[go: up one dir, main page]

EP3266019A1 - Schallwandler zum senden und oder zum empfangen von akustischen unterwassersignalen, wandlervorrichtung, sonar und wasserfahrzeug - Google Patents

Schallwandler zum senden und oder zum empfangen von akustischen unterwassersignalen, wandlervorrichtung, sonar und wasserfahrzeug

Info

Publication number
EP3266019A1
EP3266019A1 EP16707380.8A EP16707380A EP3266019A1 EP 3266019 A1 EP3266019 A1 EP 3266019A1 EP 16707380 A EP16707380 A EP 16707380A EP 3266019 A1 EP3266019 A1 EP 3266019A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transducer
sound
mass
acoustic
sound pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP16707380.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3266019B1 (de
Inventor
Christoph Hoffmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atlas Elektronik GmbH
Original Assignee
Atlas Elektronik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atlas Elektronik GmbH filed Critical Atlas Elektronik GmbH
Publication of EP3266019A1 publication Critical patent/EP3266019A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3266019B1 publication Critical patent/EP3266019B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/004—Mounting transducers, e.g. provided with mechanical moving or orienting device
    • G10K11/006—Transducer mounting in underwater equipment, e.g. sonobuoys
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/002—Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—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
    • B06B1/0607—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
    • B06B1/0611—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 in a pile
    • B06B1/0618—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 in a pile of piezo- and non-piezoelectric elements, e.g. 'Tonpilz'
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—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
    • B06B1/0644—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 a single piezoelectric element
    • B06B1/0662—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 a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface
    • B06B1/0681—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 a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface and a damping structure
    • B06B1/0685—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 a single piezoelectric element with an electrode on the sensitive surface and a damping structure on the back only of piezoelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/39—Arrangements of sonic watch equipment, e.g. low-frequency, sonar

