專利名稱：超聲換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲換能器，包括外殼、設(shè)置在外殼的第一區(qū)域中的用于 在超聲換能器的內(nèi)部空間和外部空間之間傳遞超聲波的超聲窗、以及在外^t 中與超聲窗相鄰設(shè)置的換能元件，其中超聲波能夠作為殼波在外殼的第一區(qū)域 和位于外殼的第一區(qū)域?qū)γ娴耐鈿さ牡谌齾^(qū)域之間經(jīng)過(guò)外殼的至少一個(gè)傳導(dǎo)的 第二區(qū)域傳遞。
背景技術(shù)：
上述類型的超聲換能器早已為人所知，例如廣泛應(yīng)用于聲學(xué)的流量測(cè)定儀 之中。超聲換能器的換能元件將電能轉(zhuǎn) 機(jī)械的偏轉(zhuǎn)，在適當(dāng)〗繊剝牛下也可轉(zhuǎn)變^s聲頻率范圍內(nèi)的振蕩。在這種情況下，超聲換能器就作為超聲凝寸器工作，并且M超聲窗將超聲波-部分地-傳遞到超聲換能器周圍的介質(zhì)之中。 反之也可以通過(guò)外部-在介質(zhì)中出現(xiàn)的-壓力波動(dòng)使得超聲窗偏移，然后通過(guò)換能元件將其轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的信號(hào)；在這種情況下，超聲換能器就作為超聲接收 器工作。在某些應(yīng)用情況下-例如在液位測(cè)量中-，不僅使用這種超聲換能器作 為超聲劃寸器，而且也作為超聲接收器；在流量測(cè)量領(lǐng)域通常要么使用超聲換 能器作為超聲，器，要么作為超聲接收器。在這兩種情況下，也就是說(shuō)在超聲換能器作為皿器工作的情況下以及在 超聲換能器作為接收器工作的情況下，通過(guò)超聲窗傳遞的到達(dá)或者來(lái)自換能元 件的超聲波指的是實(shí)際有用的信號(hào)。上^過(guò)外殼傳遞或者輸出的超聲波指的 是寄生的(parasi伝r)殼波。禾i傭這些波所傳導(dǎo)的能量無(wú)制共有用信號(hào)使用， 因ltk3I常并不希望存在殼波。有各種各樣的措施可用來(lái)M^殼波。有些措施會(huì),避免產(chǎn)生這種殼波，例 如可以使得超聲窗具有特別好的阻抗匹配，從而最大化所劃寸的能量部分；或 者將超聲窗設(shè)計(jì)成X/4-膜來(lái)M^、反射。其它措施則是^Ji:繼續(xù)傳遞已產(chǎn)生的殼 波，例如通過(guò)失配的聲學(xué)的阻抗過(guò)渡。殼波不僅是對(duì)于有用信號(hào)而言遺失的功 率損耗，而且還有其它不利影響。4例如在聲學(xué)的流量測(cè)量領(lǐng)域，通常要利用以下效應(yīng)在量管內(nèi)所輸送的介質(zhì)的輸ilit度疊加在聲信號(hào)的傳3M度上。如果沿著聲信號(hào)方向輸送介質(zhì)，則所測(cè)定的聲信號(hào)相對(duì)于量管的傳播速度要比在靜止介質(zhì)內(nèi)大；如果在與聲信號(hào) 的發(fā)射方向相反的方向上輸送介質(zhì)，貝l廬信號(hào)相對(duì)于量管的速度比在靜止介質(zhì) 內(nèi)小。由于存在拖曳效應(yīng)，因此聲劃寸器與聲接收器兩者均為超聲換能l之 間的聲信號(hào)傳皿度取決于介質(zhì)相對(duì)于量管以及相對(duì)于聲^l寸器和聲接收器的 輸魏度。基于所發(fā)射的聲信號(hào)或者超聲信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的問(wèn)題在于并非僅僅通過(guò)換 能器外殼周圍的介質(zhì)傳遞換能元件所產(chǎn)生的超聲振動(dòng)，而且也會(huì)通過(guò)外殼將所 產(chǎn)生的超聲振動(dòng)以殼波形式-部分地-傳輸?shù)烬g測(cè)量體，這種J嫁荊一僅存在 于流量測(cè)量領(lǐng)域。