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Dokumentenidentifikation DE202007007135U1 20.09.2007
Titel Piezoelektrischer Ultraschallwandler
Anmelder Seco Sensor Consult GmbH, 96450 Coburg, DE
DE-Aktenzeichen 202007007135
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 20.09.2007
Registration date 16.08.2007
Application date from patent application 18.05.2007
IPC-Hauptklasse H04R 17/00(2006.01)A, F, I, 20070518, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B06B 3/00(2006.01)A, L, I, 20070518, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Ein Ultraschallwandler ist ein elektromechanischer Wandler und dient zum Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen in Medien wie Flüssigkeiten (z. B. Wasser) oder Gasen (z. B. Luft). In Ultraschallwandlern dienen überwiegend piezoelektrische Werkstoffe als Wandlerelement, um elektrische Signale in mechanische Schwingungen und umgekehrt umzusetzen. Um mit den geringen Auslenkungen von piezoelektrischen Werkstoffen ausreichend hohe Schalldrücke z. B. in Luft zu erzeugen, ist eine elektrische und mechanische (akustische) Impedanzanpassung erforderlich.

Die elektrische Impedanzanpassung wird über dünne, scheibenförmige Piezokeramiken (Dicke < R Durchmesser) erreicht, die als Planarschwinger arbeiten. Je dünner die Piezokeramik ist, desto höher wird die Feldstärke und damit die relative planare Verzerrung der Piezoscheibe für eine gegebene Ansteuerspannung. Durch die Querkontraktion (Poissonzahl) der Piezokeramik wird mit dem Durchmesser der Piezoscheibe auch die Scheibendicke verzerrt. Die Dickenänderung der Scheibe führt in einem angrenzenden Medium zur Schallabstrahlung in Richtung der Flächennormale.

Weiterhin ist eine akustische Impedanzanpassung erforderlich, um Schallenergie in nennenswertem Umfang aus der akustisch harten Piezokeramik (ZPZT ≈ 30·106 kg/(m2s); Schallkennimpedanz: Z = Dichte·Schallgeschwindigkeit) in akustisch weiche Medien wie z. B. Luft (ZLuft = 0,44·106 kg/(m2s)) auszukoppeln.

Eine bekannte Lösung sind piezokeramische Festkörperschwinger, bei denen eine &lgr;/4-Schicht aus einem Anpassmaterial auf die Piezokeramik aufgebracht ist, um den Schallübergang zum Ausbreitungsmedium zu optimieren. Dieses Prinzip ist z. B. in der DE 20 2004 002 107 U1 ausführlich beschrieben. Eine optimale Impedanzanpassung von Piezokeramik zu Luft erfordert ein Anpassmaterial, dessen Schallkennimpedanz ZAnpass etwa 3,5·106kg/(m2s) beträgt. Materialien mit dieser vorteilhaften Schallkennimpedanz sind beispielsweise Elastomere, Thermoplaste oder entsprechend mit Hohlraum bildenden Füllstoffen versehene Epoxide. Mit solchen Werkstoffen lässt sich zwar ein zufriedenstellender Wirkungsgrad erzielen. Nachteile ergeben sich jedoch durch einen eingeschränkten Temperatureinsatzbereich und geringe mechanische Robustheit sowie geringe chemische Beständigkeit.

Mit gesinterten Kunststoffen wie z. B. PTFE als Anpassmaterial wird eine hohe chemische Stabilität erzielt. Die notwendige scherfeste Verbindung der planar schwingenden Piezokeramik mit dem Anpassmaterial ist jedoch nur mit großem technischen Aufwand machbar. Zudem weisen Kunststoffe und Klebstoffe deutliche Änderungen der Schallgeschwindigkeit bzw. Festigkeit über den für technische Anwendungen interessanten Temperaturbereich von –40°C bis etwa 120°C auf, was sich in Form von Frequenzänderungen negativ bemerkbar macht.

Eine weitere Form der mechanischen Impedanzanpassung besteht darin, die vergleichsweise kleine Änderung des Durchmessers eines piezokeramischen Planarschwingers in eine relativ große Auslenkung eines Biegeelementes zu transformieren. Dazu wird eine piezokeramische Scheibe auf den Boden eines topfförmigen Wandlergehäuses aufgeklebt. Ausführungsformen dieses Wandlerprinzips sind z. B. in der DE 10 2004 031 310 A1 und der DE 197 44 229 A1 beschrieben.