Definitions

  • Sound transducer for transmitting and / or receiving underwater acoustic signals, transducer, sonar and watercraft
  • the invention relates to a sound transducer for transmitting and / or receiving underwater acoustic signals, which has an acoustic transducer element, at least a first spring element, a filling compound and a transducer carrier, wherein the acoustic
  • Transducer element which is associated with at least one first spring element. Furthermore, the invention relates to a converter device, a sonar and a watercraft.
  • transducers are designed to transmit and / or receive acoustic underwater signals stiff, in particular, the acoustic transducer element is permanently installed.
  • such a transducer is constructed according to the principle of the clay mushroom.
  • a piezoelectric ceramic is clamped between two rigid plates.
  • the piezoelectric ceramic acts as a spring, which is "adjusted" by an electrical voltage, for example.
  • an electrical voltage for example.
  • the transducer When the transducer is used as a transmitter, a stress is imposed on the piezoelectric ceramic, causing it to undergo a mechanical movement The ceramic expands and "swings". The vibration is transmitted to the mechanically coupled plates as masses. This will be the Pressure and thus the emitted acoustic signal amplified.
  • the clay fungus forms a closed oscillation structure of two masses (in the above example the plates), which are connected by a "elasticity" (in the example the piezoelectric ceramic) as spring
  • the masses are designed without elasticity and the elasticity is
  • the oscillation amplitudes of the two masses in this case fall in the direction of the connecting line of the points of elasticity.
  • a piezo ring stack between a massive tail and head mass is biased by a bolt.
  • the resonance frequency is reduced below that of the piezo stack.
  • the bias causes a high intensity transmission and Abgäbe.
  • the head mass usually has a lower mass than the tail mass.
  • the head mass is widened on the side remote from the piezo stack and has a foam on the widened end in order to achieve a better coupling of the sound energy to the low impedance of the surrounding medium (air and / or water).
  • a sonar In underwater vehicles, a sonar usually has an acoustic absorber behind the acoustic transducer element, which has the task of "swallowing" the sound pressure on the back of the acoustic transducer element and is therefore sensitive to pressure. that the acoustic absorber is destroyed due to the direct transmission with high sound intensity, thereby disturbing communication, navigation and / or locating aboard the underwater vehicle.
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • the object is achieved by a sound transducer for transmitting and / or receiving acoustic underwater signals, which is an acoustic
  • Transducer element at least a first spring element, a Has filling compound and a transducer carrier, wherein the acoustic transducer element, the at least one first spring element is assigned, wherein the acoustic transducer element is formed as a first mass and in a sound pressure direction behind the acoustic transducer element, the first spring element and then the transducer carrier are arranged so that set a vibrating system and thus an acoustic sensitivity of the sound transducer is improved.
  • the acoustic efficiency of the transducer is increased.
  • an open, elastic oscillating system is set by the acoustic transducer element as mass, which is elastically connected via the first spring element to the transducer carrier.
  • the acoustic transducer element is designed as a first spring element and designed to be tension-free, contrary to the design as a clay mushroom, it can oscillate freely and can thus be specifically adjusted in particular for higher frequencies and intensities.
  • An essential idea of the invention is based on the fact that the acoustic transducer element is not designed stiff stiff, but that the acoustic transducer element is arranged on an elastic spring element and the transducer carrier, which are in particular mechanically oscillatable.
  • the transducer carrier Due to the mechanical vibration capability of the spring element and / or the transducer carrier not only decoupling takes place behind the transducer carrier usually stored acoustic absorber, but also a feedback to the acoustic transducer element, so that a part of the output of the impinging sound pressure wave directly or in modified form is attributed to the acoustic transducer element. As a result, in particular, a gain occurs.
  • the vibration system is not limited by rigidity and / or tension in its ability to vibrate and thereby its amplitude and / or frequency. As a result, the vibration system can be adjusted specifically to the needs of the user.
  • the elastic properties of the vibrating system are used in particular when hitting sound pressure waves with high amplitude and cause a sound pressure reduction (attenuation), while in acoustic sound pressure waves with small amplitude, the elastic system, in particular the spring element and the transducer carrier is substantially acoustically transparent.
  • a "sound transducer” is in particular a device for transmitting and / or receiving submarine acoustic signals, such as those used when using active and passive sonars.
  • the sound transducer receives underwater sound signals and converts these into an electrical signal for further processing (receiver ) and / or converts an electrical signal into an acoustic signal, the latter being emitted (transmitter)
  • hydrophones are used under water as sound transducers to record underwater sound, in which a hydrophone converts the water sound into an electrical quantity corresponding to the sound pressure.
  • a frequency range between about 10 Hz and 1 MHz is used.
  • An "acoustic transducer element” is in particular a component of a sound transducer or a hydrophone, which converts acoustic signals into electrical voltage as sound pressure reversals or, conversely, converts electrical voltage into acoustic signals.
  • acoustic transducer element In the ultrasonic range under water, piezoelectric transducers are used today as an acoustic transducer element Piezoelectric ceramics are also made of piezoelectric elements Plastic known, in particular polyvinylidene fluoride (PVDF) is used in hydrophones.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • a "spring element” is, in particular, a component and / or a material which yields under load (tensile or compressive) and returns to its original shape after relief, ie, in the ideal case, behaves resiliently restoring high elasticity and a low mass.
  • Elastic in this sense means, in particular, that the spring element or another elastic material deforms under an applied pressure, so that the latter assumes a different shape than before the action of pressure.This deformation is essentially reversible and after the end of the applied force The compressive / compressive stress resumes the spring element or the other material its original shape.Therefore, a sound pressure is converted into a mechanical deformation.
  • a “filling compound” is understood to mean, in particular, a compound for filling the space between the acoustic transducer element and the transducer carrier and the other components of the acoustic transducer, which may be a plastics material and / or cork and / or other filling material.
  • soft polyurethane or polyoxymethylene can be used as the plastic material, understood as being "soft" material having a hardness of 40shore A to 60shore A and / or a modulus of elasticity between 5 MPa and 250 MPa. The hardness is according to the mass of the system and the Use frequency range to select.
  • the filling compound has the task of bonding the components of a sound transducer, thereby ensuring stability.
  • the filling compound can also have an elastic and sound-damping effect.
  • the filling compound prevents seawater from penetrating into the transducer and in particular causing corrosive damage.
  • a "transducer carrier” is in particular connected to the acoustic transducer element and / or at least partly surrounds the acoustic transducer element.
  • a "mass” is understood as meaning, in particular, the mass of a vibration system which is rigid and free of elasticity. ⁇ br/> ⁇ br/> The mass is in particular excited by a sound field to oscillate and generates an electric useful sound signal and / or as a transmitter a sound field output.
  • sound pressure direction is understood to mean the direction from which the highest intensity sound pressure from a sound source impinges on the sound transducer Main transmission direction.
  • a “vibration system” is, in particular, the arrangement of the acoustic transducer element and other components of the sound transducer for acousto-mechanical and / or mechanical-acoustic conversion, In particular, the spring-mass principle is used in the vibration system.
  • the "sensitivity" of a sound transducer is in particular a measure of the generated electrical voltage related to the acting sound pressure at a certain frequency in a sound receiver or a measure of the applied voltage with respect to the generated sound pressure at a certain frequency in a sound transmitter Sensitivity can also be specified in particular as a transmission factor, in which the output voltage (as no-load voltage) is specified in relation to the incident sound pressure for a receiver.
  • a mechanically directly coupled impedance ground is arranged in the sound pressure direction behind the acoustic transducer element, the first spring element and then the transducer carrier being arranged behind the impedance mass in the sound pressure direction.
  • the vibration system can be adjusted specifically.
  • this direct mechanical coupling can increase the sound pressure and thus gain it.
  • the acoustic sensitivity of the acoustic transducer element (as receiver) and / or the radiated sound energy (as transmitter) can be increased by raising the sound pressure.
  • the arrangement of the first spring element and the subsequent transducer carrier behind the impedance ground, an impedance jump and thus a sound insulation, in particular before the downstream acoustic absorber, can be achieved.
  • the acoustic efficiency of the assembly can be increased by an additional attachment of an elastically mounted impedance mass.
  • the effectiveness of the vibration system can be optimized by selecting and arranging the impedance mass and / or the spring element and / or the spring stiffness for the selected frequency range.
  • An "impedance mass” is understood in particular to mean a mass of a specifically heavy material in comparison to the surrounding material, in particular the surrounding acoustic transducer element, the filling compound and / or the spring element, whereby a jump of the acoustic impedance occurs In particular, a reflection and / or a delay of the incident sound (pressure) s instead, so that on the side of the incident sound (pressure) s a sound pressure increase occurs.
  • the impedance jump is due to the transition to a specifically lighter material the impedance mass a sound pressure attenuation instead.
  • a specifically lighter material the impedance mass a sound pressure attenuation instead.
  • brass with a density of about 8.41 g / cm 3 to 8.86 g / cm 3 for a larger sound pressure increase or aluminum with a density of about 2.7 g / cm 3 for a lower sound pressure increase can be used as the impedance mass.
  • An impedance ground can be used in the direction of sound pressure in front of and / or behind the acoustic transducer element.
  • a second mass is arranged in front of and / or behind the acoustic transducer element in the sound pressure direction, wherein a second spring element is arranged between the second mass and the acoustic transducer element ,
  • the effectiveness of the system for the selected frequency range can be further optimized by selecting and arranging the second mass to the acoustic transducer element as the first mass.
  • the choice of mass as well as the spring stiffness results from the desired Frequenzeins Kunststoff z Symposium.
  • This "multi-mass oscillator” can be tuned by selecting material parameters such as mass (specific gravity, dimension, acoustic impedance properties) and choice of spring stiffness of the spring elements to the particular application and the required frequency range.
  • the "second mass” largely corresponds in its properties to the mass described above.
  • the "second spring element” corresponds in its construction and in its properties in particular to the first spring element described above.
