Vorrichtung zum Aussenden und/oder Empfangen akustischer Signale Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aussenden und/oder Empfangen akustischer Signale.

Vorrichtungen zum Aussenden und/oder Empfangen akustischer Signale, wie zum Beispiel Ultraschallsensoren, werden insbesondere im Bereich der

Fahrzeugtechnik häufig eingesetzt. In solchen Ultraschallsensoren ist

typischerweise ein elektroakustischer Wandler mit einer Membran gekoppelt. Dabei wird eine mechanische Schwingung des elektroakustischen Wandlers auf die Membran übertragen, um eine möglichst große schallabstrahlende Fläche zu schaffen. Der sich von der großen Membranfläche ablösende Schall wird dabei von der Membran unmittelbar in den zu vermessenden Raum abgestrahlt oder bei einem Empfangen akustischer Signale auf umgekehrte Weise von der Membran aufgenommen. Dadurch kommt es jedoch zu Verlusten in der effektiven Sendeleistung, da der von der Membran rückwärtig abgestrahlte Schall nicht genutzt wird.

Aus der DE102007021616A1 und der DE10018807A1 sind Ultraschallsensoren mit jeweils einem schalleitenden Element bekannt.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umfelddetektion durch Aussenden und/oder Empfangen akustischer Signale, umfasst ein Gehäuse, welches zumindest einen ersten Kanal und einen zweiten Kanal aufweist, die jeweils ein inneres Volumen der Vorrichtung mit einer Umgebung der Vorrichtung verbinden, eine Wandlereinheit, die dazu eingerichtet ist, ein akustisches Signal in eine erste Richtung und in eine zweite Richtung abzugeben und/oder durch ein akustisches Signal aus einer ersten und einer zweiten Richtung angeregt zu werden, wobei der erste Kanal auf Seiten der ersten Richtung gegenüber der Wandlereinheit endet und der zweite Kanal auf Seiten der zweiten Richtung gegenüber der Wandlereinheit endet, und wobei die Wandlereinheit in dem inneren Volumen der Vorrichtung angeordnet ist und derart bezüglich der Kanäle angeordnet ist, dass von der Wandlereinheit abgegebene Schallwellen über die Kanäle zu der Umgebung der Vorrichtung geleitet werden und/oder Schallwellen aus der Umgebung der Vorrichtung über die Kanäle zu der Wandlereinheit geleitet werden.

Auf diese Weise wird ein besonders effizienter und präziser akustischer Sensor geschaffen. Es wird ermöglicht, dass von der Wandlereinheit abgegebene Schallwellen gezielt in die Umgebung der Vorrichtung abgegeben werden. Es werden Verluste verringert, die entstehen, wenn eine Richtung, in welche die

Schallwellen, also das akustische Signal, von der Wandlereinheit abgegeben werden, nicht einer gewünschten Sende- und/oder Erfassungsrichtung der Vorrichtung entsprechen. Auch solche Anteile des von der Wandlereinheit ausgesandten akustischen Signals, welche nicht unmittelbar in Richtung der gewünschten Sende- und/oder Empfangsrichtung der Vorrichtung abgegeben werden, tragen dennoch zu einem von der Vorrichtung ausgesandten

akustischen Signal bei. Ferner wird ein hohen Freiheitsgrad bei einer Gestaltung der Wandlereinheit erreicht, da die erste Richtung und die zweite Richtung, in welche das akustische Signal abgegeben wird, nicht mit einer Sende- und/oder Erfassungsrichtung der Vorrichtung übereinstimmen müssen. Zudem wird die

Wandlereinheit vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt, da diese mittels der Kanäle von der Umgebung der Vorrichtung getrennt ist.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Es ist vorteilhaft, wenn die Wandlereinheit derart mit dem Gehäuse abschließt, dass diese die auf der Seite des inneren Volumens der Vorrichtung gelegenen Enden der Kanäle voneinander trennt. Somit wird eine effektive Trennung der Schallwellen, welche durch die unterschiedlichen Kanäle gleitet werden ermöglicht und ungewollte Überlagerungen dieser Schallwellen, welche zu

