[发明专利]在流体中操作的优化的机械共振器

权利要求书

1.一种设备，包括机械共振器(100)和声学容纳装置，所述声学容纳装置布置在所述机械共振器附近以用于反射由所述机械共振器发射的声能，

所述机械共振器(100)由厚度为T'的材料的平板制成，所述机械共振器包括实心共享部分(2')，所述实心共享部分(2')上嵌有两个相同的叉齿(1')，所述叉齿(1')各自是具有长度Lb'和宽度Wb'的平行六面体，所述长度Lb'沿平行于所述平板的纵向方向进行测量以及所述宽度Wb'沿平行于所述平板但垂直于所述纵向方向的横向方向进行测量，

两个叉齿(1')都平行布置并形成音叉，每个叉齿仅在其一端处嵌入所述实心共享部分(2')中，所述实心共享部分的质量包括于所述两个叉齿的质量的2至4倍之间，

所述叉齿(1')通过以频率f在所述平板的平面中弯曲具有共振模式，在所述频率f下，所述叉齿在流体中发射波长为λ的声波，所述叉齿上布置有电极，

每个叉齿的宽度Wb'包括于λ/4+nλ与3λ/4+nλ之间，n是正整数或零，

其中，所述共振模式是通过弯曲的基本模式，每个叉齿的长度Lb'与所述叉齿的宽度Wb'的比率包括于1.2与3.2之间，

所述设备的特征在于，所述声学容纳装置是在所述音叉的机械共振频率共振的声腔，所述声腔的声学共振模式具有节点和波腹，使得所述机械共振器的所述叉齿的两个内边缘面中的每个均位于中心波腹处，以及所述机械共振器的所述叉齿的两个外边缘面中的每个均位于与所述中心波腹相位相反的波腹处。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述宽度Wb'等于λ/2+nλ。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述共享部分(2')具有矩形平行六面体(22)的形状，所述矩形平行六面体的长度W'大于每个叉齿(1')的宽度Wb'的两倍，并且所述矩形平行六面体的高度(L22)大于每个叉齿的长度Lb'，并且在所述平行六面体(22)的两侧布置有两个等腰梯形(21，23)，所述等腰梯形(21，23)的大基部的长度等于所述共享部分的长度，所述两个叉齿(1')以距离Ws'平行布置，所述距离Ws'包括于所述板的厚度T'的0.5至2倍之间，所述两个叉齿(1')嵌入在第一等腰梯形(21)的小基部中，所述音叉叉齿的所述外边缘面与所述第一等腰梯形的小基部的端部重合，第二等腰梯形(23)的小基部支承将所述机械共振器连接至支承件的中间连接构件(24)，所述第二等腰梯形的小基部的长度小于所述叉齿中的一个的宽度Wb'的一半。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述电极布置在每个叉齿(1')和所述共享部分(2')的与所述平板的平面平行的面上，所述电极占据所述面的除了电极间绝缘区域之外的整个表面，所述电极间绝缘区域占据与所述平板的平面平行的面的总表面区域的不到20％。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，与所述平板的平面平行的同一面的所述电极包括：

Y形状的中央电极(41)，所述Y形状的中央电极具有两个对称臂，所述两个对称臂沿着所述两个叉齿(1')的彼此面对的所述内边缘面延伸，并且所述Y形状的中央电极具有连接所述中间连接构件(24)的中心点的尾部，

两个对称的外部电极(42)，所述外部电极各自覆盖与所述平板的平面平行的所述面的部分的至少25％，所述面的部分的至少25％作为所述共享部分(2')的一部分，所述外部电极各自位于与所述共享部分相对的横向区域中，并且所述外部电极各自连接所述中间连接构件的相应外部点，以及

两个对称的中间电极(51)，所述中间电极各自具有沿着所述叉齿中的一个的所述外边缘面延伸的臂、围绕与所述中间连接构件(24)相对的所述外部电极中的一个的端部的返回部分、以及连接所述中间连接构件的相应中间点的尾部，所述中间点位于所述中心点与所述外部点中的一个之间。