  • the impedance ground and / or the second ground are larger than the first ground of the acoustic transducer element.
  • the sound pressure can be increased by the larger mass on the front, while in the direction of sound pressure behind the impedance mass and / or the second mass due to the impedance jump is a sound pressure attenuation.
  • this ensures that the greater amount of vibration energy in the smaller mass of the acoustic transducer element consists, but at the same time by the impedance mass and / or the second mass, a sound pressure increase and / or sound attenuation is achieved.
  • the acoustic sensor In order to convert an acoustic signal into an electrical signal and / or to convert an electrical signal into an acoustic signal, the acoustic sensor has an acoustic signal Transducer element on a piezoelectric ceramic and / or a piezocomposite ceramic.
  • piezo-ceramic and / or a “piezocomposite ceramic” are in particular a “piezo-ceramic” and / or a “piezocomposite ceramic” are in particular a
  • a piezoceramic is a full ceramic
  • a piezoceramic ceramic consists of one
  • Composite material which in particular has piezoelectric, ceramic filaments and a filling compound.
  • Both ceramics act as piezoelectric transducers and generate an electrical voltage when mechanical pressure is applied, or cause mechanical movement when an electrical voltage is applied.
  • the ceramic filaments in piezocomposite ceramics are in particular thin and / or filamentary structures. In particular, these may take the forms of rods, cylinders, tubes and / or plates.
  • the ceramic filaments Upon impact and / or imparting a sound pressure, the ceramic filaments are elastically deformed, whereby a change in the electrical polarization takes place and thus an electrical voltage is generated on the ceramic solid.
  • the sound transducer is designed here as a sound receiver.
  • the piezoceramic and / or piezocomposite ceramic are usually designed with two conductive layers, over which a voltage is impressed or removed.
  • the density of piezoceramic is about 7.7 g / cm 3 , while the Density of piezocomposite ceramic is lower and depends on the proportion of ceramic filaments and the filling compound.
  • the first spring element and / or the second spring element has or have an elastomer and / or the transducer carrier has a fiber composite material.
  • the vibration system and the acoustic properties, in particular the sensitivity of the transducer for a particular frequency range can be optimally adjusted.
  • An "elastomer” is in particular a dimensionally stable, but elastically deformable plastic Elastomers can deform elastically under tensile and compressive loading, then return to their original shape Elastomer rubber and / or polyurethane can be used sound-absorbing properties, an elastomer can also have insulating properties.
  • a "fiber composite” is a multiphase and / or mixed material consisting of usually two main components, one component being a matrix and the other reinforcing fibers.
  • a "fiber” is a thin and flexible structure made of a pulp relative to its length
  • the length to diameter ratio is at least 3: 1 or preferably at least 10: 1.
  • fibers have a ratio from length to diameter of 1,000: 1
  • the fibers give the material the necessary reversible flexibility, fiberglass fibers and / or carbon fibers can be used as the plastic matrix / or epoxy resin and / or thermoplastics such as polyamide used.
  • the object is achieved by a converter device with a previously described sound transducer.
  • several transducers can be arranged in parallel and / or in series and tuned to different frequency ranges.
  • the converter device can be made according to the needs of the user, in particular the converter device can have different sound transducers for transmitting and / or receiving.
  • the object is achieved by a sonar for transmitting and / or receiving submarine acoustic signals, wherein the sonar comprises a transducer or a plurality of sound transducers as described above or a transducer device or a plurality of transducer devices as described above.
  • Nonar is understood to mean a system for locating objects in space and under water by means of received sound impulses, which may be an active sonar, which itself emits a signal, or a passive sonar, which transmits only emitted sound impulses It can also be a bi- or multistatic sonar that can simultaneously send and receive on different platforms.
  • the object is achieved by a watercraft, in particular a submarine, which has a sonar as described above.
  • Frequency ranges of the sonar done This is particularly advantageous because a submarine must detect and identify unknown sound sources under water and recognize potential dangers.
  • the acoustic absorber of the sonar is not destroyed by a shock wave sound pressure, otherwise the above functions no longer exist and the submarine is at risk.
  • Figure 1 is a highly schematic sectional view of a sound transmitter with a subsequent Rubber layer and a transducer carrier and the associated mass-spring scheme
  • FIG. 2 is a highly schematic sectional view of a hydrophone with a piezoelectric ceramic, a brass block and a rubber layer and the associated mass-spring scheme
  • FIG. 3 shows a schematic, half-side section through an active Bugsonar with a piezocomposite shown by way of example.
  • Figure 4 is a schematic, half-side section through an active Bugsonar with exemplified piezocomposite ceramic with an upstream brass block and two rubber layers and the associated mass-spring scheme.
  • a sound transmitter 101 has a piezoelectric ceramic 105 having a front copper layer 106 and a rear copper layer 107.
  • a rubber layer 108 which is seated directly on a GRP carrier 103.
  • a PU mass 111 is arranged, which connects the piezoelectric ceramic 105 and the rubber layer 108 with the GRP carrier 103.
  • a PU high-frequency absorber 104 is arranged in Sound pressure direction 102 behind the fiberglass support 103.
  • the piezoelectric ceramic 105 corresponds to a first mass 120.
  • the first mass 120 is directly connected to the rubber layer 108, the rubber layer 108 corresponding to a spring 123.
  • the thin front copper layer 106 and the rear copper layer 107 are in this case associated with the first mass 120.
  • the sound transmitter 101 emits an acoustic signal against the sound pressure direction 102.
  • a voltage between the front copper layer 106 and the rear copper layer 107 is impressed, whereby the piezoelectric ceramic 105 expands and moves mechanically.
  • the movement pressure is released as sound pressure into the surrounding water.
  • a frequency of 150kHz is used, which is broadcast with a high transmission.
  • the piezoelectric ceramic 105 is designed as a mass 120 and is elastically arranged by the rubber layer 108 following in the sound pressure direction 102 and the fiberglass support 103.
  • the sound transducer is a simply elastically coupled system.
  • a hydrophone 201 has as a receiver a piezoelectric ceramic 205, which in sound pressure direction 202 first a front copper layer 206 and a rear copper layer 207 has. This is followed, in sound pressure direction 202, by a brass block 209 and a rubber layer 208, which is seated directly on the GFK support 203. On the side, the piezoelectric ceramic 205, the brass block 209 and the rubber layer 208 are connected to the GFRP carrier 203 via the PU mass 211. In the sound pressure direction 202 behind the GFK carrier 203, the PU high-frequency absorber 204 is arranged.
  • the piezoelectric ceramic 205 corresponds to the first mass 220, which is directly mechanically connected to an impedance ground 221.
  • the impedance ground 221 is implemented by the brass block 209.
  • 208 corresponds to a spring 223, which connects the impedance mass 221 with an elastic mount 225, wherein the elastic mount 225 is designed as a GFK carrier 203.
  • the frequency range of application is defined by the masses and the spring stiffness.
  • the brass block 209 Since the brass block 209 has a higher specific gravity than the piezoelectric ceramics 205, a jump of the acoustic impedance occurs. Through the brass block 209 reflection and deceleration of the incident sound pressure takes place, so that on the side of impinging sound pressure, a sound pressure increase occurs.
  • a copper grid 306 as a conductive layer, a piezocomposite ceramic 305, a rubber layer 308, a downstream brass block 309 and a rubber layer 310.
  • the side of a PU mass 311 is arranged, which this
  • the rubber layer 310 connects this arrangement with the oscillating support 303, which is semicircular (only one half of the semicircle is shown here) and can oscillate both in the sound pressure direction 302 and also transversely to the sound pressure direction 302.
  • the rubber layer 308 has here both the task of damping and the insulation, while the rubber layer 310 is used for damping and acoustic decoupling.
  • the piezo-composite ceramic 305 corresponds to a first mass 320.
  • the rubber layer 308 corresponds to a second spring 324 and the brass block 309 to a second mass 321.
  • the first mass 320 is connected to the second mass 321 via the second spring 324.
  • the second mass 321 is in turn connected via a first spring 323, which is performed by the rubber layer 310, with an elastic support 325, the latter being carried out by the oscillating support 303.
  • the brass block 309 is disposed as an additional second mass 321 through the rubber layers 308 and the rubber layer 310, decoupled behind the piezoelectric ceramic 305 in the sound pressure direction 302.
  • this system is again arranged elastically mounted on the oscillating support 303.
  • two resonance states (two-mass oscillator) of the piezoelectric ceramic 305 are used, on the one hand to increase the acoustic efficiency and at the same time to reduce the shock wave stress.
  • an active bugsonar 401 comprises a plurality of piezocomposite ceramics, with only one piezocomposite ceramic 405 being considered by way of example.
  • a sound pressure first encounters a brass block 409, followed by a rubber layer 408, the piezoceramic ceramics 405 and a subsequent rubber layer 410.
  • Transducer assembly with the vibrating support 403, which vibrates in sound pressure direction 402 and transverse to the sound pressure direction under stress.
  • the brass block 409 as a second mass 421 is connected via the rubber layer 408 as the second spring 424 with the piezocomposite ceramic 405 as the first mass 420.
  • the piezocomposite ceramic 405 as a first mass 420 is in turn connected via the rubber layer 410 as the first spring 423 to the oscillating support 403 as an elastic support 425.
  • Mass of piezocomposite ceramics 405 is in this Alternative the brass block 409 as an additional mass stored elastic before the piezocomposite ceramic 405.
  • the piezocomposite ceramic 405 is in turn elastically disposed on the oscillating support 403 on the rear side.
  • a multi-mass oscillator which is tuned by the choice of the material parameters of the first and second masses 420 and 421 and the spring stiffness of the rubber layers 408 and 410 on the application and the required frequency range.
  • the pre-connection of the second mass 421 is advantageous for the following application in which in the immediate vicinity of the active Bugsonars 401 at a small distance of 20m an explosion occurs and a very strong shock wave sound shock first on the brass block 409 as a second mass 421 hits. Due to the impedance jump from the brass block 409 to the elastic rubber layer 408, sound pressure damping takes place before the sound pressure continues to impinge on the piezocomposite ceramic 405 following in the sound pressure direction 402. As a result, excessive stress on the piezocomposite ceramic 405 upon impact of the acoustic shock pressure wave on the active Bugsonar 401 is avoided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schallwandler zum Senden und/oder zum Empfangen von akustischen Unterwassersignalen, welcher ein akustisches Wandlerelement, mindestens ein erstes Federelement, eine Verfüllmasse und einen Wandlerträger aufweist, wobei das akustische Wandlerelement als eine erste Masse ausgebildet ist und in einer Schalldruckrichtung hinter dem akustischen Wandlerelement das erste Federelement und anschließend der Wandlerträger angeordnet sind, sodass ein Schwingsystem eingestellt und somit eine akustische Empfindlichkeit des Schallwandlers verbessert ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Wandlervorrichtung, ein Sonar zum Senden und/oder Empfangen von akustischen Unterwassersignalen und ein Wasserfahrzeug.