逸就是除了功率損粒外所面臨的問(wèn)題，因?yàn)檫@種艦串?dāng)_ 傳輸?shù)綔y(cè)量{妙卜殼上的超聲波也會(huì)在接收側(cè)引起嚴(yán)重干擾。原因在于接收側(cè)無(wú)法區(qū)另i術(shù)接收的超聲信號(hào)是直接M介質(zhì)和超聲窗接收的-有用信號(hào)-，還是間接地作為殼波通過(guò)測(cè)量裝置和超聲換能器的整個(gè)外殼、尤其^1過(guò)外殼的第三區(qū)域以及外殼的傳導(dǎo)的第二區(qū)i殿氏達(dá)了換能元件。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的任務(wù)在于闡述一種超聲換能器，其可實(shí)現(xiàn)了用于阻止經(jīng)由超 聲換能器的外殼傳遞殼波的又一措施，并且能-至少部分地-避免現(xiàn)有技術(shù)割牛下 已知的缺點(diǎn)。本發(fā)明所述的超聲換能器能解決以上所述的任務(wù)，其基本特征在于在外 殼的第二區(qū)域中構(gòu)成至少兩個(gè)在殼波的傳播方向上基本依次設(shè)置的弱耦合的機(jī) 械的諧振器。本發(fā)明所述超聲換能器或者說(shuō)超聲換能器外殼第二區(qū)域的構(gòu)成方案能帶來(lái) 各種不同的優(yōu)點(diǎn)。首先可以M機(jī)械附皆振器局部輔捉"超聲波所傳輸?shù)哪芰浚?也就是激勵(lì)機(jī)械的諧振器進(jìn)行振動(dòng)。機(jī)械的諧振器通?？杀硎緸閺椈少|(zhì)量系 統(tǒng)，其中對(duì)于真實(shí)的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)而言，如顆諧振器的質(zhì)量沒(méi)有-即傲艮小的-貢獻(xiàn)，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)彈對(duì)寺性-也就是與偏轉(zhuǎn)有關(guān)的力作用-，正如諧振器之中的質(zhì)量始終會(huì)影響彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的彈簧特性一樣；彈簧和質(zhì)量在構(gòu)造上實(shí)際上是不 能完全分開(kāi)的。采用在殼波傳遞方向串聯(lián)布置至少兩個(gè)機(jī)械的諧振器的方式， 使得殼波必定會(huì)橫穿所有諧振器，從外殼的第一區(qū)域到達(dá)外殼的第三區(qū)域，反的諧振器上， 而在弱耦合膚況下則不是這樣，盡管這時(shí)在相鄰諧振器之間也存在機(jī)械的相互 作用。按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施形式所述，諧振器的固有頻率在殼波的頻率范 圍內(nèi)，從而保證能夠在振動(dòng)系統(tǒng)的共振效應(yīng)下將盡可能多的殼波能量約束招皆 振器的振動(dòng)之中。在具有不同固有頻率的諧振器中，可在較寬帶頻率范圍內(nèi)抑 制殼波，這在劃寸或者射入寬帶超聲信號(hào)時(shí)顯得尤為重要。布置在外殼第二區(qū) 域中的弱耦合抓皆振器在超聲換能器第一區(qū)域直至超聲換能器第三區(qū)域的傳遞 路徑中所起的作用實(shí)際上就是一個(gè)帶阻濾波l或者多個(gè)帶阻濾波l。在另外一種雌的構(gòu)成方案中，夕卜殼的第一區(qū)t凝n/，卜殼的第二區(qū)域被如下設(shè)置，即，夕卜殼的第一區(qū)域的禾口/或外殼的第三區(qū)域附皆振頻率-在從結(jié)構(gòu)上而 言具有代表性的范疇內(nèi)-盡可能遠(yuǎn)離弱耦合的諧振器在外殼的第二區(qū)域中的固有 頻率并從而盡可育脇離超聲換能器的工作頻率。