Auslöschungen führen können, werden unterbunden. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Wandlereinheit einen elektroakustischen

Wandler und eine erste Membran umfasst, wobei der elektroakustische Wandler dazu eingerichtet ist, die erste Membran zu einer Schwingung anzuregen, und/oder von dieser ersten Membran zu einer Schwingung angeregt zu werden. Insbesondere liegen dabei die erste und die zweite Richtung auf

unterschiedlichen Seiten der Membran. Somit wird sowohl die Bewegung der Vorderseite als auch der Rückseite des schwingenden elektroakustischen Wandlers in eine entsprechende Hubarbeit mindestens einer Luftschallsäule übersetzt.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Wandlereinheit ferner eine zweite Membran umfasst, wobei der elektroakustische Wandler dazu eingerichtet ist, die zweite Membran zu einer Schwingung anzuregen und/oder von dieser zweiten

Membran zu einer Schwingung angeregt zu werden, wobei von der ersten Membran abgegebene Schallwellen über den ersten Kanal zu der Umgebung der

Vorrichtung geleitet werden und von der zweiten Membran abgegebene

Schallwellen über den zweiten Kanal zu der Umgebung der Vorrichtung geleitet werden und/oder Schallwellen aus der Umgebung der Vorrichtung über den ersten Kanal zu der ersten Membran geleitet werden und über den zweiten Kanal zu der zweiten Membran geleitet werden. Es wird somit ermöglicht, dass zwei unterschiedliche Membrane durch denselben elektroakustischen Wandler angeregt werden. Ungewollte Überlagerungen von Schallwellen, welche von den unterschiedlichen Membranen abgegeben werden, werden dabei verhindert. Auch ist es vorteilhaft, wenn ein Volumen zwischen der ersten Membran und der zweiten Membran über einen dritten Kanal mit der Umgebung der Vorrichtung verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst somit einen dritten Kanal, der das innere Volumen der Vorrichtung mit der Umgebung der Vorrichtung verbindet, wobei von der ersten Membran und von der zweiten Membran abgegebene

Schallwellen über den dritten Kanal zu der Umgebung der Vorrichtung geleitet werden und/oder Schallwellen aus der Umgebung der Vorrichtung über den dritten Kanal sowohl zu der ersten Membran als auch zu der zweiten Membran geleitet werden. Auf diese Weise werden auch solche Schallwellen, welche von der Wandlereinheit abgegeben werden und nicht eindeutig einer der Membrane zugeordnet werden können, gezielt in die Umgebung der Vorrichtung geleitet und somit wird eine Effizienz der Vorrichtung weiter gesteigert. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Kanäle über eine gemeinsame

Ausgangsöffnung in der Umgebung der Vorrichtung enden. Auf diese Weise wird eine Anzahl von Öffnungen in dem Gehäuse der Vorrichtung minimiert, wodurch weniger Schmutz in die Vorrichtung eindringen kann. Ferner wird ein Aufwand minimiert, falls die Öffnung in einer beliebigen Weise versiegelt werden soll. Zudem ergeben sich ästhetische Vorteile, falls diese Öffnung beispielsweise an einer Außenseite eines Fahrzeugelementes befindlich ist. Ebenso vorteilhaft ist es, wenn die Kanäle über jeweils eine Ausgangsöffnung in der Umgebung der Vorrichtung enden. Es ergeben sich damit zusätzliche Freiheitsgrade bei der Gestaltung der Kanäle. Auch wird eine großflächigere Abstrahlung des akustischen Signals ermöglicht und/oder eine größflächige Empfangsoberfläche geschaffen. Es wird somit eine Verdeckung des Sensors durch externe Elemente erschwert.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn jeder der Kanäle jeweils eine Längsachse aufweist, wobei die Längsachsen der Kanäle, insbesondere auf Seiten der Ausgangsöffnungen, nicht parallel zueinander sind. Somit geben die Kanäle die jeweils durch diese geleiteten Schallwellen in unterschiedliche Richtungen bezüglich der Umgebung in der Vorrichtung ab. Dazu sind die auf Seiten der Umgebung der Vorrichtung liegenden Enden der Kanäle unterschiedlich zueinander ausgerichtet. Eine Abstrahlcharakteristik der Vorrichtung kann somit auf besonders einfache Weise beeinflusst werden. Auch wird es ermöglicht, dass mehrere Richtungen durch lediglich eine erfindungsgemäße Vorrichtung überwacht werden.