Description

Schallwandler zum Senden und/oder zum Empfangen von akustischen Unterwassersignalen, Wandlervorrichtung, Sonar und Wasserfahrzeug
[Ol] Die Erfindung betrifft einen Schallwandler zum Senden und/oder zum Empfangen von akustischen Unterwassersignalen, welcher ein akustisches Wandlerelement, mindestens ein erstes Federelement, eine Verfüllmasse und einen Wandlerträger aufweist, wobei dem akustischem
Wandlerelement das mindestens eine erste Federelement zugeordnet ist. Des Weiteren betriff die Erfindung eine Wandlervorrichtung, ein Sonar und ein Wasserfahrzeug.
[02] Nach dem Stand der Technik werden Schallwandler zum Senden und/oder zum Empfangen von akustischen Unterwassersignalen steif ausgelegt, insbesondere wird das akustische Wandlerelement fest eingebaut.
[03] Häufig ist ein derartiger Schallwandler nach dem Prinzip des Tonpilzes aufgebaut. Beispielsweise ist dazu eine piezoelektrische Keramik zwischen zwei starren Platten verspannt. Die piezoelektrische Keramik wirkt dabei als Feder, welche beispielsweise durch eine elektrische Spannung „eingestellt" wird. Bei Verwendung des Schallwandlers als Sender wird der piezoelektrischen Keramik eine Spannung aufgeprägt, wodurch diese eine mechanische Bewegung ausführt. Die Keramik dehnt sich aus und „schwingt". Die Schwingung wird auf die mechanisch gekoppelten Platten als Massen übertragen. Dadurch wird der Druck und somit das ausgesandte akustische Signal verstärkt .
[04] Durch den Tonpilz wird ein geschlossenes Schwingungsgebilde aus zwei Massen (im obigen Beispiel die Platten) ausgebildet, welche durch eine „Elastizität" (im Beispiel die piezoelektrische Keramik) als Feder verbunden sind. Die Massen sind dabei elastizitätsfrei ausgelegt und die Elastizität ist idealerweise massenfrei. Die Schwingungsamplituden der beiden Massen fallen hierbei in die Richtung der Verbindungslinie der Angriffspunkte der Elastizität .
[05] In einer üblichen Ausführungsform des Tonpilzes als Schallsender in ein umgebendes Medium ist ein Piezo- Ringstapel zwischen einer massiven Schwanz- und Kopfmasse durch einen Bolzen vorgespannt. Durch die Schwanz- und die Kopfmasse wird die Resonanzfrequenz unter der des Piezostapels vermindert. Die Vorspannung bewirkt eine hohe Intensitätsübertragung und -abgäbe. Hierbei weist die Kopfmasse üblicherweise eine geringere Masse als die Schwanzmasse auf. Zudem ist die Kopfmasse auf der dem Piezostapel abgewandten Seite aufgeweitet und weist am aufgeweiteten Ende einen Schaumstoff auf, um eine bessere Kopplung der Schallenergie zu der niedrigen Impedanz des umgebenden Mediums (Luft und/oder Wasser) zu erreichen.
[06] Durch die festgelegte Anordnung mit der Verspannung des akustischen Wandlerelementes zwischen zwei starren Massen ist ein derartiger ausgeführter Schallwandler auf niedrige Frequenzen und hohe Intensitäten beschränkt. [07] Somit ist es praktisch nicht möglich, einen derartigen Schallwandler hinsichtlich der Frequenz, der Intensität und seiner Empfindlichkeit frei anzupassen.
[08] Weiterhin besteht der Nachteil, dass beim Auftreffen einer Schalldruckwelle mit insbesondere sehr hohem Schalldruck ein Tonpilz aufgrund seiner Steifigkeit den Druck im hohen Maße direkt an nachfolgendes Material überträgt .
[09] In Unterwasserfahrzeugen weist ein Sonar üblicherweise hinter dem akustischen Wandlerelement einen akustischen Absorber auf, welcher die Aufgabe hat, den Schalldruck auf der Rückseite des akustischen Wandlerelementes zu „schlucken" und deshalb druckempfindlich ist. Somit besteht bei der Verwendung eines Tonpilzes die Gefahr, dass der akustische Absorber aufgrund der direkten Übertragung mit hoher Schallintensität zerstört wird. Dadurch wird die Kommunikation, Navigation und/oder Ortung an Bord des Unterwasserfahrzeuges gestört.
[10] Folglich kann sowohl die Empfindlichkeit als auch die generelle Funktionsfähigkeit von Sonaren an Bord eingeschränkt sein.
[11] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern .
[12] Gelöst wird die Aufgabe durch einen Schallwandler zum Senden und/oder zum Empfangen von akustischen Unterwassersignalen, welcher ein akustisches
Wandlerelement, mindestens ein erstes Federelement, eine Verfüllmasse und einen Wandlerträger aufweist, wobei dem akustischem Wandlerelement das mindestens eine erste Federelement zugeordnet ist, wobei das akustische Wandlerelement als eine erste Masse ausgebildet ist und in einer Schalldruckrichtung hinter dem akustischem Wandlerelement das erste Federelement und anschließend der Wandlerträger angeordnet sind, sodass ein Schwingsystem eingestellt und somit eine akustische Empfindlichkeit des Schallwandlers verbessert ist.
[13] Durch die Ausführung des akustischen Wandlerelementes als Masse mit einem zugeordneten Federelement wird die akustische Wirksamkeit des Schallwandlers erhöht.
[14] Zudem wird durch das akustische Wandlerelement als Masse, welches elastisch über das erste Federelement mit dem Wandlerträger verbunden ist, ein offenes, elastisches Schwingsystem eingestellt.
[15] Da das akustische Wandlerelement als erstes Federelement ausgelegt und entgegen der Ausgestaltung als Tonpilz verspannungsfrei ausgestaltet ist, kann dieses frei schwingen und somit insbesondere auch für höhere Frequenzen und Intensitäten gezielt eingestellt werden.
[16] Es kann durch die Ausgestaltung des akustischen Wandlerelementes in Verbindung mit dem Federelement und dem Wandlerträger die größtmögliche akustische Empfindlichkeit
(Empfänger) und/oder das größtmögliche Sendemaß (Sender) in einem gewünschten Frequenzbereich erreicht, gezielt eingestellt und optimiert werden. [17] Durch die elastische Ausführung bleibt zudem ein akustischer Absorber intakt, welcher üblicherweise in einem Sonar eines Wasserfahrzeuges dem Schwallwandler nachfolgt.
[18] Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht darauf, dass das akustische Wandlerelement nicht steif verspannt ausgelegt wird, sondern dass das akustische Wandlerelement an einem elastischen Federelement und dem Wandlerträger angeordnet ist, welche insbesondere mechanisch schwingfähig sind .
[19] Durch die mechanische Schwingfähigkeit des Federelements und/oder des Wandlerträgers findet nicht nur eine Entkopplung zum hinter dem Wandlerträger üblicherweise gelagertem akustischen Absorber statt, sondern auch eine Rückkopplung zum akustischem Wandlerelement, sodass ein Teil der Ausgangsgröße der auftreffenden Schalldruckwelle direkt oder in modifizierter Form auf das akustische Wandlerelement zurückgeführt wird. Dadurch tritt insbesondere eine Verstärkung auf.
[20] Durch die Ausprägung des akustischen Wandlerelementes als Masse mit dem zugeordneten Federelement ist das Schwingsystem nicht durch Steifigkeit und/oder Verspannung in seiner Schwingfähigkeit und dadurch seiner Amplitude und/oder Frequenz begrenzt. Dadurch kann das Schwingsystem gezielt nach den Bedürfnissen des Benutzers eingestellt werden .
[21] Zudem werden die elastischen Eigenschaften des Schwingsystems insbesondere beim Auftreffen von Schallschockdruckwellen mit großer Amplitude genutzt und bewirken eine Schalldruckminderung (Dämpfung), während bei akustischen Schalldruckwellen mit kleiner Amplitude das elastische System, insbesondere das Federelement und der Wandlerträger, im Wesentlichen akustisch transparent ist.
[22] Folgendes Begriffliche sei erläutert:
[23] Ein „Schallwandler" ist insbesondere ein Gerät zum Senden und/oder zum Empfangen von akustischen Unterwassersignalen, wie dieses beim Verwenden von aktiven und passiven Sonaren eingesetzt wird. Der Schallwandler empfängt Unterwasserschallsignale und wandelt diese in ein elektrisches Signal zur Weiterverarbeitung um (Empfänger) und/oder wandelt ein elektrisches Signal in ein akustisches Signal um, wobei letzteres ausgesandt wird (Sender) . Beispielsweise werden als Schallwandler Hydrophone unter Wasser eingesetzt, um dort Unterwasserschallgeräusche aufzunehmen. Hierbei wandelt ein Hydrophon den Wasserschall in eine dem Schalldruck entsprechende elektrische Größe. Bei Einsatz unter Wasser wird insbesondere ein Frequenzbereich zwischen ca. 10 Hz und 1 MHz verwendet.
[24] Ein „akustisches Wandlerelement" ist insbesondere ein Bauelement eines Schallwandlers oder eines Hydrophons, welches akustische Signale als Schallwechseldrücke in elektrische Spannung umwandelt oder umgekehrt elektrische Spannung in akustische Signale umwandelt. Insbesondere im Ultraschallbereich unter Wasser werden heutzutage als akustisches Wandlerelement Piezowandler eingesetzt. Neben piezoelektrischen Keramiken sind auch Piezoelemente aus Kunststoff bekannt, insbesondere wird Polyvinylidenfluorid (PVDF) in Hydrophonen eingesetzt.
[25] Ein „Federelement" ist insbesondere ein Bauteil und/oder ein Material, welches unter Belastung (Zug oder Druck) nachgibt und nach Entlastung in die ursprüngliche Form zurückkehrt, sich also, im Idealfall, elastisch rückstellend verhält. Das Federelement weist insbesondere eine hohe Elastizität und eine geringe Masse auf.