超聲換能器通常在外殼的第二區(qū)域中沿軸向延伸方向呈套筒狀，所述超聲 換能器在外殼的第一區(qū)域中封閉該套筒成為朝向介質(zhì)的端面。外殼的套筒狀第 二區(qū)域通常為圓柱形。外殼的第三區(qū)域位于外殼的第一區(qū)±皿面并例如可以在 一個(gè)凸緣狀連樹(shù)牛之中，或者僅僅在套筒的開(kāi)口末端之中。在這種實(shí)施形式的 超聲換能器中，總體上也是艦外殼沿著軸向延伸方向傳遞殼波。按照本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施形式所述，其中至少一個(gè)i皆振器為空心環(huán)或者階梯，包括一個(gè)上扁壁以及連接上扁壁和下扁壁的端壁。最好將諧振器設(shè)計(jì)成空心環(huán)或者階 梯，因?yàn)榭梢杂梅浅：?jiǎn)單、精度很高的方式加工制成這兩種結(jié)構(gòu)，例如可以用一整i央材料車削而成。采用多段結(jié)構(gòu)同樣也能以比較簡(jiǎn)單的方式制賺大的空心環(huán)，使得上扁壁、下扁壁以及端壁圍成的空腔非常低矮并且朝向扁壁的延伸 方向擴(kuò)開(kāi)。按照本發(fā)明的一種特別有益的實(shí)施形式所述，空心環(huán)基本上定位在外殼第 二區(qū)域的軸向延伸方向上，其中外殼的第二區(qū)域在空心環(huán)的區(qū)域中在軸向延伸 方向上具有尤其波形走向的壁斷面。顯而易見(jiàn)，殼波為了從外殼的第一區(qū)域到 達(dá)外殼的第三區(qū)域不得不經(jīng)過(guò)依次串列附皆振器，從而依次強(qiáng)制激勵(lì)這些諧振鑒無(wú)論如何這會(huì)涉及超聲換能器的外殼-而不可能纟^l諧振器。在以上所述的超聲換能器中，如果在軸向延伸方向上空心環(huán)或者階梯的端 壁的岡l渡大于第一扁壁的剛度和/麟二扁壁的剛度，則特別有益。采用這種措 施能夠使得諧振器非常易于在軸向延伸方向上振動(dòng)，并且能夠以非常簡(jiǎn)單的方 式i^j諧振器。如果-按照之前那樣-將諧振器理解成彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，則端壁就 是諧振器的貢te要質(zhì)量部分的那一組成部分，第一扁壁和/或者第二扁壁基本 上可轉(zhuǎn)變彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的彈性特性。為了在相鄰諧振器之間實(shí)現(xiàn)弱耦合，有利 的是，端壁的剛度-在軸向延伸方向上觀察-比第一扁壁的剛度和減者第二扁壁 的剛度大出至少一個(gè)數(shù)量級(jí)，甚至大出兩個(gè)以上的數(shù)量級(jí)。按照本發(fā)明的另一種獨(dú)立教導(dǎo)，可采用下述方式解決針對(duì)開(kāi)頭所述超聲換 能器所提出的任務(wù)，艮P，夕卜殼的第二區(qū)鵬軸向延伸方向上呈套筒狀，在外殼 的第二區(qū)域中構(gòu)成至少一個(gè)機(jī)械的諧振器，其中戶脫諧振器為空心環(huán)或者階梯， 包括一個(gè)上扁壁、 一個(gè)下扁壁、以及一，接上扁壁和下扁壁的端壁。盡管本 發(fā)明申請(qǐng)人從實(shí)踐中已知道在外殼的傳導(dǎo)的第二區(qū)域具有機(jī)械的諧振器的超聲 換能器，但這些超聲換能器的構(gòu)造非常錢，也比較難于謝^U造。而如果將 諧振器設(shè)計(jì)成空心環(huán)或者階梯，貝U制造工藝非常簡(jiǎn)單，因此能以低廉成本予以 實(shí)現(xiàn)，其中育,非常容易地調(diào)整這種肯嫩振動(dòng)的系統(tǒng)的彈簧質(zhì)量參數(shù)-諧振頻率、 衰減以及從而品質(zhì)-。適當(dāng)選擇扁壁的厚度-彈簧常數(shù)-以及端壁的厚度-質(zhì)量-， 即可調(diào)整這些參數(shù)。弱耦合的諧振器的所有自實(shí)施形式-只要可以轉(zhuǎn)移-也是 單個(gè)諧振器的,實(shí)施形式。


