[发明专利]超声转换器和用于制造超声转换器的方法

说明书

描述一种超声转换器(1)，所述超声转换器具有：容器(2)，所述容器具有开口、底部(3)和壁(4)。压电盘(5)在容器(2)内设置在也用作为膜片的底部(3)上。超声转换器(1)还具有盖(6)，所述盖封闭容器(2)。电子装置(7)集成在盖(6)中，所述电子装置电接触压电盘(5)并且设计用于控制和读取压电盘(5)。

技术领域

本发明涉及一种超声转换器和一种用于制造超声转换器的方法。

背景技术

超声转换器通常在不同的专业范围中用于距离测量。在发送运行中，在距离测量时由超声转换器发出超声信号作为短脉冲串，所述短脉冲串在其遇到物体或其他障碍物之后有时又反射回来。在接收运行中，探测所述反射回来的脉冲，由此能够确定渡越时间。因为超声波在空气中、但是也在水中以已知的声速传播，所以能够借助于渡越时间来计算距反射物体的距离。

所述技术在航运中例如长久以来作为声呐或回声探测器已知。沿主要水平方向的距离测量，即例如距其他船只的距离测量，称为声呐，而沿主要竖直方向的距离测量，例如用于测量水深或海底形貌的距离测量，称为回声探测器。较新的汽车例如在停车辅助系统中使用借助于超声的距离测量，所述距离测量在距附近物体的间距小时给驾驶员发送警报信号。超声转换器通常安置在保险杠中，所述保险杠提供相对多的空间用于装入超声转换器连同壳体和所需的电子装置。

新技术发展和应用，如无人机、吸尘机器人、割草机器人和自主机器人一般对适用于距离测量的超声转换器提出新的挑战。

因此，希望更紧凑和更鲁棒的超声转换器。

发明内容

本发明的目的是，提供更紧凑和更鲁棒的超声转换器。

当前目的通过根据权利要求1的超声转换器来实现。另外的有利的实施方案和潜在的设置方案从另外的权利要求中得出。

描述一种超声转换器，所述超声转换器具有容器，所述容器具有开口、底部和壁。压电盘在容器内设置在底部上，所述底部也用作为膜片。此外，超声转换器具有封闭容器的盖。在盖中集成有电子装置，所述电子装置电接触压电盘并且设计用于控制和读取压电盘。

电子装置集成在盖中使超声转换器特别紧凑，使得所述超声转换器能够在对于超声转换器提供小空间的应用中使用。越来越小的机器人，如无人机、吸尘机器人、割草机器人或例如在物流中或在工业生产中使用的机器人，对于各个构件提供小空间，因此存在对于更小的更紧凑的传感器和尤其对于超声转换器的强烈需求。借助电子装置集成在盖中，与常见的超声转换器相反，不需要将超声转换器安装到装有电子装置的外部壳体中。通过将发出声波的容器的功能与传感器壳体的功能相结合，与传统的将发出声波的容器装入传感器壳体中的超声转换器相反地，本发明的超声转换器能够实施得紧凑得多。此外，能够节省生产时的成本，因为不需要附加的电的和机械的接口，并且能够省去超声转换器和壳体的组装。

在发送运行中，压电盘能够经由由电子装置施加的交流电压被激励成脉冲式振动，所述脉冲式振动具有例如50kHz至100kHz的频率和预确定数量的周期。例如能够为8个周期。因为压电盘能够固定在底部处，所以底部能够作为膜片一起振动并且能够发出超声锥。如果超声锥遇到物体或其他障碍物，则超声锥能够有时又反射回来。反射的声脉冲又能够遇到底部或膜片并且能够不仅在底部中而且也在压电盘中引起具有与发出的声脉冲相同频率的机械偏转。压电盘的机械偏转能够引起所施加的电极处的电压变化，所述电压变化又能够由电子装置读取.从超声脉冲的确定的渡越时间和已知的声速能够计算距反射物体的距离。

在其上设置有压电盘的底部和盖之间能够设置有填满整个容器的衰减元件。衰减元件能够主要用于衰减从压电盘开始朝向盖的超声振动，然而也还能够附加地稳定容器。对于衰减元件的最重要的材料特性是衰减常数，所述衰减常数在50kHz和100kHz之间的典型超声频率下应尽可能大。合适的材料是橡胶或泡沫材料。由具有气体包封物的塑料，如例如硅树脂构成的泡沫材料尤其适合于衰减元件。其例如能够液态地添加到容器中，在那里硅树脂硬化并且形状配合地填满容器。