Bevorzugt ist zumindest einer der Kanäle auf Seiten der Umgebung der

Vorrichtung mittels einer flexiblen Schutzschicht abgedeckt. Somit wird ein Eindringen von Verschmutzungen in das Gehäuse unterbunden.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn zumindest zwei der Kanäle eine Länge unterschiedliche Länge aufweisen, wobei deren Länge sich insbesondere um eine halbe Wellenlänge des akustischen Signals unterscheidet. Insbesondere weisen die Kanäle jeweils eine Länge auf, die derart gewählt ist, dass es auf Seiten der Umgebung der Vorrichtung zu einer positiven Überlagerung der jeweils durch diese geleiteten Schallwellen kommt. Es wird somit eine besonders hohe Effizienz der Vorrichtung ermöglicht. Entsprechendes gilt bei

Empfangen des akustischen Signals.

Auch ist es vorteilhaft, wenn zumindest einer der Kanäle zwischen dem inneren Volumen der Vorrichtung und der Umgebung der Vorrichtung eine zusätzliche

Öffnung aufweist, durch welche Verschmutzungen austreten können und deren Durchmesser geringer ist, als ein Durchmesser des jeweiligen Kanals. Auf diese Weise werden Verstopfungen der Kanäle vermieden und eine Verfügbarkeit der Vorrichtung gesichert. Da der Durchmesser der zusätzlichen Öffnung

erfindungsgemäß geringer ist, als ein Durchmesser des jeweiligen Kanals, in welchem sich die zusätzliche Öffnung befindet, werden Verluste bei einem Leiten der Schallwellen durch die Kanäle minimiert, da diese kaum in die zusätzlichen Öffnungen eintreten werden.

Weiter bevorzugt ist die Vorrichtung ein Ultraschallsensor.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

Figur 1 Eine Vorrichtung zur Umfelddetektion durch Aussenden

und/oder Empfangen akustischer Signale gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Figur 2 eine Vorrichtung zur Umfelddetektion durch Aussenden

und/oder Empfangen akustischer Signale entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und eine beispielhafte Anordnung mehrerer Ausgangsöffnungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer dritten

Ausführungsform.

Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Umfelddetektion durch Aussenden und/oder Empfangen akustischer Signale in einer ersten Ausführungsform. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 2, welches zumindest einen ersten Kanal 3 und einen zweiten Kanal 4 aufweist, die jeweils ein inneres Volumen der Vorrichtung 1 mit einer Umgebung der Vorrichtung 1 verbinden. Das Gehäuse 2 ist in dieser ersten Ausführungsform ein Sensorgehäuse, welches ein schallharter Körper ist.

Schallhart bedeutet dabei, dass das Gehäuse 2 eine entsprechende Masse aufweist und aus einem entsprechenden Material besteht, dass dieses nur in geringem Maße durch die von einer Wandlereinheit 5 der Vorrichtung 1 abgegebenen akustischen Schwingung zu einer Schwingung angeregt wird. Es sei darauf hingewiesen, dass das Gehäuse 2 in alternativen Ausführungsformen zugleich ein Bauteil sein kann, welches weitere, von dem Aussenden und/oder

Empfangen akustischer Signale unabhängige Aufgaben erfüllt. So kann das Gehäuse 2 beispielsweise ein Stoßfänger, ein Scheinwerfer oder ein anderes Bauteil eines Fahrzeuges sein. Das innere Volumen der Vorrichtung 1 wird in dieser Ausführungsform durch einen Hohlraum im inneren des Gehäuses 2 gebildet. Der erste Kanal 3 führt von dem inneren Volumen der Vorrichtung 1 zu einer gemeinsamen Ausgangsöffnung 10, welche an einer Oberfläche des Gehäuses 2 angeordnet ist. Der zweite Kanal 4 verbindet ebenfalls das innere Volumen der Vorrichtung 1 mit der gemeinsamen Ausgangsöffnung 10. Der erste Kanal 3 und der zweite Kanal 4 enden somit über die gemeinsame

Ausgangsöffnung 10 in der Umgebung der Vorrichtung.