有各種各樣可以實(shí)施、改進(jìn)本發(fā)明所述超聲換能器的方法。為此可參閱從 屬于權(quán)利要求1以及權(quán)利要求8的權(quán)利要求以及結(jié)合附圖對(duì)相關(guān)實(shí)施例所作 的描述。附圖中附圖1示出了本發(fā)明所述超聲換能器的橫斷面示意圖，其中包括兩個(gè)機(jī)械 的諧振器，附圖2a、 2b示出了本發(fā)明所述超聲換能器在不同M模式下的局部橫斷面 示意圖，附圖3示出了本發(fā)明所述超聲換能器另一種實(shí)施例的橫斷面示意圖， 附圖4示出了另一種本發(fā)明所述超聲換能器的橫斷面示意圖，其具有錐形走向的fm器，
附圖5示出了另一種本發(fā)明所述超聲換能器的橫斷面示意圖，其具有階梯 式的諧振器，
附圖6示出了一種本發(fā)明所述超聲換能器的橫斷面示意圖，其具有O形 圈作為衰M^件，以及
附圖7示出了一種本發(fā)明戶/i^聲換能器的橫斷面示意圖，具有填料作為
衰販件。
具體實(shí)施例方式
附圖1 7所示的超聲換能器1具有 一個(gè)外殼2; —個(gè)布置在外殼2的
第一區(qū)域3中的超聲窗4，用來(lái)在超聲換能器1的內(nèi)部空間和超聲換能器1 的外部空間之間傳遞超聲波；圖中沒(méi)有繪出超聲波。
所有示出的超聲換能器1還具有一個(gè)在外殼2中與超聲窗4相鄰的換能 元件5，該換能元件在圖中所示盼瞎況下是一種壓電晶體。這些附圖均為示意 圖，僅展示為理解本發(fā)明所需的元件；例如沒(méi)有完全繪出用來(lái)激勵(lì)換能元件5 以及從換能元件5中讀出電信號(hào)所需的電氣接線。也沒(méi)有詳細(xì)探討外殼2的 第一區(qū)域3的準(zhǔn)確構(gòu)造以及超聲窗4的結(jié)構(gòu)，這兩者的構(gòu)造可能非常復(fù)雜，但 對(duì)于本發(fā)明而言無(wú)關(guān)緊要。無(wú)論超聲換能器1的外殼2是否在第一區(qū)域3為 單件或者多件結(jié)構(gòu)，對(duì)本發(fā)明而言均無(wú)關(guān)緊要，可以設(shè)想各種不同的變型，并 且從現(xiàn)有技術(shù)條件中已知不同的實(shí)施形式。
當(dāng)超聲換能器1作為對(duì)寸器工作時(shí)，圖中戶際超聲換能器1的首要目的是 將換能元件5產(chǎn)生的超聲波從外殼2的內(nèi)部空間經(jīng)由超聲窗4傳遞到超聲換 能器的外部空間之中。特別有益的方式是將用來(lái)激勵(lì)換能元件5的能量盡可 能多地以超聲波形式傳遞到外殼2的外部空間之中，因?yàn)檫@樣可使得實(shí)際的有 用信號(hào)最大，并且可獲得良好的信噪比。
但仍然無(wú)法避免在外殼2的第一區(qū)域3和位于外殼2的第一區(qū)域3對(duì) 面的外殼2的第三區(qū)域7之間經(jīng)過(guò)外殼2的傳導(dǎo)的第二區(qū)域6以殼波G形 式傳遞一部分超聲波。這些殼波G不僅會(huì)減小為實(shí)際想要的有用信號(hào)所需的 功率，而且會(huì)串?dāng)_圖中并未詳細(xì)繪出的測(cè)量裝置的其他部件、繼續(xù)傳遞、并且 在其他地方疊加直接傳遞的有用超聲波上，這使得有用超聲波的衡量變得困難。
外殼2的第三區(qū)域7在附圖所示的所有實(shí)施例中均被設(shè)計(jì)成凸緣形式。
8在附圖1中指出了殼波G的可能傳遞方向，雙箭頭表示不僅可以/A^卜殼2的
第一區(qū)域3向外射出殼波G，而且其也可以注入到外殼2的第三區(qū)域7之 中，并且可以經(jīng)過(guò)外殼2的傳導(dǎo)的第二區(qū)域6朝向外殼2的第一區(qū)域3繼續(xù) 傳播。
