angeordnet. In a particularly preferred embodiment, extend the first electrodes extend in a first longitudinal direction and are arranged parallel to each other in this first longitudinal direction. The second electrodes extend in this embodiment in a different way from this first longitudinal direction second longitudinal direction and are in this second Arranged parallel to one another in the longitudinal direction.
Vorzugsweise sind die erste und die zweite Längsrichtung senkrecht zueinander orientiert. The first and the second longitudinal direction are preferred oriented perpendicular to each other.
Der piezoelektrische Körper besteht insbesondere aus einer Piezokeramik. The piezoelectric body consists in particular of a Piezoceramic.
Bei dem Verfahren zum Betreiben des Ultraschallwandlers gemäß der Erfindung wird durch Ansteuerung einer vorherbestimmten Auswahl einander gegenüberliegender Elektroden ein Teilbereich des piezoelektrischen Körpers zum Senden oder Empfangen von Ultraschallwellen aktiviert. Insbesondere werden phasenverzögert vorbestimmte Teilbereiche aktiviert. Auf diese Weise können elektronische Schwenks in einer Vielzahl von Einschellebenen durchgeführt werden. According to the method for operating the ultrasonic transducer the invention is by driving a predetermined Selection of opposing electrodes a sub-area of the piezoelectric body for sending or receiving activated by ultrasonic waves. In particular, they are delayed in phase predetermined sub-areas activated. To this Ways can be electronic panning in a variety of ways Single-layer levels can be carried out.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele
der Zeichnung verwiesen, in deren
Gemäß Figur 1 ist ein Ultraschallwandler aus einem flachen piezoelektrischen Körper 2 aufgebaut, der jeweils an seinen einander gegenüberliegenden Flachseiten 4 und 6 mit streifenförmigen Elektroden 8 bzw. 10 versehen sind. According to Figure 1 is an ultrasonic transducer from a flat piezoelectric body 2 constructed, each at its opposite flat sides 4 and 6 with strip-shaped Electrodes 8 and 10 are provided.
Die Elektroden 8 erstrecken sich parallel zu einer ersten Längsrichtung 12 und die Elektroden 10 erstrecken sich parallel zu einer dazu senkrechten zweiten Längsrichtung 14, so daß sie sich in einer Draufsicht auf den piezoelektrischen Körper 2 gesehen an den Kreuzungspukten in einem Teilbereich ihrer Fläche überdecken. Jede streifenförmige Elektrode 8,10 wird somit von jeder gegenüberliegenden Elektrode 10 bzw. 8 in einer Draufsicht gesehen in einem Teilbereich überdeckt. Die Elektroden 8 und 10 sind auf den Flachseiten 4 bzw. 6 jeweils voneinander beabstandet und gegeneinander elektrisch isoliert angeordnet und sind jeweils am Rand des piezoelektrischen Körpers 2 mit elektrischen Leitungen 16 bzw. 18 kontaktiert. The electrodes 8 extend parallel to a first one Longitudinal direction 12 and the electrodes 10 extend parallel to a second longitudinal direction 14 perpendicular thereto, so that they are in a top view of the piezoelectric Body 2 seen at the intersection points in a partial area cover their area. Each strip-shaped electrode 8, 10 is thus from each opposite electrode 10 and 8th seen in a plan view covered in a partial area. The electrodes 8 and 10 are on the flat sides 4 and 6, respectively spaced from each other and electrically against each other insulated and are each on the edge of the piezoelectric Body 2 contacted with electrical lines 16 and 18, respectively.
Durch die zueinander orthogonalen Elektroden 8, 10 wird der piezoelektrische Körper 2 in eine Vielzahl einzelner elektrisch voneinander getrennter rechteckiger Wandlerelemente 2ij zerlegt, die jeweils durch die sich überdeckenden Teilbereiche dieser Elektroden 8, 10 gebildet sind, und von denen in der Figur durch Schraffur ein Wandlerelement 211 hervorgehoben ist. The electrodes 8, 10, which are orthogonal to one another, disassemble the piezoelectric body 2 into a multiplicity of individual, electrically separate rectangular transducer elements 2 ij , each of which is formed by the overlapping partial areas of these electrodes 8, 10, and of which in the figure are hatched Transducer element 2 11 is highlighted.