Die Vorrichtung 1 umfasst ferner die Wandlereinheit 5, die zumindest einen elektroakustischen Wandler 6 und eine erste Membran 7 umfasst, wobei der elektroakustische Wandler 6 dazu eingerichtet ist, die erste Membran 7 zu einer Schwingung anzuregen und/oder von dieser ersten Membran 7 zu einer

Schwingung angeregt zu werden. Die Wandlereinheit 5 ist in dem inneren Volumen der Vorrichtung 1 angeordnet. Ein äußerer Umfang der ersten

Membran 7 schließt mit einer inneren Wandung des Gehäuses 2 in dem inneren Volumen der Vorrichtung 1 ab. Das innere Volumen der Vorrichtung 1 wird somit durch die Membran 7 in einen ersten Bereich 21 und einen zweiten Bereich 22 unterteilt. Der erste Kanal 3 führt von dem ersten Bereich 21 zu der

gemeinsamen Ausgangsöffnung 10. Der zweite Kanal 4 führt von dem zweiten Bereich 22 zu der gemeinsamen Ausgangsöffnung 10. Der elektroakustische Wandler ist in dieser ersten Ausführungsform ein Piezoelement.

Der elektroakustische Wandler 6 ist in einem Zentrum der ersten Membran 7 angeordnet. Wrd der elektroakustische Wandler 6 zu einer Schwingung angeregt, so schwingt die erste Membran 7 mit dem elektroakustischen Wandler 6, wobei Schallwellen in eine erste Richtung abgegeben werden, die in dieser Ausführungsform in der Richtung des ersten Bereichs 21 und somit des ersten Kanals 3 liegt, und Schallwellen in eine zweite Richtung abgegeben werden, die in dieser Ausführungsform in der Richtung des zweiten Bereichs 22 und somit des zweiten Kanals 4 liegt.

Da der erste Kanal 3 in dem ersten Bereich 21 endet und der zweite Kanal 4 in dem zweiten Bereich 22 endet und der erste Bereich 21 durch die erste

Membran 7 von dem zweiten Bereich 22 getrennt ist, ergibt sich, dass der erste

Kanal 3 und der zweite Kanal 4 auf unterschiedlichen Seiten der Wandlereinheit enden.

Die Wandlereinheit 5 ist derart bezüglich der Kanäle 3, 4 angeordnet, dass von der Wandlereinheit 5, insbesondere von der ersten Membran 7, abgegebene

Schallwellen über die Kanäle, also den ersten Kanal 3 und den zweiten Kanal 4, zu der Umgebung der Vorrichtung 1 geleitet werden. Umgekehrt werden

Schallwellen aus Umgebung der Vorrichtung 1 über diese Kanäle 3, 4 zu der Wandlereinheit 5 geleitet. Zugleich schließt die Wandlereinheit 5 durch die erste Membran 7 derart mit dem Gehäuse 2 ab, dass die Wandlereinheit 5 die auf der

Seite des inneren Volumens der Vorrichtung gelegenen Ende der Kanäle 3, 4 voneinander trennt.

Der erst Kanal 3 und der zweite Kanal 4 weisen jeweils eine Länge auf, die derart gewählt ist, dass es auf Seiten der Umgebung der Vorrichtung 1 zu einer positiven Überlagerung der jeweils durch diese geleiteten Schallwellen kommt. Die Länge eines Kanals 3, 4 ist dabei jeweils eine Wegstrecke zwischen der gemeinsamen Öffnung 10 und der ersten Membran 7. Wird die erste Membran 7 in dieser Ausführungsform in eine Schwingung versetzt, so werden Schallwellen auf Seiten des ersten Bereichs 21 und Schallwellen auf Seiten des zweiten Bereichs 22 verursacht, die zwei zueinander um 180° phasenversetzte akustische Signale bilden. Die Länge des ersten Kanals 3 ist daher größer als die Länge des zweiten Kanals 4, wobei die Länge des ersten Kanals 3 um eine solche Strecke größer als die Länge des zweiten Kanals 4 ist, dass eine durch den ersten Kanal 3 laufende Schallwelle an der gemeinsamen Ausgangsöffnung 10 um eine halbe Schwingungsdauer gegenüber einer durch den zweiten Kanal 4 geleiteten Schallwelle verzögert wird. Somit kommt es zu einer positiven Überlagerung der jeweils durch den ersten Kanal 3 und den zweiten Kanal 4 geleiteten Schallwellen.