附圖所示超聲換能器1的特征在于在外殼2的第二區(qū)域6中有兩個(gè)在 殼波G的傳遞方向依次設(shè)置的弱耦合的機(jī)械附皆振器8、 9。按照附圖所示的 實(shí)施例，機(jī)械附皆振器8、 9布置砂卜殼2之中，因?yàn)檫@樣可以強(qiáng)迫殼波G必 須經(jīng)過(guò)諧振器8、 9，以便從外殼2的第一區(qū)域3至!j達(dá)外殼2的第三區(qū)域7， 反之亦然。 一旦殼波G到達(dá)機(jī)械斷皆振器8、 9，就會(huì)將其能量-至少部分-積 聚在諧振器8、 9之中，因?yàn)榭杉?lì)機(jī)械的諧振器8、 9進(jìn)行振動(dòng)。這樣就可 以首先將借助殼波G所傳遞的-至少部分-能量限制在局部范圍內(nèi)。因此可以使 得殼波G不受阻礙地從外殼2的一端到達(dá)超聲換能器1的外殼2的另一 端。首先在諧振器8、 9中"捕捉"能量，然后-經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)的延遲時(shí)間-重新 釋放出會(huì)糧；這樣可顯著改割言噪比。由于每一個(gè)真正的諧振器也會(huì)有所衰減， 因此會(huì)在諧振器8、 9中將殼波G的一部分能量轉(zhuǎn)變成熱量，這部分育讀將無(wú) 論如何都不再以超聲波形式釋放。
諧振器8、 9的特性特別有禾盱下列應(yīng)用情況超聲換能器1或者換能元 件5受到周期性脈沖激勵(lì)，尤其是在諧振器振動(dòng)再度消失的時(shí)間內(nèi)受到激勵(lì)。
附圖1 7所示的超聲換能器1具有機(jī)械斷皆振器8、 9，其固有頻率在殼 波G的頻率范圍內(nèi)。這樣就能夠有選擇性地捕獲殼波G的頻率成分或者減弱 其從外殼2的第一區(qū)域3妾lj外殼2的第三區(qū)域7以及相反的傳遞。
從附圖1 7中可以看出，外殼2的傳導(dǎo)的第二區(qū)域6在軸向延伸方向 A上呈套筒狀，殼波G也是基本上沿著延伸方向A在超聲換能器1的外殼 2中傳播。如附圖1 4以及6禾口 7所示，兩個(gè)諧振器8、 9為空心環(huán)開(kāi)娥， 每一個(gè)諧振器8、 9均具有一個(gè)上扁壁10、 一個(gè)下扁壁11、以及一個(gè)連接上扁 壁10和下扁壁11的端壁12。端壁12相應(yīng)環(huán)繞ii^接上扁壁10和下扁壁 11，從而當(dāng)使用圖中并未繪出的適當(dāng)連銜牛在外殼的第三區(qū)域7中封閉外殼2 時(shí)，就會(huì)使得超聲換能器1的外殼2總體上密閉。
附圖5所示的超聲換能器1具有一個(gè)作為階梯構(gòu)成附皆振器8以及一個(gè) 作為空心環(huán)構(gòu)成附皆振器9。對(duì)于作為階梯構(gòu)成的諧振器8而言，上扁壁10
9和下扁壁11-在軸向延伸方向觀察使得套筒狀外殼的直徑增大或者說(shuō)減小。而 對(duì)于作為空心環(huán)構(gòu)成附皆振器9而言，上扁壁10和下扁壁11貝贓軸向延伸
方向A上相對(duì)而置。
如附圖1 7所示，作為空心環(huán)構(gòu)成的諧振器8、 9均基本上在外殼2的 第二區(qū)域6的軸向延伸方向A上定向，就此來(lái)看，表示空心環(huán)取向的面法線 垂直于每一個(gè)空心環(huán)分別在扁側(cè)所在的平面。在附圖所示的實(shí)施例中，該面法 線與表示軸向延伸方向A的中心線-同軸-重合在一起。夕卜殼2的第二區(qū)職 空心環(huán)區(qū)域中在軸向延伸方向A上具有波形走向的壁斷面。關(guān)鍵在于在外 殼2的第一區(qū)域3和外殼2的第三區(qū)域7之間沒(méi)有直接的連接件，諧振器 8、 9從一定f號(hào)上謝又僅"懸掛"社面，而如果真是那樣的話就無(wú)法有效禾擁 這些諧振器，因?yàn)闅げ℅從一定程度上講會(huì)在這種形式的諧振器上"一掃而 過(guò)"。在附圖所示的實(shí)施例中，殼波G實(shí)際上必定會(huì)經(jīng)過(guò)機(jī)械的諧振器8、 9。