In 1 ist so ein topfförmiger Biegeschwinger dargestellt, bei dem eine Piezo-Scheibe (2) auf den Boden des Gehäuses (1) schertest befestigt, z. B. geklebt ist. Wird die Piezo-Scheibe durch Anlegen einer elektrischen Wechselspannung angeregt, führt der Verbund aus Piezokeramik und Topfboden (3) Biegeschwingungen aus. Besteht das Topfgehäuse aus Stahl oder einem anderen chemisch stabilen Material, eignen sich solche Wandler aufgrund der geschlossenen Bauform für Anwendungen in aggressiven Medien.

Der elektromechanische Wirkungsgrad solcher Biegewandler ist besonders hoch, wenn die Piezokeramikscheibe und der Topfboden dünn gegenüber dem Durchmesser des Topfbodens sind. In diesem Fall ist die Resonanzfrequenz des Biegeverbundes deutlich unterhalb der ursprünglichen Frequenz der Planarschwingung der Piezoscheibe. Dies hat zur Folge, dass die Schallkeulen von Biegewandlern in der Regel einen –3 dB-Öffnungswinkel > 20° aufweisen. Für Einsatzzwecke, bei denen eine hohe Ortsauflösung gefordert wird, sind Biegewandler daher ungeeignet.

Bei Biegewandlern wird die Klebeverbindung zwischen Piezoscheibe und Boden des Gehäuses auf Scherung beansprucht. Die Frequenz und die Qualität der Schwingung werden wesentlich durch die mechanischen Eigenschaften des Verbundes aus Topfboden, Klebeschicht und Piezokeramik bestimmt. Die Toleranzen und der Temperaturgang der Klebstoffeigenschaften wirken sich ungünstig aus, was ein weiterer Nachteil ist.

Auf Grund der Biegebeanspruchung der spröden Piezokeramik sind zudem der Belastbarkeit von Biegewandlern Grenzen gesetzt.

Aufgabenstellung für die Erfindung

Mit der Erfindung soll ein Ultraschallwandler geschaffen werden, der sich für den Einsatz in aggressiven Medien eignet, eine schmale Schallkeule mit einem –3 dB-Öffnungswinkel < 20° hat, eine hohe mechanische und thermische Robustheit aufweist, ohne Scherbeanspruchung der Klebeverbindung auskommt, keine Biegebeanspruchung der Piezokeramik bewirkt und einen geringen Temperaturgang der Frequenz gewährleistet.

Beschreibung der Erfindung

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein piezoelektrisches Element (4) radial kraft- und formschlüssig an die Innenwand eines topfförmigen Gehäuses angekoppelt wird, so dass dieses Element nicht mit dem als schwingende Membran wirkenden Topfboden verbunden ist (2).

Vorteilhaft aber nicht notwendigerweise handelt es sich bei dem piezoelektrischen Element und dem Topfgehäuse um rotationssymmetrische Körper. Die erfindungsgemäßen Vorteile können ebenso mit piezoelektrischen Körpern erzielt werden, die eine beliebige zylindrische, prismatische oder pyramidenstumpfförmige Struktur aufweisen und erfindungsgemäß in ein entsprechend ausgeführtes Topfgehäuse eingebracht werden.

Um in der praktischen Umsetzung sicherzustellen, dass der Abstand des piezoelektrischen Elementes zum Topfboden sicher eingehalten wird, kann erfindungsgemäß am Übergang vom Topfboden zur Wand des Topfgehäuses ein Absatz (6) vorgesehen werden, auf dem das Piezoelement in definierter Lage zum Topfboden aufliegt (3). Dieser Absatz kann sowohl aus einzelnen Auflagepunkten als auch aus einer umlaufenden Stufe bestehen. Der Absatz kann ein Teil vom Gehäuse sein oder auch aus einem anderen Material bestehen.