Jeder der Kanäle 3, 4 weist zwischen dem inneren Volumen der Vorrichtung 1 und der Umgebung der Vorrichtung 1 eine zusätzliche Öffnung 11 auf, durch welche Verschmutzungen austreten können und deren Durchmesser geringer ist, als ein Durchmesser des jeweiligen Kanals 3, 4. Die zusätzliche Öffnung 1 1 hat eine gegenüber der Querschnittsfläche der Kanäle 3, 4 vernachlässigbaren Öffnungsdurchmesser. Somit ist eine aus dem akustischen Signal resultierende, sich entlang der zusätzlichen Öffnung 11 ausbreitende Schallleistung

vernachlässigbar. Die zusätzliche Öffnung 11 ist über einen zusätzlichen Kanal 13 mit der Umgebung der Vorrichtung 1 verbunden. Es wird somit ermöglicht, dass in den ersten Kanal 3 oder den zweiten Kanal 4 eingetretene Fremdstoffe, wie zum Beispiel Tauwasser oder Schmutz, wieder austreten können.

Alternativ oder zusätzlich zu der zusätzlichen Öffnung 1 1 ist die gemeinsame Ausgangsöffnung 10 auf Seiten der Umgebung der Vorrichtung 1 mittels einer flexiblen Schutzschicht 12 abgedeckt. Die flexible Schutzschicht 12 ist in dieser ersten Ausführungsform eine Folie, welche die gemeinsame Ausgangsöffnung 10 überspannt. Alternativ zu der Folie ist eine andere schalldurchlässige Schicht, wie zum Beispiel ein Gitter, über der Ausgangsöffnung 10 angeordnet. Diese ist durchlässig für die von der Wandlereinheit 5 ausgehenden Schallwellen, schützt aber die Vorrichtung 1 vor einem Eindringen von Stoffen aus der Umgebung der Vorrichtung 1.

Durch geeignete Gestaltung der Kanallängen unter Berücksichtigung der Schalllaufzeiten, beziehungsweise Geschwindigkeiten, werden die Schallströme in der dargestellten Version somit bereits innerhalb des Gehäuses superponiert, bevor sie durch die gemeinsame Ausgangsöffnung 10 in das zu vermessende Medium entlassen werden. Die Laufzeiten sind dabei bevorzugt so zu wählen, dass diese sich konstruktiv verstärken. Durch nahezu parallele Führung der Schallleitung vor dem Zusammentreffen wird ein Überkoppeln auf benachbarte Kanäle weitgehend verhindert.

Figur 2 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Aussenden und/oder Empfangen

akustischer Signale in einer zweiten Ausführungsform. Die zweite

Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform. In dieser zweiten Ausführungsform weist die Wandlereinheit 5 jedoch ferner eine zweite Membran 8 auf, wobei der elektroakustische Wandler 6 dazu eingerichtet ist die erste Membran 7 und die zweite Membran 8 zu einer Schwingung anzuregen und/oder von der ersten Membran 7 und der zweiten Membran 8 zu einer Schwingung angeregt zu werden. Die zweite Membran 8 ist auf eine der ersten Membran 7 entsprechender Weise in dem inneren Volumen der