Im Ausführungsbeispiel ist ein aus einer Piezokeramik bestehender piezoelektrischer Körper 2 vorgesehen, der auf seinen beiden Flachseiten 4 und 6 jeweils mit Nuten 20 bzw. 22 versehen ist, die sich parallel zu den streifenförmigen Elektroden 8 bzw. 10 erstrecken. Die Nuten 20, 22 sind jeweils zwischen einander benachbarten Elektroden 8 bzw. 10 angeordnet. Mit diesen Nuten 20, 22 werden zugleich die auf einer Flachseite 4 bzw. 6 angeordneten Elektroden 8 bzw. 10 voneinander elektrisch getrennt. In the exemplary embodiment, one is made of a piezoceramic Piezoelectric body 2 provided on its two flat sides 4 and 6 each provided with grooves 20 and 22, respectively which is parallel to the strip-shaped electrodes 8 or 10 extend. The grooves 20, 22 are each between mutually adjacent electrodes 8 and 10 respectively. With these grooves 20, 22 are at the same time on a flat side 4 and 6 arranged electrodes 8 and 10 from each other electrically isolated.
Die im Ausführungsbeispiel gemäß der Figur dargestellten Nuten 20 und 22 haben einen u-förmigen oder rechteckförmigen Querschnitt und können beispielsweise durch Sägen hergestellt werden. Es können jedoch auch durch schräge Sägeschnitte erzeugte v-förmige Nuten vorgesehen sein. Die Tiefe T der Längsnuten 20, 22 ist vorzugsweise größer als die halbe Dicke d des piezoelektrischen Körpers 2. In einer typischen Ausführungsform (2 Mhz) hat der piezoelektrische Körper 2 eine Kantenlänge a1 = a2 = 25 mm und eine Dicke d = 0,95 mm und ist an seinen Flachseiten 4, 6 jeweils mit acht Elektroden 8 bzw. 10 versehen, die durch Nuten 20 bzw. 22 mit einer Breite b = 0,1 mm und einer Tiefe t = 0,6 mm voneinander getrennt sind. Die auf diese Weise gebildeten säulenförmigen Wandlerelemente 2ij sind jeweils nur noch durch sehr dünne Brücken 30 mit den benachbarten Wandlerelementen 2ij verbunden. Durch die Nuten 20, 22 werden somit die im Überlappbereich der Elektroden 8,10 gebildeten Wandlerelemente 2ij zusätzlich akustisch entkoppelt. The grooves 20 and 22 shown in the exemplary embodiment according to the figure have a U-shaped or rectangular cross section and can be produced, for example, by sawing. However, v-shaped grooves produced by oblique saw cuts can also be provided. The depth T of the longitudinal grooves 20, 22 is preferably greater than half the thickness d of the piezoelectric body 2. In a typical embodiment (2 MHz), the piezoelectric body 2 has an edge length a 1 = a 2 = 25 mm and a thickness d = 0 , 95 mm and is provided on its flat sides 4, 6 with eight electrodes 8 and 10, respectively, which are separated from one another by grooves 20 and 22 with a width b = 0.1 mm and a depth t = 0.6 mm. The columnar transducer elements 2 ij formed in this way are each only connected to the adjacent transducer elements 2 ij by very thin bridges 30. The transducer elements 2 ij formed in the overlap region of the electrodes 8, 10 are thus additionally acoustically decoupled by the grooves 20, 22.
Im Ausführungsbeispiel ist der piezoelektrische Körper 2 quadratisch
(
Durch die orthogonale Anordnung der einander gegenüberliegenden Elektroden 8 und 10 werden somit zwei aufeinander angeordnete verzahnte" lineare Ultraschallwandler-Arrays nachgebildet, die bezogen auf ihre Längsrichtung senkrecht zueinander orientiert sind und dementsprechend einen Schwenk in zueinander senkrechten, in der Figur durch Doppelpfeile 24 bzw. 26 veranschaulichten Ebenen ermöglichen. The orthogonal arrangement of the electrodes 8 and 10 lying opposite one another thus makes two electrodes one on top of the other reproduced toothed "linear ultrasound transducer arrays, which are oriented perpendicularly to one another with respect to their longitudinal direction and accordingly enable pivoting in mutually perpendicular planes, illustrated in the figure by double arrows 24 and 26 respectively.