附圖1 7所示的實(shí)施例均為并非按照嚴(yán)格尺寸比例纟飾啲示意圖。尤其 在附圖中并未按照尺寸比例繪出上扁壁10和下扁壁11的厚度與端壁12的 厚度之間的比例。事實(shí)上這些實(shí)施例中的超聲換能器1均被這樣設(shè)計(jì)，使得 在軸向延伸方向A上端壁12的剛度大于上扁壁10的剛度和下扁壁11的剛 度。在如圖所示的情況下，諧振器8、 9的這些元件的剛度大約相差因數(shù)300， 即端壁12的剛度比每一個(gè)諧振器8、 9的上扁壁10的岡岐和下扁壁11的剛 度近似大因數(shù)300。這樣就使得諧振器8、 9在外殼2的軸向延伸方向A上 并從而在殼波G的傳遞方向上特另脂的多振動(dòng)。
可以非常方便地得出上扁壁10和下扁壁11相對(duì)于連接的端壁12的有 利的幾何關(guān)系，方法是引入基體的二次方截面慣性矩來(lái)計(jì)算這些元件在軸向延 伸方向A中的剛度，就。如果上扁壁10和下扁壁11是在圓周上得到夾緊 的環(huán)形盤且端壁12簡(jiǎn)化為橫梁，夷口么就可以進(jìn)行計(jì)算。
附圖2a和2b所示為具有兩個(gè)諧振器8、 9的超聲換能器1，且諧振器8、 9處在振動(dòng)狀態(tài)。如附圖2a所示，在第一種振動(dòng)模式下激勵(lì)諧振器8、 9，上 扁壁10和下扁壁11同向振動(dòng)；而在附圖2b中則在第二種振動(dòng)模式下 諧 振器8、 9，上扁壁10和下扁壁11反向振動(dòng)。
附圖6和7所示的超聲換能器1具有衰Mig的諧振器8、 9。按照附圖6 所示的實(shí)施例，在超聲換能器1的外殼2的夕卜側(cè)區(qū)域中有O形圈作為衰M^件13，且這些元件并^灘置在諧振器8、 9之間，而是在一個(gè)諧振器8、 9和 相鄰斷皆振器8、 9外殼部分之間。這樣就可避免強(qiáng)化諧振器8、 9之間的耦合， 同時(shí)能夠有效衰減諧振器的振動(dòng)。
附圖7中的衰M^件13由一種i真料構(gòu)成，這種填料將諧振器8、 9或者 說(shuō)作為空心環(huán)構(gòu)成附皆振器8、 9的空腔±真滿。通腿種衰航件13也使得 諧振器8、 9之間的耦合不會(huì)得到強(qiáng)化。粘彈性材料也適合作為衰版件13， 只要能夠保證不會(huì)將其從諧振器8、 9或者諧振器之間的空隙向外擠出即可。 對(duì)于O形圈來(lái)說(shuō)可以使用基本上彈性的材料，即彈性體。
權(quán)利要求
1.一種超聲換能器，包括外殼(2)、設(shè)置在外殼(2)的第一區(qū)域(3)中的用于在所述超聲換能器的內(nèi)部空間和外部空間之間傳遞超聲波的超聲窗(4)、以及在外殼(2)之中與超聲窗(4)相鄰設(shè)置的換能元件(5)，其中超聲波能夠作為殼波(G)在外殼(2)的第一區(qū)域(3)和位于外殼(2)的第一區(qū)域(3)對(duì)面的外殼(2)的第三區(qū)域(7)之間經(jīng)過(guò)外殼(2)的至少一個(gè)傳導(dǎo)的第二區(qū)域(6)傳遞，其特征在于，在外殼(2)的第二區(qū)域(6)中構(gòu)成至少兩個(gè)在殼波(G)的傳播方向上基本依次設(shè)置的弱耦合的機(jī)械的諧振器(8，9)。
2. 根據(jù)權(quán)禾腰求1所述的超聲換能器，其特征在于，諧振器(8， 9)的固 有頻率處于殼波(G)的頻率范圍內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)禾腰求l或2戶腿的超聲換能器，其特征在于，外殼(2)的第二 區(qū)域(6)在軸向延伸方向(A)上呈套筒形，且至少一個(gè)諧振器(8， 9)作為 空心環(huán)或者作為階梯構(gòu)成，包括上扁壁(10)、下扁壁(11)以及將上扁壁(10) 和下扁壁(11)連接起來(lái)的端壁(12)。