Vorrichtung 1 angeordnet. Der erste Bereich 21 wird von der ersten Membran 7 und zusätzlich durch die zweite Membran 8 von dem zweiten Bereich 22 getrennt. Zwischen der ersten Membran 7 und der zweiten Membran 8 liegt ein dritter Bereich 23. Somit ist der erste Bereich 21 durch die erste Membran 7 von dem dritten Bereich 23 getrennt. Der dritte Bereich 23 ist durch die zweite Membran 8 von dem zweiten Bereich 22 getrennt. Der elektroakustische Wandler 6 ist auf einer ersten Seite mit der ersten Membran 7 verbunden und auf einer zweiten Seite, welche der ersten Seite gegenüber liegt, mit der zweiten Membran 8 verbunden. Der elektroakustische Wandler 6 wird somit sowohl von der ersten

Membran 7 als auch von der zweiten Membran 8 getragen. Wrd der

elektroakustische Wandler 6 zu einer Schwingung angeregt, so zieht sich dieser derart zusammen, dass die erste Membran 7 und die zweite Membran 8 zueinander gezogen werden oder dehnt sich derart aus, dass die erste Membran 7 und die zweite Membran 8 auseinandergedrückt werden.

Der elektroakustische Wandler 6 wird in dieser zweiten Ausführungsform von einer Vielzahl von Piezoelementen 14 gebildet, die aufeinander gestapelt sind. Da die erste Membran 7 an den ersten Bereich 21 anschließt und der erste

Bereich 21 über dem ersten Kanal 3 mit der gemeinsamen Ausgangsöffnung 10 verbunden ist, werden die von der ersten Membran 7 abgegebenen Schallwellen über den ersten Kanal 3 zu der Umgebung der Vorrichtung geleitet. Da die zweite Membran 8 an den zweiten Bereich 22 angrenzt und der zweite Bereich 22 über den zweiten Kanal 4 mit der gemeinsamen Ausgangsöffnung 10 verbunden ist, werden die von der zweiten Membran 8 angegebenen

Schallwellen über den zweiten Kanal 4 zu der Umgebung der Vorrichtung geleitet. Bei einem Empfangen von Schallwellen aus der Umgebung der

Vorrichtung ergibt sich ein umgekehrter Effekt, wobei Schallwellen aus der Umgebung der Vorrichtung über den ersten Kanal 3 zu der ersten Membran 7 geleitet werden und über den zweiten Kanal 4 zu der zweiten Membran 8 geleitet werden. Werden die erste Membran 7 und die zweite Membran 8 in dieser

Ausführungsform in eine Schwingung versetzt, so werden Schallwellen auf Seiten des ersten Bereichs 21 und Schallwellen auf Seiten des zweiten Bereichs 22 verursacht, die zueinander phasengleiche akustische Signale bilden. Daher weisen der erste Kanal 3 und der zweite Kanal 4 in dieser Ausführungsform die gleiche Länge auf. Somit kommt es auch in dieser zweiten Ausführungsform zu einer positiven Überlagerung der jeweils durch den ersten Kanal 3 und den zweiten Kanal 4 geleiteten Schallwellen.

In dieser zweiten Ausführungsform umfasst um die Vorrichtung 1 ferner einen dritten Kanal 9, der das innere Volumen der Vorrichtung 1 mit der Umgebung der Vorrichtung 1 verbindet. In dieser zweiten Ausführungsform verbindet der dritte Kanal 9 den dritten Bereich 23 mit der gemeinsamen Ausgangsöffnung 10. Somit ist ein Volumen zwischen der ersten Membran 7 und der zweiten Membran

8 über einen dritten Kanal 9 mit der Umgebung der Vorrichtung verbunden. Wird der elektroakustische Wandler 6 zu einer Schwingung angeregt, so ergeben sich in dem ersten Bereich 21 und dem zweiten Bereich 22 zueinander phasengleiche Schallwellen. Zudem ergibt sich in dem dritten Bereich 23 eine Schallwelle, die zu den Schallwellen in dem ersten Bereich 21 und dem zweiten Bereich 22 gegenphasig sind. Damit es zu einer positiven Überlagerung aller Schallwellen an der Ausgangsöffnung 10 kommt, ist die Länge des dritten Kanals 9 derart gewählt, dass die Phasenverschiebung ausgeglichen wird. Die Länge des dritten Kanals 9 ist geringer als die Länge des ersten und zweiten