Das piezoelektrische Element besteht im einfachsten Fall aus einer scheibenförmigen Piezokeramik (7), die an ihrer Ober- und Unterseite metallisiert ist und als Planarschwinger arbeitet. Erfindungsgemäß kann auch ein ringförmiges piezokeramisches Element (4) eingesetzt werden, bei dem die Kontaktierung der dem Gehäuseboden zugewandten Elektrode der Piezokeramik mittels einer dünnen Litze besonders einfach vorgenommen werden kann. Bei piezokeramischen Ringen und Scheiben liegt in den meisten Fällen eine axiale Polarisierung vor, wobei die Ansteuerelektroden auf der Ober- und Unterseite angebracht sind. Es gibt jedoch auch radial polarisierte piezokeramische Rohre, bei denen die Elektroden auf der inneren und äußeren Zylindermantelfläche liegen. Diese eigenen sich ebenfalls für den erfindungsgemäßen Wandler und lassen sich sehr gut kontaktieren.

Bei der Verwendung einer scheibenförmigen Piezokeramik (7), wie in 4 dargestellt, ist es von Vorteil, beispielsweise eine zentrale Bohrung von ca. 0,8 mm vorzusehen, durch die ein dünnes Anschlusselement durchgeführt und an der dem Topfboden zugewandten Elektrode angelötet werden kann. Es können auch andere, dem Fachmann nahe liegende Verfahren zur Kontaktierung einer Piezokeramik eingesetzt werden (z. B. Umkontaktierung).

Aufgrund der Eigenschaft von Piezokeramiken, große Kräfte bei geringen Auslenkungen ausüben zu können, ist eine entsprechend dimensionierte piezoelektrische Scheibe in der Lage, auch Topfgehäuse aus sehr steifen Materialien mit einem Elastizitätsmodul > 100 GPa hinreichend stark zu verzerren. Da die piezoelektrische Scheibe erfindungsgemäß nicht direkt mit der schallabstrahlenden Membran gekoppelt ist, gelingt es mit solchen Topfmaterialien, vergleichsweise hohe Frequenzen der Topfbodenschwingung anzuregen und den gewünschten –3 dB-Öffnungswinkel der Schallkeule von < 20° zu erzielen. Allgemein werden hohe Frequenzen mit Werkstoffen erzielt, die eine vergleichsweise niedrige Dichte bei einem möglichst hohen Elastizitätsmodul aufweisen.

Dieses vorteilhafte Verhalten wird erzielt, wenn für das Material des Topfgehäuses eine Hochleistungskeramik, z. B. Aluminiumoxid verwendet wird. Zu den beschriebenen Vorteilen kommt bei diesem Material eine besonders hohe Stabilität gegenüber thermischer, mechanischer und chemischer Beanspruchung, was den Einsatzbereich erfindungsgemäßer Wandler deutlich über den vorhandener Wandlerkonzepte erweitert. Dadurch, dass die Membran nicht direkt mit der Piezokeramik in Kontakt steht, ist die erzielte Resonanzfrequenz des Wandlers weitgehend unabhängig von Toleranzen der Piezokeramik und im wesentlichen von den Geometrie- und Materialtoleranzen des Topfbodens abhängig. Auch die Temperaturstabilität der Resonanzfrequenz ist durch den Temperaturgang der elastischen Eigenschaften der Hochleistungskeramik bestimmt und entsprechend hoch. Zudem vermeidet die Verwendung zweier keramischer Werkstoffe mit ähnlichen und kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (z. B. PZT und Aluminiumoxid) das Auftreten von schädlichen mechanischen Spannungen bei Wechseltemperaturbeanspruchung.

Da Scherbeanspruchungen zwischen Topfboden und Piezoelement erfindungsgemäß vermieden werden, können hochtemperaturfeste Kleber auf der Basis von Aluminiumoxid verwendet werden, um den form- und kraftschlüssigen radialen Kontakt zwischen Piezoelement und Topfinnenwand herzustellen. Es ist sogar möglich, durch konische Ausführung der Innenwand des Topfgehäuses einerseits und der Mantelfläche des Piezoelementes andererseits den erforderlichen Kraftschluss zwischen Piezoelement und Gehäuse herzustellen, ohne dass die Kraft über einen dazwischen befindlichen Klebstoff übertragen wird. Beide Ausführungsformen ermöglichen den Betrieb des Wandlers bei hohen Temperaturen, wobei die Einsatztemperatur durch die Curietemperatur des verwendeten Piezoelementes begrenzt ist.