4. 根據(jù)權(quán)禾腰求3戶艦的超聲換能器，其特征在于，戶服空心環(huán)基本上在 外殼(2)的第二區(qū)域(6)的軸向延伸方向(A)上定向，尤其其中外殼(2) 的第二區(qū)域(6)在所述空心環(huán)的區(qū)域中在軸向延伸方向(A)上具有波形走向 的壁斷面。
5. 根據(jù)權(quán)利3或4所述的超聲換能器，其特征在于，在軸向延伸方向(A) 上，端壁(12)的剛度大于上扁壁(10)的剛度禾tV或下扁壁(11)的剛度，尤 其是大出至少一個(gè)數(shù)量級(jí)， 大出至少兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求i 5中任一項(xiàng)戶;M的超聲換能器，其特征在于，至少一個(gè)諧振器(8， 9)得到衰減，尤其通過(guò)至少一個(gè)在一個(gè)諧振器(8， 9)之中以W 或者在兩個(gè)諧振器(8， 9)之間或者與一個(gè)諧振器(8， 9)相鄰布置的衰M^ 件(13)得以衰減。
7. 根據(jù)權(quán)禾腰求6戶艦的超聲換能器，其特征在于，衰 版件(13)是至 少一個(gè)O形圈或者填料，尤其由彈性或者粘彈性材料制成。
8. —種超聲換能器，包括外殼(2)、設(shè)置在外殼(2)的第一區(qū)域(3)中 的用于在0M超聲換能器的內(nèi)部空間和外部空間之間傳^聲波的超聲窗(4)、 以及在外殼(2)之中與超聲窗(4)相鄰設(shè)置的換能元件(5)，其中超聲波能 夠作為殼波(G)在外殼(2)的第一區(qū)域(3)和位于外殼(2)的第一區(qū)域(3) 對(duì)面的外殼(2)的第三區(qū)域(7)之間經(jīng)過(guò)外殼(2)的至少一個(gè)傳導(dǎo)的第二區(qū) 域(6).傳遞，其特征在于，外殼(2)的第二區(qū)域(6)在軸向延伸方向(A)上呈套筒狀，并且在外殼 (2)的第二區(qū)域(6)中構(gòu)成至少一個(gè)機(jī)械的諧振器(8， 9)，其中戶腿諧振器 (8， 9)作為空心環(huán)或者作為階梯構(gòu)成，包括上扁壁(10)、下扁壁(11)以及 將上扁壁(10)和下扁壁(11)連接起來(lái)的端壁(12).
9. 根據(jù)權(quán)禾腰求8戶腿的超聲換能器，其特征在于，戶腿諧振器按照如權(quán) 利要求2至7中任一項(xiàng)所述的特征來(lái)構(gòu)造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲換能器，包括外殼(2)、設(shè)置在外殼(2)的第一區(qū)域(3)中的用于在超聲換能器的內(nèi)部空間和外部空間之間傳遞超聲波的超聲窗(4)以及在外殼(2)中與超聲窗(4)相鄰設(shè)置的換能元件(5)，超聲波能作為殼波(G)在外殼(2)的第一區(qū)域(3)和位于外殼(2)的第一區(qū)域(3)對(duì)面的外殼(2)的第三區(qū)域(7)之間經(jīng)過(guò)外殼(2)的至少一個(gè)傳導(dǎo)的第二區(qū)域(6)傳遞。本發(fā)明的任務(wù)是提供一種超聲換能器，其實(shí)現(xiàn)了減少殼波(G)的又一措施并至少部分地避免現(xiàn)有技術(shù)條件下的缺點(diǎn)。在外殼(2)的第二區(qū)域(6)中構(gòu)成兩個(gè)在殼波(G)的傳遞方向上依次設(shè)置的弱耦合的機(jī)械的諧振器(8，9)，即可解決本發(fā)明的任務(wù)。
文檔編號(hào)G01F1/66GK101676693SQ20091017336
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月15日
發(fā)明者J·M·范克盧斯特 申請(qǐng)人:克洛納有限公司