In der schematischen Draufsicht gemäß Figur 2 ist zu erkennen, daß sich durch die fünf streifenförmigen Elektroden 81 bis 85 und die auf der gegenüberliegenden Flachseite des Ultraschallwandlers angeordneten senkrecht dazu angeordneten streifenförmigen Elektroden 101 bis 105 eine matrixförmige Anordnung von Wandlerelementen 2ij ergibt, von denen in der Figur beispielhaft das Element 224 mit einem Bezugszeichen versehen ist. Sie werden als einzelnes Wandlerelement 2ij elektrisch aktiviert, wenn durch eine in der Figur nicht dargestelltes Steuergerät über eine einzige Steuerleitung 16i ein Elektrodenstreifen 8i auf einer Flachseite des piezoelektrischen Körpers 2 und über eine einzige Steuerleitung 18j ein Elektrodenstreifen 10j auf der gegenüberliegenden Flachseite angesteuert werden. In der Figur ist dies durch Schraffuren veranschaulicht, die sich im Bereich des aktivierten Wandlerelementes 2ij, in der Figur das Wandlerelement 224, zu einer Kreuzschraffur überlagern. In the schematic plan view according to FIG. 2 it can be seen that the five strip-shaped electrodes 8 1 to 8 5 and the strip-shaped electrodes 10 1 to 10 5 arranged on the opposite flat side of the ultrasonic transducer result in a matrix-shaped arrangement of transducer elements 2 ij , of which in the figure the element 2 24 is provided with a reference symbol as an example. They are electrically activated as a single transducer element 2 ij if, by means of a control device (not shown in the figure), an electrode strip 8 i on a flat side of the piezoelectric body 2 via a single control line 16 i and an electrode strip 10 j on the opposite side via a single control line 18 j Flat side can be controlled. This is illustrated in the figure by hatching, which overlaps to form a cross hatch in the area of the activated converter element 2 ij , in the figure the converter element 2 24 .
Auf diese Weise kann durch ein aus m Elementen aufgebautes lineares Ultraschallwandler-Array und ein weiteres darauf oder darunter angeordnetes, aus n Elementen aufgebautes lineares Ultraschallwandler-Array ein aus m x n Elementen aufgebautes matrixförmiges Ultraschallwandler-Array zumindest annähernd nachgebildet werden, wobei die zur Ansteuerung erforderliche Anzahl der unabhängigen Kanäle des Steuergeräts von m x n auf m + n reduziert wird. Der Ultraschallwandler läßt sich darüber hinaus auch einfacher herstellen als ein matrixförmiges Ultraschallwandler-Array, da eine Kontaktierung der Ultraschallwandler wie bei einem einfachen linearen Ultraschallwandler-Array an den Randflächen erfolgen kann. In this way, a structure made up of m elements can be used linear ultrasound transducer array and another on top of it or arranged below, linear consisting of n elements Ultrasonic transducer array, a structure made up of m x n elements At least matrix-shaped ultrasound transducer array are approximately replicated, the one required for control Number of independent channels of the control unit is reduced from m x n to m + n. The ultrasonic transducer is also easier to manufacture than one Matrix-shaped ultrasound transducer array because of a contact the ultrasonic transducer like a simple linear one Ultrasonic transducer array can be done on the edge surfaces.
In FIG 3 ist eine Ansteuerung veranschaulicht, bei der alle Elektroden 101 bis 105 auf einer Flachseite und nur eine Elektrode, im Beispiel die Elektrode 84, auf der gegenüberliegenden Flachseite aktiviert sind, so daß die Elemente einer ganzen Zeile aktiviert sind. Durch phasenverzögertes Ansteuern der Elektroden 81 bis 85 kann ein Schwenk senkrecht zur Zeichenebene und parallel zur zweiten Längsrichtung 14 vorgenommen werden. FIG. 3 shows a control in which all electrodes 10 1 to 10 5 on one flat side and only one electrode, in the example electrode 8 4 on the opposite flat side, are activated, so that the elements of an entire line are activated. A phase-delayed actuation of the electrodes 8 1 to 8 5 enables a swivel perpendicular to the plane of the drawing and parallel to the second longitudinal direction 14.
Durch Ansteuern unterschiedlicher Zeilen und Spalten können ähnlich wie bei einem matrixförmigen Ultraschallwandler-Array unterschiedliche Konfigurationen aktiviert werden, wie es beispielsweise in FIG 4 veranschaulicht ist, in der die Elemente 224, 223, 234 und 233 aktiv sind. Auf diese Weise kann auch ein Schwenk in Diagonalrichtung durchgeführt werden. By actuating different rows and columns, different configurations can be activated in a manner similar to a matrix-shaped ultrasound transducer array, as is illustrated, for example, in FIG. 4, in which the elements 2 24 , 2 23 , 2 34 and 2 33 are active. In this way, pivoting in the diagonal direction can also be carried out.
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