Bei unverändert hoher Stabilität gegenüber chemischen Einflüssen können geschlossenzellige, poröse Hochleistungskeramiken mit einem Anteil an Hohlräumen von nicht mehr als 25 Volumenprozent als Material für das Topfgehäuse und insbesondere für den Topfboden eingesetzt werden. Durch poröse Keramiken kann der elektroakustische Wirkungsgrad eines erfindungsgemäßen Wandlers gegenüber porenfreier Keramiken aufgrund der niedrigeren Schallkennimpedanz optimiert werden.

Da erfindungsgemäß kein Kontakt zwischen Piezoelement und Topfboden besteht, können für die Membran verschiedene Membranformen gewählt werden. Besonders geeignet ist eine Reduktion in der Dicke des Topfbodens im Zentrum der Membran. Beispiele hierfür sind in 5, 6 und 7 dargestellt. Dabei erfolgen z. B. besondere Ausformungen an der Innenund/oder der Außenseite der Membran. In 5 ist die Innenseite der Membran mit einer konkaven Ausformung (13) versehen. In 6 ist eine weitere Ausführungsform (9) dargestellt. In 7 ist ein Beispiel für eine Reduktion der Membrandicke auf beiden Seiten der Membran (10) dargestellt. Die Topfbodendicke verringert sich zur Mitte hin auf nicht weniger als 1/3 des Wertes am Rand des Topfbodens. Für das grundlegende Funktionsprinzip des Ultraschallwandlers sind auch andere Formgebungen für die Membran denkbar.

Wird ein Gehäuse aus Hochleistungskeramik oder einem anderen elektrisch nicht leitendem Material verwendet, kann es zur Abschirmung störender elektromagnetischer Einstrahlungen notwendig sein, eine oder beide Seiten des Topfgehäuses mit einer elektrisch leitenden Schicht zu versehen. Dafür haben sich lötfähige, galvanisch oder im Sputterverfahren aufgebrachte Metallisierungen bewährt.

In einer Ausführungsform „A" des erfindungsgemäßen Wandlers besteht das piezoelektrische Element aus einer Piezokeramik mit dem Durchmesser d und der Dicke d/5, die als Ring mit Innenbohrung d/2 oder als Scheibe mit zentraler Bohrung von 0,8 mm für die Durchführung einer Anschlusslitze ausgeführt sein kann. Die Dicke des Topfbodens beträgt d/7, die Wandstärke des Topfgehäuses d/5. Der Topf selbst ist aus Aluminiumoxidkeramik höchster Reinheit und Dichte gefertigt.

Die Höhe des Topfes und die Ausgestaltung des Topfrandes hängen wesentlich von der Art und Weise ab, in der das Wandlerelement eingebaut werden soll.

Im einfachsten Fall ist zur Befestigung des Topfgehäuses am Topfrand ein Kragen (5) angebracht (3). An diesem Kragen kann das Gehäuse gefasst werden, ohne die Schwingung des Topfbodens wesentlich zu beeinträchtigen.

Für die beispielhafte Ausführung „A" beträgt der Kragendurchmesser 2d und die Kragenhöhe 0,3d bei einer Gesamthöhe des Topfgehäuses von 0,8d. Wird als piezoelektrisches Element eine Piezokeramik vom Typ PZT 5A mit einem Durchmesser d = 10 mm verwendet, so liegt die Betriebsfrequenz der Ausführung „A" bei etwa 185 kHz.

Durch Ändern der Dimensionierung können Frequenzänderungen erzielt werden. Größere Abmessungen bedeuten tiefere Frequenzen, kleinere Abmessungen bewirken höhere Frequenzen. Die Erfindung ist somit nicht auf die Dimensionen der Ausführung „A" beschränkt, sondern kann über einen weiten Frequenzbereich genutzt werden. Es sind erfindungsgemäß auch andere Querschnitte des Topfgehäuses möglich.

