[发明专利]电声转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的电声转换器。

背景技术

US2010/0020646A1描述了一种超声转换器，所述超声转换器提供在转换器材料的振动表面(压电陶瓷)和在其中传输振动的介质之间的传输路径，其中提及具有基本上杆状的传输元件的所谓的λ/2谐振器(厚度振动器)，所述杆状的传输元件在形状、长度和横截面方面可变。然而，传输元件的优选的长度尤其相应于λ/4。传输元件的构型取决于在谐振频率时要实现的声学辐射特性。在一种实施方式中，传输元件集成在声转换器的保护壳体中。

US8,320,218B2从在US2010/0020646A1中所描述的具有前部和后部传输元件的压电超声转换器出发与泊车系统结合地描述了一种以遮盖的安装方式、例如在保险杠中的超声转换器。在此，前部的杆状的传输元件构造为连接元件，还包括一平板、例如材料面(保险杠、车门)的一部分，超声转换器遮盖地安装在所述平板上。所述平的区域是谐振结构的一部分并且通过电声转换器激励。此外，描述了遮盖地且保护地安装超声转换器的方法。

DE102009040264A1描述了一种长形的超声转换器，所述超声转换器如此与车辆的构件耦合，使得超声转换器的纵向轴线基本上与构件的表面垂直地耦合，其中为了在激活超声转换器时产生超声波引起构件的局部的厚度振动。因此，可以实现超声瓣的改善的辐射特性并且实现遮盖的安装。DE102009040264A1涉及一种长形的超声转换器，其具有比宽度尺寸更大的长度尺寸，所述超声转换器由多个片构造，可以构造为整体的压电陶瓷或者杆状的压电元件。

发明内容

本发明提出一种用于电声转换器的新式的构造，所述电声转换器尤其适于遮盖地安装，例如在车辆的挡板元件中。

本发明基于以下构思：创造一种电声转换器，所述电声转换器将厚度振动器和弯曲转换器的已知方案的特性和优点相互组合。因此，例如在弯曲转换器中压电元件的电接通装置可以容易地从外部接触。此外，相对于通常的(λ/2厚度振动器)，压电陶瓷材料不必须预先施加压力。这是有利的，因为压电陶瓷通常可以仅仅以小程度地承受拉应力(Zugbeanspruchung)，而不会损害。此外，在根据本发明的构造中，能够通过例如硅酮泡沫简单地实现振动从外部的衰减。为了调节谐振频率(工作频率)，不仅厚度振动器而且弯曲振动器的几何参数和材料参数可供使用。通过适合地选择参数，可以根据所期望的应用来选择例如相对于公差稳健的设计。

为此，根据本发明设置一种电声转换器，其包括壳体和振动结构。所述振动结构通过至少一个压电元件、膜片和声学传输器构造。在此，膜片尤其理解为板，所述板虽然与其面相比具有小的厚度并且因此可以实施在垂直于其表面的方向上的弯曲振动，然而具有一定的弯曲刚性。

根据本发明，膜片与压电元件连接，从而可以根据电声转换器的已知原理将机械振动从膜片传输到压电元件上并且产生相应的电信号。通过给压电元件施加相应的电信号产生传输到膜片上的机械振动。为此，设置有电用于接通压电元件的电极的连接机构。

声学传输器将振动传输给膜片或者从膜片传输振动。为此，声学传输器具有第一表面和与所述第一表面平行的第二表面，其中声学传输器的第一表面与膜片耦合，而声学传输器的第二表面适于发射和/或接收声波。在此，耦合理解为能够实现声波的传输的机械连接。

根据本发明设置，膜片构造为弯曲振动器而声学传输器构造为厚度振动器。声学传输器尤其构造为所谓的λ/2厚度振动器，其中λ相应于振动结构的厚度振动的波长并且取决于材料的声速和振动的频率。当通过激励产生的波长是λ/2的多倍时，传输器处于谐振中。

通过入射到声学传输器的第二表面上的声波，声学传输器根据本发明被激励成厚度振动，换言之，被激励成在纵向方向上的周期性的长度变化。因为声学传输器与膜片连接，所以所述厚度振动又引起膜片的弯曲振动。与膜片连接的压电元件将所述弯曲振动转换成电信号。为了产生声波，给压电元件施加相应的电信号。由此，膜片被激励成弯曲振动。所述弯曲振动产生声学传输器的相应的厚度振动并且声波由声学传输器的第二表面辐射。

因此，根据本发明的电声转换器可以用作周围环境检测系统中的传感器，如其在载客车辆或者机器人中所使用的那样。为了检测周围环境，可以发射超声信号，所述超声信号在周围环境中的对象上被反射。所反射回的回波信号可以由传感器接收并且由相应的电子器件以已知的方式进一步处理。因此，例如可以识别障碍物并且避免碰撞。

从属权利要求示出本发明的优选扩展方案。