[26] „Elastisch" in diesem Sinne bedeutet insbesondere, dass sich das Federelement oder ein anderes elastisches Material bei einem einwirkenden Druck verformt, sodass dieses eine andere Form als vor der Druckeinwirkung einnimmt. Diese Verformung ist im Wesentlichen reversibel und nach Ende der einwirkenden Kraft-/Druckbeanspruchung nimmt das Federelement oder das andere Material wieder seine ursprüngliche Form ein. Mithin wird ein Schalldruck in eine mechanische Verformung überführt.
[27] Unter einer „Verfüllmasse" wird insbesondere eine Masse zum Verfüllen des Raumes zwischen dem akustischen Wandlerelement und dem Wandlerträger sowie den weiteren Bauteilen des Schallwandlers verstanden. Hierbei kann es sich um eine Kunststoffmasse und/oder Kork und/oder einem anderen Verfüllmaterial handeln. Als Kunststoff kann insbesondere weiches Polyurethan oder Polyoxymethylen eingesetzt werden. Als „weich" wird hier Material mit einer Härte von 40shore A bis 60shore A und/oder einem Elastizitätsmodul zwischen 5MPa und 250MPa verstanden. Die Härte ist entsprechend der Masse des Systems und dem Einsatzfrequenzbereich zu wählen. Die Verfüllmasse hat insbesondere die Aufgabe, die Bauteile eines Schallwandlers zu verkleben und dadurch Stabilität zu gewährleisten. Zudem kann die Verfüllmasse insbesondere auch elastisch und schalldämpfend wirken. Zudem verhindert die Verfüllmasse, dass Meerwasser in den Schallwandler eindringt und insbesondere korrosive Schäden verursacht.
[28] Ein „Wandlerträger" steht insbesondere in Verbindung zu dem akustischen Wandlerelement und/oder umschließt zumindest teilweise das akustische Wandlerelement. Der Wandlerträger ist insbesondere in Schalldruckrichtung hinter und/oder neben dem akustischen Wandlerelement angeordnet. Der Wandlerträger ist insbesondere elastisch ausgestaltet .
[29] Unter einer „Masse" wird insbesondere die Masse eines Schwingsystems verstanden, welche starr und elastizitätsfrei ist. Die Masse wird insbesondere in sich durch ein Schallfeld zur Schwingung angeregt und erzeugt ein elektrisches Nutzschallsignal und/oder als Sender einen Schallfeldabgabe .
[30] Unter „Schalldruckrichtung" wird vorliegend die Richtung verstanden, aus welcher der Schalldruck mit der höchsten Intensität von einer Schallquelle auf den Schallwandler auftrifft. Bei einem Empfänger ist die Schalldruckrichtung insbesondere identisch mit der Hauptempfangsrichtung. Bei einem Sender ist die Schalldruckrichtung insbesondere entgegengesetzt zur Hauptsenderichtung . [31] Ein „Schwingsystem" ist insbesondere die Anordnung des akustischen Wandlerelementes und weiterer Bauteile des Schallwandlers zur akustisch-mechanischen und/oder mechanisch-akustischen Umwandlung. Im Schwingsystem wird insbesondere das Feder-Masse-Prinzip genutzt.
[32] Die „Empfindlichkeit" eines Schallwandlers ist insbesondere ein Maß der erzeugten elektrischen Spannung bezogen auf den einwirkenden Schalldruck bei einer bestimmten Frequenz bei einem Schallempfänger oder ein Maß für die angelegte Spannung bezogen auf den erzeugten Schalldruck bei einer bestimmten Frequenz bei einem Schallsender. Die Empfindlichkeit lässt sich insbesondere auch als Übertragungsfaktor angeben, bei dem die Ausgangsspannung (als LeerlaufSpannung) im Verhältnis zum einfallenden Schalldruck für einen Empfänger angegeben.
[33] In einer weiteren Ausführungsform des Schallwandlers ist in der Schalldruckrichtung hinter dem akustischen Wandlerelement eine mechanisch direkt gekoppelte Impedanzmasse angeordnet, wobei in der Schalldruckrichtung hinter der Impedanzmasse das erste Federelement und anschließend der Wandlerträger angeordnet sind.
[34] Durch die direkte mechanische Kopplung einer Impedanzmasse an das akustische Wandlerelement kann das Schwingsystem gezielt eingestellt werden.
[35] Insbesondere kann durch diese direkte mechanische Kopplung eine Schalldruckerhöhung und somit eine Verstärkung erzielt werden. [36] Durch das lokale Einbringen der Impedanzmasse kann die akustische Empfindlichkeit des akustischen Wandlerelementes (als Empfänger) und/oder die abgestrahlte Schallenergie (als Sender) durch Schalldruckerhöhung vergrößert werden.
[37] Auch kann durch die Anordnung des ersten Federelementes und des anschließenden Wandlerträgers hinter der Impedanzmasse ein Impedanzsprung und somit eine Schalldämmung, insbesondere vor dem nachgeschalteten akustischem Absorber, erreicht werden.
[38] Somit kann die akustische Wirksamkeit der Anordnung durch eine zusätzliche Anbringung einer elastisch gelagerten Impedanzmasse erhöht werden. Die Wirksamkeit des Schwingsystems kann durch Wahl und Anordnung der Impedanzmasse und/oder des Federelements und/oder der Federsteifigkeit für den gewählten Frequenzbereich optimiert werden.
[39] Unter einer „Impedanzmasse" wird insbesondere eine Masse aus einem spezifisch schweren Material im Vergleich zum umgebenen Material insbesondere dem umgebenden akustischen Wandlerelement, der Verfüllmasse und/oder dem Federelement, verstanden, wodurch ein Sprung der akustischen Impedanz auftritt. Durch die Impedanzmasse erfolgt insbesondere eine Reflektion und/oder eine Verzögerung des auftreffenden Schall (druck) s statt, sodass auf der Seite des auftreffenden Schall (druck) s eine Schalldruckerhöhung auftritt.
[40] Dagegen tritt insbesondere durch den Impedanzsprung bei Übergang auf ein spezifisch leichteres Material hinter der Impedanzmasse eine Schalldruckdämpfung statt. Als Impedanzmasse kann beispielsweise Messing mit einer Dichte von ca. 8,41g/cm3 bis 8,86g/cm3 für eine größere Schalldruckerhöhung oder Aluminium mit einer Dichte von ca. 2,7g/cm3 für eine geringere Schalldruckerhöhung eingesetzt werden .
[41] Eine Impedanzmasse kann in Schalldruckrichtung vor und/oder hinter dem akustischen Wandlerelement eingesetzt werden .
[42] Um das Schwingsystem weiter einzustellen sowie die Schalldämpfung und die schwingungstechnische Entkopplung weiter zu verbessern, ist in der Schalldruckrichtung vor und/oder hinter dem akustischen Wandlerelement eine zweite Masse angeordnet, wobei zwischen der zweiten Masse und dem akustischem Wandlerelement ein zweites Federelement angeordnet ist.
[43] Durch das zusätzliche Anbringen einer zweiten elastisch gelagerten Masse wird die akustische Wirksamkeit der Anordnung weiter erhöht.
[44] Zudem kann durch Wahl und Anordnung der zweiten Masse zum akustischen Wandlerelement als erste Masse die Wirksamkeit des Systems für den gewählten Frequenzbereich weiter optimiert werden. Die Wahl der Massen wie auch der Federsteifigkeiten ergibt sich aus dem gewünschten Frequenzeinsät zbereich .
[45] Das Einbringen einer zweiten Masse vor dem akustischen Wandlerelement ist insbesondere zur Kompensation gegen hohen hydrostatischen Druck und hohen Schalldruck vorteilhaft .
[46] Somit ist diese Anordnung bei einer Schallschockdruckwelle vorteilhaft, da die Schallschockdruckwelle mit hoher Intensität zunächst auf die vorgelagerte zweite Masse trifft. Durch die vorgelagerte und elastisch angeordnete zweite Masse tritt eine Schockdämpfung des Schalldrucks auf.
[47] Aus dieser Anordnung ergibt sich der Vorteil, dass zwei Resonanz zustände (Zweimassenschwinger) des akustischen Wandlerelementes genutzt werden können, um einerseits die akustische Wirksamkeit zu erhöhen und gleichzeitig eine direkte Schockdruckbeanspruchung auf das akustische Wandlerelement zu reduzieren.
[48] Dieser „Mehrmassenschwinger" kann durch Wahl von Materialparametern wie Masse (spezifische Dichte, Abmessung, akustische Impedanzeigenschaften) und Wahl der Federsteifigkeiten der Federelemente auf den jeweiligen Einsatzfall und den geforderten Frequenzbereich abgestimmt werden .
[49] Sowohl bei Vor- als auch bei Nachschaltung einer zweiten Masse wird durch das Einbringen eines zweiten Federelements die Elastizität des Gesamtsystems erhöht, sodass die Schalldämpfung und die schwingungstechnische Entkopplung verbessert werden.
[50] Die „zweite Masse" entspricht in ihren Eigenschaften weitgehend der oben beschriebenen Masse. [51] Das „zweite Federelement" entspricht in seinem Aufbau und in seinen Eigenschaften insbesondere dem oben beschriebenen ersten Federelement.
[52] In einer weiteren Ausführungsform des Schallwandlers sind die Impedanzmasse und/oder die zweite Masse größer als die erste Masse des akustischen Wandlerelementes.
[53] Dadurch tritt einerseits ein stärkerer Impedanzsprung zwischen dem akustischen Wandlerelement und der Impedanzmasse sowie der Impedanzmasse und dem Federelement sowie der zweiten Masse und dem Federelement auf.
[54] Mithin wird andererseits durch die größere Masse durch Reflektion und/oder Verzögerung der auftreffende Schalldruck erhöht.
[55] Somit kann auf der Vorderseite der Schalldruck durch die größere Masse erhöht werden, während in Schalldruckrichtung hinter der Impedanzmasse und/oder der zweiten Masse aufgrund des Impedanzsprunges eine Schalldruckdämpfung erfolgt.