Die in vielen Fällen erforderliche Abdichtung des Topfgehäuses gegenüber dem Übertragungsmedium kann z. B. mit O-Ringen erfolgen. Zur besseren Positionierung der O-Ringe können im Kragen Nuten vorgesehen sein. Die Medienbeständigkeit der verwendeten O-Ringe bestimmt in diesem Fall den Einsatzbereich. In der Technik werden bei besonderen Anforderungen Dichtscheiben aus Aluminiumoxid verwendet. Eine weitere Möglichkeit zur Abdichtung bietet daher eine plane Fläche an der Kragenunterseite, die gegen eine entsprechende ausgebildete Gegenfläche abdichtet.

Aufgrund des großen Unterschiedes der Schallkennimpedanz zwischen steifen Topfmaterialien (z. B. ZAluminiumoxid = 40·106 kg/(m2s)) und Gasen (z. B. ZLuft = 0,4·106 kg/(m2s)) kann es in kritischen Fällen notwendig sein, eine akustische Impedanzanpassung dergestalt vorzunehmen, dass die dem Übertragungsmedium zugewandte Seite des Topfbodens mit einem Material beschichtet ist, das eine akustische Impedanz ZAnpass von etwa 4·106 kg/(m2s) besitzt. Die optimale Dicke für eine solche Beschichtung ist dann gegeben, wenn die vom Topfboden ausgehende Schallwelle in der zusätzlichen Schicht einen Weg zurücklegt, der genau R der Wellenlänge in diesem Material entspricht (&lgr;/4-Anpassung). Geeignete Materialien hinsichtlich einer gewünschten Stabilität gegenüber chemischen Umgebungseinflüssen sind z. B. PTFE (Z = 2,97·106 kg/(m2s); c = 1390 m/s) oder PVDF (Z = 4,2·106 kg/(m2s); c = 2350 m/s). Bei einer Frequenz von 185 kHz liegt die erforderliche &lgr;/4-Schichtdicke für PTFE bei 1,88 mm und für PVDF bei 3,18 mm.

Selbstverständlich kann die gesamte Außenseite des Topfgehäuses in dieser oder einer anderen Schichtdicke mit dem Beschichtungsmaterial versehen sein. Unter Umständen kann diese Beschichtung zugleich als Dichtungsmaterial dienen und die Verwendung von O-Ringen zur Abdichtung gegenüber dem Übertragungsmedium in bestimmten Anwendungsfällen erübrigen.

Werden erfindungsgemäße Wandler aus einem Material mit einer hohen Schwingungsgüte von z. B. Q = 100 aufgebaut, sind lange Ein- und Ausschwingzeiten die Folge. Dadurch wird die sogenannte Blindzone, innerhalb der das Ausschwingen des Ultraschallwandlers eintreffende Echos überdeckt und keine Signalauswertung möglich ist, unzweckmäßig vergrößert und die zeitliche und räumliche Auflösung des Ultraschallsignals verschlechtert. In diesen Fällen ist es nötig, die Schwingungsgüte des Wandlers durch das Einbringen einer Dämpfungsmasse in den Topfinnenraum des Gehäuses zu verringern. Für die Dämpfungsmasse geeignet ist ein Material mit einer hohen Temperaturbeständigkeit und einem guten Dämpfungsverhalten für Ultraschall über einen möglichst großen Temperaturbereich. Diese Anforderungen werden besonders gut durch Polyurethanharze erfüllt, die zur weiteren Verbesserung der Dämpfungseigenschaften mit einem feinkörnigen bis pulvrigen Füllstoff hoher Dichte gefüllt sind und im Temperaturbereich von –40°C bis etwa 120°C einsetzbar sind. Zur Unterdrückung von stehenden Wellen im Innenraum des Topfgehäuses ist es üblich, das Gießharz bis zu einem gewissen Grad aufzuschäumen oder Hohlkörper wie Plastik- oder Glashohlkugeln mit einem Durchmesser < 150 &mgr;m unterzumischen.

Eine zusätzliche Möglichkeit zur Bedämpfung stellt eine gegenphasige Rückkopplung oder die elektrische Bedämpfung der Piezokeramik dar. Dies ist besonders gut möglich, da ein erfindungsgemäßer Wandler eine isolierte Resonanz hat, die über einen großen Temperaturbereich stabil und frei von Störmoden ist.

