[发明专利]声变换器和用于运行声变换器的方法

说明书

声变换器（1）具有第一压电元件（3），所述第一压电元件具有第一外电极（14、15），用于从电信号中产生声音信号，或者反之亦然；并且具有至少一个第二外电极（16、17），所述第二外电极能够与第一外电极（14、15）分离地被操控，用以设定所述声变换器（1）的电声特性、诸如谐振频率、反谐振频率和/或品质因数。

技术领域

本发明涉及声变换器（英文：“Transducer（变换器）”）。这样的器件例如被构造用于从电信号中产生声音信号和/或反之亦然。它尤其可以是超声变换器，其中声音信号具有高于人类听力范围的频率。当今，这种声变换器被用于许多测量任务，尤其是用于测量距离。已知的应用示例是载客汽车中的停车辅助（Einparkhilfe），所述停车辅助当今绝大部分地通过利用后保险杠中的超声变换器测量渡越时间来进行。这样的应用在空气中的典型频率范围约从30 kHz伸展至100 kHz。

背景技术

声变换器是通常在其最低谐振频率下被运行的谐振器件。在大多数使用的渡越时间距离测量情况下，声变换器例如以由电路中的ASIC电操控的方式以其工作频率发出短声音脉冲串（Burst）。声音信号在对象处被反射回声变换器，所述声变换器现在接收所反射的声音信号，从中产生电接收信号，并且将该电接收信号输送给评估单元（例如ASIC）用以评估渡越时间。

发明内容

本发明的任务是说明一种改善的声变换器以及用于运行这种声变换器的方法。

根据本发明的第一方面，声变换器具有第一压电元件。第一压电元件被构造用于将电信号转换成变形，或者反之亦然。第一压电元件具有第一外电极。尤其是，第一外电极可以利用声变换器的工作频率被操控，其中第一压电元件变形。压电元件可以与膜片耦合，或者本身可以被构造为膜片。通过第一压电元件的变形可能引起膜片振荡，由此产生声音信号。声音信号例如被反射回，并且导致第一压电元件变形，由此产生电接收信号。通常，工作频率、也即施加到第一压电元件上的电压的频率对应于声变换器的声音谐振频率。

在一种实施方式中，声变换器具有膜片，第一压电元件与膜片连接，使得在适当的电操控情况下，该第一压电元件将膜片置于振荡中。以这种方式产生声音信号。尤其是，膜片以能振荡的方式安放，例如在边缘区域中固定地安放并且在中间区域中是可移动的。第一压电元件例如固定在膜片的下侧处。第一压电元件例如仅布置、尤其是固定在膜片处，而不布置、尤其是固定在载体主体处。尤其是，第一压电元件具有比膜片更小的横向延伸。

将能振荡的膜片和压电元件分离的优点是，膜片可以在其材料和结构方面以可变的方式制造，并且可以与环境无关地对膜片进行操控。例如，膜片可以与载体主体一件式地构造。然后可以事后将压电元件固定在膜片处。

在另一实施方式中，第一压电元件本身被构造为膜片。压电元件尤其是以能振荡的方式安放，例如在边缘区域中固定地安放并且在中间区域中可竖直地移动。

也可以存在两个实施方式的组合，使得压电元件以能振荡的方式安放并且附加地由膜片覆盖。

除了第一外电极之外，声变换器还具有至少一个第二外电极。第二外电极例如布置在声变换器的第二压电元件处。也可能的是，将第二外电极布置在第一压电元件处。至少一个第二外电极用于有针对性地设定声变换器的电声特性。例如，第二外电极用于设定声变换器的谐振频率、反谐振频率和/或品质因数。可以与第一外电极分离地操控第二外电极。

例如，第二压电元件与分离的第二操控装置连接。通过第二操控装置，可以对第二压电元件施加与对第一压电元件不同的电信号或不同的端接。例如，存在与第一外电极分离的两个第二外电极。也可能仅存在一个附加的第二外电极。

第二压电元件例如与第一压电元件一起形成堆叠式装置。例如，第二压电元件布置在第一压电元件的指向超声变换器的内部的侧处。例如，在单独的膜片的情况下，该膜片布置在第一压电元件的第一侧处，而第二压电元件布置在第一压电元件的相对的第二侧处。