[56] Zudem wird dadurch sichergestellt, dass der größere Betrag der Schwingungsenergie in der kleineren Masse des akustischen Wandlerelementes besteht, jedoch gleichzeitig durch die Impedanzmasse und/oder die zweite Masse eine Schalldruckerhöhung und/oder Schalldämpfung erzielt wird.
[57] Um ein akustisches Signal in ein elektrisches Signal umzuwandeln und/oder ein elektrisches Signal in ein akustisches Signal umzuwandeln, weist das akustische Wandlerelement eine Piezo-Keramik und/oder eine Piezokomposit-Keramik auf.
[58] Unter einer „Piezo-Keramik" und/oder einer „Piezokomposit-Keramik" werden insbesondere eine
Vollkeramik oder ein Verbundwerkstoff als Wandlerelement verstanden. Während eine Piezokeramik eine Vollkeramik ist, besteht eine Piezokomposit-Keramik aus einem
Verbundwerkstoff, welcher insbesondere piezoelektrische, keramische Filamente und eine Verfüllmasse aufweist.
[59] Beide Keramiken wirken als Piezowandler und erzeugen beim Einwirken eines mechanischen Drucks eine elektrische Spannung oder führen bei Anlegen einer elektrischen Spannung eine mechanische Bewegung aus.
[60] Die keramischen Filamente in der Piezokomposit-Keramik sind insbesondere dünne und/oder fadenförmige Strukturen. Diese können insbesondere die Formen von Stäbchen, Zylindern, Rohren und/oder Platten annehmen.
[61] Bei Auftreffen und/oder Aufprägen eines Schalldrucks werden die keramischen Filamente elastisch verformt, wobei eine Änderung der elektrischen Polarisation erfolgt und somit eine elektrische Spannung am keramischen Feststoff erzeugt wird. Somit ist der Schallwandler hier als Schallempfänger ausgebildet.
[62] Die Piezokeramik und/oder Piezokomposit-Keramik sind üblicherweise mit zwei leitenden Schichten ausgeführt, worüber eine Spannung aufgeprägt oder abgeführt wird. Die Dichte von Piezokeramik liegt bei ca. 7,7g/cm3, während die Dichte von Piezokomposit-Keramik niedriger liegt und vom Anteil der keramischen Filamente und der Verfüllmasse abhängt .
[63] In einer weiteren Ausführungsform des Schallwandlers weist oder weisen das erste Federelement und/oder das zweite Federelement ein Elastomer auf und/oder weist der Wandlerträger einen Faserverbundwerkstoff auf.
[64] Durch diese Materialwahl kann eine elastische Anordnung des akustischen Wandlerelementes und/oder der Impedanzmasse und/oder der zweiten Masse erfolgen.
[65] Dadurch können das Schwingsystem und die akustischen Eigenschaften insbesondere die Empfindlichkeit des Schallwandlers für einen bestimmten Frequenzbereich optimal eingestellt werden.
[66] Auch können dadurch die Schwingungseigenschaften des Systems, die Dämpfungseigenschaften und die akustische Entkopplung weiter verbessert werden.
[67] Ein „Elastomer" ist insbesondere ein formfester, aber elastisch verformbarer Kunststoff. Elastomere können sich bei Zug- und Druckbelastung elastisch verformen, finden anschließend wieder in ihre ursprüngliche Form zurück. Als Elastomer kann insbesondere Gummi und/oder Polyurethan eingesetzt werden. Neben schalldämpfenden Eigenschaften kann ein Elastomer auch isolierende Eigenschaften aufweisen . [68] Ein „Faserverbundswerkstoff" ist insbesondere ein aus üblicherweise zwei Hauptkomponenten bestehender Mehrphasen- und/oder Mischwerkstoff, wobei die eine Komponente eine Matrix und die andere verstärkende Fasern sind.
[69] Eine „Faser" ist insbesondere ein im Verhältnis zu seiner Länge dünnes und flexibles Gebilde, welches aus einem Faserstoff besteht. Vorliegend ist das Verhältnis von Länge zu Durchmesser mindestens 3:1 oder bevorzugt mindestens 10:1. Insbesondere haben Fasern ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 1.000:1. Durch das Längen- Durchmesser-Verhältnis verleihen die Fasern dem Werkstoff die nötige reversible Flexibilität. Als Fasern können insbesondere Glasfasern und/oder Kohlefasern eingesetzt werden. Als Kunststoffmatrix wird duroplastischer Kunststoff wie z. B. Polyesterharz und/oder Epoxidharz und/oder thermoplastische Kunststoffe wie z. B. Polyamid eingesetzt .
[70] Besonders vorteilhaft ist, dass durch die Wahl und Anzahl des Fasermaterials wie auch des Matrixmaterials die erforderlichen Materialeigenschaften und somit das elastische Verhalten des Wandlerträgers eingestellt werden kann .
[71] Zusätzlich ist das Korrosionsverhalten von faserverstärktem Kunststoff im Meerwasser vorteilhaft.
[72] In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Wandlervorrichtung mit einem zuvor beschriebenen Schallwandler . [73] Dadurch können mehrere Schallwandler parallel und/oder in Reihe angeordnet und auf verschiedene Frequenzbereiche abgestimmt werden. Somit kann die Wandlervorrichtung nach den Bedürfnissen des Benutzers ausgeführt werden, insbesondere kann die Wandlervorrichtung verschiedene Schallwandler zum Senden und/oder Empfangen aufweisen.
[74] Insbesondere können auch mehrere Schallwandler mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten und unterschiedlichen Frequenzbereichen in der Wandlervorrichtung senden und/oder empfangen .
[75] In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Sonar zum Senden und/oder zum Empfangen von akustischen Unterwassersignalen, wobei das Sonar ein Schallwandler oder mehrere Schallwandler wie zuvor beschrieben oder eine Wandlervorrichtung oder mehrere Wandlervorrichtungen wie zuvor beschrieben aufweist.
[76] Unter „Sonar" wird ein System zur Ortung von Gegenständen in Raum und unter Wasser mittels empfangener Schallimpulse verstanden. Dabei kann es sich um ein aktives Sonar handeln, welches selbst ein Signal ausstrahlt, oder um ein passives Sonar, welches nur ausgestrahlte Schallimpulse empfängt. Ebenso kann es sich hierbei um ein bi- oder multistatisches Sonar handeln, welches gleichzeitig auf verschiedenen Plattformen senden und empfangen kann.
[77] Diese Schallwandler und/oder Wandlervorrichtung sind insbesondere für ein Sonar vorteilhaft, da eine Ortung von unbekannten Objekten mit hoher Empfindlichkeit und bei unterschiedlichen Frequenzen erfolgen kann.
[78] Zudem ist eine Schalldämpfung insbesondere bei Schallschockdruckwellen notwendig, wie diese beispielsweise bei einer nah gelegenen Explosion auftreten. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der akustische Absorber des Sonars intakt bleibt.
[79] In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Wasserfahrzeug, insbesondere ein U-Boot, welches ein Sonar wie zuvor beschrieben aufweist.
[80] Insbesondere für ein U-Boot ist es notwendig, dass die Ortung, Navigation und Kommunikation mit hohen Empfindlichkeiten und unterschiedlichen, weiten
Frequenzbereichen des Sonars erfolgen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da ein U-Boot unbekannte Schallquellen unter Wasser detektieren und identifizieren sowie mögliche Gefahren erkennen muss.
[81] Des Weiteren ist es auch hier vorteilhaft, dass der akustische Absorber des Sonars nicht durch eine Schallschockdruckwelle zerstört wird, da ansonsten oben genannte Funktionen nicht mehr bestehen und das U-Boot gefährdet wird.
[82] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine stark schematische Schnittdarstellung eines Schallsenders mit einer nachfolgenden Gummischicht und einem Wandlerträger sowie das zugehörige Masse-Feder-Schema,
Figur 2 eine stark schematische Schnittdarstellung eines Hydrophons mit einer piezoelektrischen Keramik, einem Messing-Block und einer Gummischicht sowie das zugehörige Masse- Feder-Schema,
Figur 3 einen schematischen, halbseitigen Schnitt durch ein aktives Bugsonar mit einer beispielhaft gezeigten Piezokomposit-
Keramik, einem nachgeschalteten Messing- Block und zwei Gummischichten sowie das dazugehörige Masse-Feder-Schema und
Figur 4 ein schematischen, halbseitigen Schnitt durch ein aktives Bugsonar mit beispielhaft gezeigter Piezokomposit-Keramik mit einem vorgelagerten Messing-Block und zwei Gummischichten sowie das zugehörige Masse- Feder-Schema .
[83] Ein Schallsender 101 weist eine piezoelektrische Keramik 105 auf, welche eine vordere Kupferschicht 106 und eine hintere Kupferschicht 107 aufweist. In Schalldruckrichtung 102 folgt hinter der piezoelektrischen Keramik 105 eine Gummischicht 108, welche direkt auf einem GFK-Träger 103 aufsitzt. Seitlich von der piezoelektrischen Keramik 105 und der Gummischicht 108 ist eine PU-Masse 111 angeordnet, welche die piezoelektrische Keramik 105 und die Gummischicht 108 mit dem GFK-Träger 103 verbindet. In Schalldruckrichtung 102 hinter dem GFK-Träger 103 ist ein PU-Hochfrequenz-Absorber 104 angeordnet.
[84] Die piezoelektrische Keramik 105 entspricht einer ersten Masse 120. Die erste Masse 120 ist direkt mit der Gummischicht 108 verbunden, wobei die Gummischicht 108 einer Feder 123 entspricht. Auf der der Schalldruckrichtung
102 abgewandten Seite, ist die Feder 123 mit dem GFK-Träger
103 als elastische Halterung 125 verbunden. Die dünne vordere Kupferschicht 106 und hintere Kupferschicht 107 sind hierbei der ersten Masse 120 zugeordnet.