Das der Erfindung zugrunde liegende Funktionsprinzip ist nicht auf die bisher ausführlich beschriebene Ausführung „A" beschränkt, bei der ein topfförmiges Gehäuse mit einem Kragen versehen ist und mittels O-Ringen in das eigentliche Sensorgehäuse oder die Messstelle dicht eingebaut wird.

Es ist erfindungsgemäß möglich, an Stelle des Kragens oder am Kragen selbst ein Gewinde anzubringen. Das Funktionsprinzip kann auch auf ein beliebig geformtes, bevorzugt jedoch rohrförmiges oder kubisches Gehäuse angewendet werden, das sich an das der Erfindung zugrunde liegende topfförmige Gehäuseteil anschließt und beispielsweise zur Aufnahme der Ansteuer- und Auswerteelektronik dient. Zur Vermeidung von Klebeverbindungen oder Dichtungen besteht das gesamte Gehäuse aus dem Material des topfförmigen, eigentlichen Schallwandlers. In 8 ist beispielhaft der Querschnitt einer möglichen Ausführung gezeigt, bei der sich an den eigentlichen Wandlertopf ein Außengewinde (11) mit Sechskant (12) anschließt, an den dann ein zylindrisches Gehäuseteil (13) zur Aufnahme der Elektronik (14) anschließt. Nach hinten wird dieses Gehäuse je nach den Anforderungen mit bekannten technischen Verfahren durch Verschraubungen für Anschlusskabel, dicht angebrachte Stecker oder wie in 8 angedeutet, durch gasdichte Durchführungen (15), abgeschlossen.

Erfindungsgemäß kann auch ein Array aus den neuartigen Ultraschallwandlern gebildet werden (9), indem z. B. in eine Platte (16) von oben Bohrungen (17) und von unten Ringnuten (18) oder freie Bereiche (19) eingebracht sind, wodurch sich topfförmige Ultraschallwandler als Einzelelemente des Ultraschall-Wandlerarrays ergeben. Die Einzelelemente können dabei beliebig angeordnet werden.


Anspruch[de]
Ultraschallwandler mit einem zylindrischen, prismatischen oder pyramidenstumpfförmigen, piezoelektrischen Wandlerelement insbesondere einer Piezokeramik und einem topfförmigen Gehäuse mit einer passenden Innenkontur, bei dem der Topfboden als schallabstrahlende Membran wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Wandlerelement form- und kraftschlüssig radial an die Topfwand ankoppelt, ohne den Topfboden zu berühren. Ultraschallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einhaltung eines definierten Abstandes der Piezokeramik zum Topfboden ein Absatz vorgesehen ist, auf dem das piezoelektrische Wandlerelement aufliegt. Ultraschallwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Wandlerelement scheibenförmig ist. Ultraschallwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das piezoelektrische Wandlerelement mit einem Loch versehen ist. Ultraschallwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus einem Werkstoff mit einem Elastizitätsmodul > 100 GPa, bevorzugt aus Aluminiumoxid besteht. Ultraschallwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Gehäuses aus einem geschlossenzelligen, porösen Werkstoff besteht. Ultraschallwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Topfbodens zum Zentrum hin abnimmt, wobei die Dicke im Zentrum mindestens 30 % der Dicke am Rand der Membran beträgt. Ultraschallwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem der Membran entgegengesetzten Teil des Gehäuses ein Kragen angebracht ist. Ultraschallwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem der Membran entgegengesetzten Teil des Gehäuses ein Gewinde angebracht ist. Ultraschallwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Nuten zur Aufnahme von O-Ringen an dem der Membran entgegengesetzten Teil des Gehäuses angebracht sind. Ultraschallwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit O-Ringen gegenüber dem Übertragungsmedium abgedichtet wird. Ultraschallwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein passgenauer Einbau des piezoelektrischen Wandlerelements durch eine konische Ausformung der Wand und des piezoelektrischen Wandlerelements erfolgt. Ultraschallwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Gehäuses eine Dämpfungsmasse eingebracht wird, um die Schwingungsgüte gezielt zu vermindern. Ultraschallwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Membran des Gehäuses eine zusätzliche Anpassschicht aufgebracht wird. Ultraschallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 7 sowie 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ultraschallwandler nach diesem Prinzip in einem Array zusammengefasst und das Material des Arrays identisch mit dem Material des Gehäuses ist.






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