[85] Der Schallsender 101 sendet ein akustisches Signal entgegen der Schalldruckrichtung 102 aus. Dazu wird eine Spannung zwischen der vorderen KupferSchicht 106 und der hinteren Kupferschicht 107 aufgeprägt, wodurch die piezoelektrische Keramik 105 sich ausdehnt und mechanisch bewegt. Der Bewegungsdruck wird als Schalldruck in das umgebende Wasser abgegeben. Hierbei wird eine Frequenz von 150kHz verwendet, welche mit einem hohen Sendemaß ausgestrahlt wird.
[86] Dies ist möglich, da die piezoelektrische Keramik 105 als Masse 120 ausgeführt ist und durch die in Schalldruckrichtung 102 folgende Gummischicht 108 und den GFK-Träger 103 elastisch angeordnet sind. Somit stellt der Schallwandler ein einfach elastisch gekoppeltes System dar.
[87] In einem alternativen Ausführungsbeispiel weist ein Hydrophon 201 als Empfänger eine piezoelektrische Keramik 205 auf, welche in Schalldruckrichtung 202 zunächst eine vordere Kupferschicht 206 und eine hintere Kupferschicht 207 aufweist. Anschließend folgt in Schalldruckrichtung 202 ein Messing-Block 209 sowie eine Gummischicht 208, welche direkt auf dem GFK-Träger 203 aufsitzt. Seitlich sind die piezoelektrische Keramik 205, der Messing-Block 209 und die Gummischicht 208 über die PU-Masse 211 mit dem GFK-Träger 203 verbunden. In Schalldruckrichtung 202 hinter dem GFK- Träger 203 ist der PU-Hochfrequenz-Absorber 204 angeordnet.
[88] Dabei entspricht die piezoelektrische Keramik 205 der ersten Masse 220, welche direkt mechanisch mit einer Impedanzmasse 221 verbunden ist. Die Impedanzmasse 221 ist durch den Messing-Block 209 ausgeführt. Die Gummischicht
208 entspricht einer Feder 223, welche die Impedanzmasse 221 mit einer elastischen Halterung 225 verbindet, wobei die elastischen Halterung 225 als GFK-Träger 203 ausgeführt ist .
[89] Aufgrund der Massenverhältnisse der piezoelektrischen Keramik 205 und des GFK-Trägers 203 ist ein Messing-Block
209 als Zusatz- und Impedanzmasse mit der piezoelektrischen Keramik 205 verbunden und diese sind elastisch auf den ebenfalls elastischen GFK-Träger 203 angeordnet.
[90] Durch die Massen und die Federsteifigkeit wird insbesondere der Frequenzeinsatzbereich definiert.
[91] Da der Messing-Block 209 eine höhere spezifische Masse als die piezoelektrische Keramik 205 aufweist, tritt ein Sprung der akustischen Impedanz auf. Durch den Messing- Block 209 findet eine Reflektion und Verzögerung des auftreffenden Schalldrucks statt, sodass auf der Seite des auftreffenden Schalldrucks eine Schalldruckerhöhung auftritt .
[92] Zum anderen findet durch den Impedanzsprung beim Übergang vom Messing-Block 209 auf das spezifisch leichtere Material der Gummischicht 208 eine Schalldruckdämpfung statt, sodass der in Schalldruckrichtung 202 dem GFK-Träger 203 nachgeschaltete PU-Hochfrequenz-Absorber auch bei Auftreffen einer Schallschockdruckwelle intakt bleibt.
[93] In einem alternativen Ausführungsbeispiel weist ein aktives Bugsonars 301 eine Vielzahl von Piezokomposit- Keramiken 305 auf, wobei hier beispielhaft ein Schallwandlersegment beschrieben wird.
[94] In Schalldruckrichtung 302 folgt zunächst ein Kupfergitter 306 als leitende Schicht, eine Piezokomposit- Keramik 305, eine Gummischicht 308, ein nachgeschalteter Messing-Block 309 und eine Gummischicht 310. Seitlich ist eine PU-Masse 311 angeordnet, welche dieses
Schallwandlersegment mit dem nächsten, nicht gezeigten Segment, verbindet.
[95] Die Gummischicht 310 verbindet diese Anordnung mit dem Schwingträger 303, welcher halbkreisförmig ausgebildet ist (hier ist nur eine Hälfte des Halbkreises gezeigt) und sowohl in Schalldruckrichtung 302 als auch quer zur Schalldruckrichtung 302 schwingen kann. Die Gummischicht 308 hat hier sowohl die Aufgabe der Dämpfung als auch der Isolation, während die Gummischicht 310 zur Dämpfung und akustischen Entkopplung dient. [96] Die Piezokomposit-Keramik 305 entspricht einer ersten Masse 320. Die Gummischicht 308 entspricht einer zweiten Feder 324 und der Messing-Block 309 einer zweiten Masse 321. Die erste Masse 320 ist über die zweite Feder 324 mit der zweiten Masse 321 verbunden. Die zweite Masse 321 ist wiederrum über eine erste Feder 323, welche durch die Gummischicht 310 ausgeführt ist, mit einer elastischen Halterung 325 verbunden, wobei letztere durch den Schwingträger 303 ausgeführt ist.
[97] In dieser Alternative ist der Messing-Block 309 als zusätzliche zweite Masse 321 durch die Gummischichten 308 und die Gummischicht 310 entkoppelt hinter der piezoelektrischen-Keramik 305 in der Schalldruckrichtung 302 angeordnet.
[98] Hierbei ist dieses System wiederum elastisch gelagert auf dem Schwingträger 303 angeordnet. Dadurch werden zwei Resonanz zustände (Zweimassenschwinger) der piezoelektrischen Keramik 305 genutzt, um einerseits die akustische Wirksamkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Schallschockwellenbeanspruchung zu reduzieren.
[99] In Schalldruckrichtung 302 tritt durch eine Explosion 50m vor dem aktiven Bugsonar 301 eine
Schallschockdruckwelle auf. Durch die doppelte, elastische Anordnung der Piezokomposit-Keramik 305 über die Gummischichten 308 und 310 sowie durch den Impedanzsprung von dem Messing-Block 309 zu der Gummischicht 310 tritt eine Schalldämpfung auf. Dadurch und durch die weitere elastische Auslegung des Schwingträgers 303 wird die Schallschockdruckbeanspruchung reduziert und der Druck, welcher vom Schwingträger 303 weitergegeben wird, soweit reduziert, dass ein nachgelagerter akustischer Absorber (nicht dargestellt) intakt bleibt.
[100] In einem alternativen Ausführungsbeispiel weist ein aktives Bugsonar 401 eine Mehrzahl von Piezokomposit- Keramiken auf, wobei beispielhaft nur eine Piezokomposit- Keramik 405 betrachtet wird.
[101] In Schalldruckrichtung 402 trifft ein Schalldruck zunächst auf einen Messing-Block 409, gefolgt von einer Gummischicht 408, der Piezokomposit-Keramik 405 und einer nachfolgenden Gummischicht 410.
[102] Die Gummischicht 410 verbindet diese
Wandleranordnung mit dem Schwingträger 403, welcher in Schalldruckrichtung 402 und quer zur Schalldruckrichtung bei Beanspruchung schwingt.
[103] Der Messingblock 409 als zweite Masse 421 ist über die Gummischicht 408 als zweite Feder 424 mit der Piezokomposit-Keramik 405 als erste Masse 420 verbunden.
[104] Die Piezokomposit-Keramik 405 als erste Masse 420 ist wiederum über die Gummischicht 410 als erste Feder 423 mit dem Schwingträger 403 als elastische Halterung 425 verbunden .
[105] Aufgrund des Frequenzeinsatzbereiches und der
Masse der Piezokomposit-Keramik 405 ist in dieser Alternative der Messing-Block 409 als Zusatzmasse elastisch vor der Piezokomposit-Keramik 405 gelagert.
[106] Die Piezokomposit-Keramik 405 ist wiederum auf der Rückseite elastisch auf dem Schwingträger 403 angeordnet. Dadurch besteht auch in dieser Alternative ein Mehrmassenschwinger, welcher durch die Wahl der Materialparameter der ersten und der zweiten Masse 420 und 421 und der Federsteifigkeiten der Gummischichten 408 und 410 auf den Einsatzfall und den geforderten Frequenzbereich abgestimmt ist.
[107] Die Vorschaltung der zweiten Masse 421 ist für folgenden Einsatzfall vorteilhaft, bei dem in unmittelbarer Umgebung des aktiven Bugsonars 401 im geringen Abstand von 20m eine Explosion auftritt und eine sehr starke Schallschockdruckwelle zunächst auf den Messing-Block 409 als zweite Masse 421 trifft. Durch den Impedanzsprung vom Messing-Block 409 auf die elastische Gummischicht 408 findet eine Schalldruckdämpfung statt, bevor der Schalldruck weiter auf die in Schalldruckrichtung 402 nachfolgende Piezokomposit-Keramik 405 auftrifft. Dadurch wird eine zu hohe Beanspruchung der Piezokomposit-Keramik 405 bei Auftreffen der Schallschockdruckwelle auf das aktive Bugsonar 401 vermieden.
[108] Durch die nachfolgende elastische Anordnung der
Piezokomposit-Keramik 405 auf der Rückseite über die Gummischicht 410 und den elastischen Schwingträger 403 wird auch eine Zerstörung des nicht gezeigten nachgeschalteten akustischen Absorbers vermieden. Bezugs zeichenliste
101 Schallsender
102 Schalldruckrichtung
103 GFK-Träger
104 PU-Hochfrequenz-Absorber
105 Piezoelektrische Keramik
106 vordere Kupferschicht
107 hintere Kupferschicht
108 Gummischicht
111 PU-Masse
120 Masse 1
123 Feder
125 elastische Halterung
201 Hydrophon (Empfänger)
202 Schalldruckrichtung
203 GFK-Träger
204 PU-Hochfrequenz-Absorber
205 Piezoelektrische Keramik
206 vordere Kupferschicht
207 hintere Kupferschicht
208 Gummischicht
209 Messing-Block
211 PU-Masse
220 Masse 1
221 Impedanzmasse
223 Feder
225 elastische Halterung
301 aktives Bugsonar
302 Schalldruckrichtung 303 Schwingträger
305 Piezokomposit-Keramik
306 Kupfergitter
308 Gummischicht
309 Messing-Block
310 Gummischicht
311 PU-Masse
320 erste Masse
321 zweite Masse
323 erste Feder
324 zweite Feder
325 elastische Halterung
401 aktives Bugsonar
402 Schalldruckrichtung
403 Schwingträger
405 Piezokomposit-Keramik
408 Gummischicht
409 Messing-Block
410 Gummischicht
411 PU-Masse
420 erste Masse
421 zweite Masse
423 erste Feder
424 zweite Feder
425 elastische Halterung

Claims

Patentansprüche :
1. Schallwandler (101, 201) zum Senden und/oder zum Empfangen von akustischen Unterwassersignalen, welcher ein akustisches Wandlerelement (105, 205, 305, 405), mindestens ein erstes Federelement (123, 223, 323, 423), eine Verfüllmasse (111, 211, 311, 411) und einen Wandlerträger (103, 203, 303, 403) aufweist, wobei dem akustischen Wandlerelement das mindestens eine erste Federelement zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das akustische Wandlerelement als eine erste Masse (120, 220, 320, 420) ausgebildet ist und in einer Schalldruckrichtung (102, 202, 302, 402) hinter dem akustischen Wandlerelement das erste Federelement und anschließend der Wandlerträger angeordnet sind, sodass ein Schwingsystem eingestellt und somit eine akustische Empfindlichkeit des Schallwandlers verbessert ist.
2. Schallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schalldruckrichtung hinter dem akustischen Wandlerelement eine mechanisch direkt gekoppelte Impedanzmasse (209, 221) angeordnet ist, wobei in der Schalldruckrichtung hinter der Impedanzmasse das erste Federelement und anschließend der Wandlerträger angeordnet sind.
3. Schallwandler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schalldruckrichtung vor und/oder hinter dem akustischen Wandlerelement eine zweite Masse (309, 321, 409, 421 ) angeordnet ist, wobei zwischen der zweiten Masse und dem akustischen Wandlerelement ein zweites Federelement (308, 324, 408, 424) angeordnet ist.
4. Schallwandler nach einem der Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzmasse und/oder die zweite Masse größer ist als die erste Masse des akustischen Wandlerelementes.
5. Schallwandler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das akustische Wandlerelement eine Piezo-Keramik (105, 205) und/oder eine Piezokomposit-Keramik (305, 405) aufweist.
6. Schallwandler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement und/oder das zweite Federelement ein Elastomer aufweist oder aufweisen und/oder der Wandlerträger einen Faserverbundwerkstoff aufweist.
7. Wandlervorrichtung mit einem Schallwandler nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6.
8. Sonar (301, 401) zum Senden und/oder zum Empfangen von akustischen Unterwassersignalen, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonar einen Schallwandler oder mehrere Schallwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder eine Wandlervorrichtung oder mehrere Wandlervorrichtungen nach Anspruch 7 aufweist.
9. Wasserfahrzeug, insbesondere ein U-Boot, welches ein Sonar nach Anspruch 8 aufweist.
EP16707380.8A 2015-03-06 2016-02-03 Schallwandler zum senden und oder zum empfangen von akustischen unterwassersignalen, wandlervorrichtung, sonar und wasserfahrzeug Active EP3266019B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015103295.3A DE102015103295A1 (de) 2015-03-06 2015-03-06 Schallwandler zum Senden und/oder zum Empfangen von akustischen Unterwassersignalen, Wandlervorrichtung, Sonar und Wasserfahrzeug
PCT/DE2016/100048 WO2016141914A1 (de) 2015-03-06 2016-02-03 Schallwandler zum senden und oder zum empfangen von akustischen unterwassersignalen, wandlervorrichtung, sonar und wasserfahrzeug

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP3266019A1 true EP3266019A1 (de) 2018-01-10
EP3266019B1 EP3266019B1 (de) 2023-06-07

Family

ID=55450926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP16707380.8A Active EP3266019B1 (de) 2015-03-06 2016-02-03 Schallwandler zum senden und oder zum empfangen von akustischen unterwassersignalen, wandlervorrichtung, sonar und wasserfahrzeug

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3266019B1 (de)
DE (1) DE102015103295A1 (de)
IL (1) IL253960B (de)
WO (1) WO2016141914A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116331456B (zh) * 2023-03-17 2023-11-24 中国科学院声学研究所 一种用于无人潜航器的舷侧阵组件

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1902849C3 (de) * 1968-01-25 1978-06-29 Pioneer Electronic Corp., Tokio Mechanisch-elektrisch bzw. elektrisch-mechanischer Wandler
JPS6318800A (ja) * 1986-07-09 1988-01-26 Nec Corp 水中超音波トランスジユ−サ
DE3834669C2 (de) * 1988-10-12 1996-11-28 Stn Atlas Elektronik Gmbh Akustische Dämmungsvorrichtung für Seitenantennen bei Unterwasserfahrzeugen
JP4795748B2 (ja) * 2004-09-13 2011-10-19 株式会社デンソー 圧電アクチュエータ
DE102008064002A1 (de) * 2008-12-19 2010-06-24 Atlas Elektronik Gmbh Unterwasserantenne
US7905007B2 (en) * 2009-03-18 2011-03-15 General Electric Company Method for forming a matching layer structure of an acoustic stack
DE102009059902B3 (de) * 2009-12-21 2011-05-05 Atlas Elektronik Gmbh Reflektoreinrichtung zur Anbringung einer zu einer Unterwasserantenne zugehörigen Wandleranordnung an eine Bootswand
GB2486680A (en) * 2010-12-22 2012-06-27 Morgan Electro Ceramics Ltd Ultrasonic or acoustic transducer that supports two or more frequencies

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015103295A1 (de) 2016-09-08
WO2016141914A1 (de) 2016-09-15
EP3266019B1 (de) 2023-06-07
IL253960A0 (en) 2017-10-31
IL253960B (en) 2020-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1911530B1 (de) Ultraschallwandler mit akustischer Impedanzanpassung
EP2559024A2 (de) Verfahren zum ansteuern eines ultraschallsensors und ultraschallsensor
DE102006055168A1 (de) Hinderniserfassungsvorrichtung
DE112021002364T5 (de) Ultraschallsensor
EP3010653B1 (de) Elektroakustischer wandler
DE102009040264A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung oder zum Empfang von Ultraschallwellen sowie Ultraschallmessvorrichtung und Fahrzeug
EP3010651B1 (de) Umfeldsensiereinrichtung mit modularem ultraschallwandler, und kraftfahrzeug mit einer derartigen umfeldsensiereinrichtung
EP1340964A1 (de) Ultraschallwandleranordnung mit Ultraschallfilter
EP3183142A1 (de) Verkleidungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug, anordnung, kraftfahrzeug sowie herstellungsverfahren
DE102017209823A1 (de) Ultraschallsensor
EP3039448B1 (de) Sensoranordnung
EP3266019B1 (de) Schallwandler zum senden und oder zum empfangen von akustischen unterwassersignalen, wandlervorrichtung, sonar und wasserfahrzeug
EP0927987B1 (de) Schallwandlersystem
EP3280545A1 (de) Wandlereinrichtung, wandlervorrichtung, sonar und wasserfahrzeug
EP2737336A1 (de) Kapazitiver schallwandler mit faserverstärkung
EP3799966B1 (de) Akustischer wandler und verfahren zum erzeugen/empfangen einer akustischen welle
DE102013211630A1 (de) Elektroakustischer Wandler
WO2016141913A1 (de) Schallwandler zum empfangen von wasserschalldruckwellen, schallwandlervorrichtung und sonar
DE3401979C2 (de)
EP1033179B1 (de) Elektroakustische Wandleranordnung
DE102022202249A1 (de) Wasserschallempfangsanordnung
DE202019106292U1 (de) Objekterkennungssensor
EP1790420A2 (de) Vorrichtung zur Ermittlung und Überwachung des Füllstands eines Füllguts in einem Behälter gemäß der Laufzeitmessmethode
DE102011108444A1 (de) Ultraschallsensoranordnung für einen verdeckt an einem Straßenfahrzeug eingebauten Ultraschallwandler sowie Verfahren zu dessen Anbringung
DE102018205527A1 (de) Schallwandler

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20171006

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ATLAS ELEKTRONIK GMBH

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20210430

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: B06B 1/06 19680901ALN20230105BHEP

Ipc: B63G 8/39 19680901ALN20230105BHEP

Ipc: G10K 11/00 19680901AFI20230105BHEP

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: B06B 1/06 20060101ALN20230116BHEP

Ipc: B63G 8/39 20060101ALN20230116BHEP

Ipc: G10K 11/00 20060101AFI20230116BHEP

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: B06B 1/06 20060101ALN20230209BHEP

Ipc: B63G 8/39 20060101ALN20230209BHEP

Ipc: G10K 11/00 20060101AFI20230209BHEP

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20230224

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

Ref country code: AT

Ref legal event code: REF

Ref document number: 1577380

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20230615

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502016015815

Country of ref document: DE

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230530

REG Reference to a national code

Ref country code: LT

Ref legal event code: MG9D

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: MP

Effective date: 20230607

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230907

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230908

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20231007

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SM

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

Ref country code: RO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20231009

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20231007

Ref country code: EE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R097

Ref document number: 502016015815

Country of ref document: DE

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

26N No opposition filed

Effective date: 20240308

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20240203

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20240229

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20240203

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20240229

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20230607

REG Reference to a national code

Ref country code: BE

Ref legal event code: MM

Effective date: 20240229

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20240229

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20240203

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20240203

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20240229

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20250218

Year of fee payment: 10

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: MM01

Ref document number: 1577380

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20240203

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20240203

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20250221

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20250220

Year of fee payment: 10

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT; INVALID AB INITIO

Effective date: 20160203

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT; INVALID AB INITIO

Effective date: 20160203

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R081

Ref document number: 502016015815

Country of ref document: DE

Owner name: TKMS ATLAS ELEKTRONIK GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: ATLAS ELEKTRONIK GMBH, 28309 BREMEN, DE