Kanals 3,4, wobei die Länge des dritten Kanals 9 um eine solche Strecke geringer als die Länge des ersten und zweiten Kanals 3, 4 ist, dass eine durch den dritten Kanal 9 laufende Schallwelle um eine halbe Schwingungsdauer gegenüber den durch den ersten oder zweiten Kanal 3, 4 laufenden Schallwellen versetzt wird und es an der Ausgangsöffnung 10 zu einer positiven

Überlagerung der jeweils durch den ersten Kanal 3, den zweiten Kanal 4 und den dritten Kanal 9 geleiteten Schallwellen kommt. Somit weisen zumindest zwei der Kanäle 3, 4, 9, hier der erste Kanal 3 und der dritte Kanal 9 sowie der zweite Kanal 4 und der dritte Kanal 9 eine Länge unterschiedliche Länge auf. Dabei unterscheidet sich deren Länge um eine halbe Wellenlänge des akustischen

Signals. Da der dritte Bereich 23 und der dritte Kanal 9 zwischen der ersten Membran 7 und der zweiten Membran 8 liegt, werden sowohl von der ersten Membran 7 als auch von der zweiten Membran 8 angegebene Schallwellen über den dritten Kanal 9 zu der Umgebung der Vorrichtung geleitet. Entsprechend werden bei einem Empfangen von Schallwellen aus der Umgebung der Vorrichtung diese über den dritten Kanal 9 sowohl zu der ersten Membran 7 als auch zu der zweiten Membran 8 geleitet.

Es ist ersichtlich, dass bei einer derartigen Anordnung eines elektroakustischen Wandlers 6 eine relative Bewegung des elektroakustischen Wandlers 6 zumindest von den Kräften abhängt, welche durch die erste Membran 7 und die zweite Membran 8 auf diesen ausgeübt werden, als auch von einer

Schwingungsfrequenz des elektroakustischen Wandlers6 abhängt. In einer bevorzugten Ausführung sind diese Kraftverhältnisse so ausbalanciert, dass der elektroakustische Wandler 6 zwischen seinen Stirnflächen, welche mit der ersten

Membran 7 und die zweite Membran 8 verbunden sind, einen Punkt aufweist, der sich bei einer Anregung des elektroakustischen Wandlers 6 gegenüber dem Gehäuse 2 nicht oder nur wenig bewegt. An diesem Punkt weist der

elektroakustische Wandler eine Kontaktierung auf, über welche der

elektroakustische Wandler 6 mit einer entsprechenden Elektronik verbunden ist, welche zur Anregung des elektroakustischen Wandlers 6 geeignet ist oder dazu geeignet ist ein elektrisches Signal auszuwerten, welches sich bei einer

Anregung des elektroakustischen Wandlers 6 durch Schallwellen aus der Umgebung der Vorrichtung 1 ergibt.

Figur 3 zeigt einen Ausschnitt einer Vorrichtung 1 zum Aussenden und/oder Empfangen akustischer Signale in einer dritten Ausführungsform. Die dritte Ausführungsform entspricht der ersten oder der zweiten Ausführungsform der Erfindung, jedoch enden die Kanäle 3, 4, 9 in dieser dritten Ausführungsform nicht in einer gemeinsamen Ausgangsöffnung 10, sondern sind über jeweils eine separate Ausgangsöffnung 10a, 10b, 10c mit der Umgebung der Vorrichtung 1 verbunden. So endet der erste Kanal 3 in einer ersten Ausgangsöffnung 10a, der zweite Kanal 4 in einer zweiten Ausgangsöffnung 10c und der dritte Kanal 9 in einer dritten Ausgangsöffnung 10b. Es ist somit ersichtlich, dass die Anzahl der Ausgangsöffnungen 10 auf einfache Weise an die Zahl der Kanäle 3, 4, 9 angepasst werden kann. Dabei ist es ferner vorteilhaft, wenn eine beliebige Anzahl der Kanäle 3, 4, 9 in einer gemeinsamen Ausgangsöffnung 10 enden und andere Kanäle in zusätzlichen Ausgangsöffnungen enden. Somit wird ein hoher Freiheitsgrad bei der Gestaltung der Kanäle 3, 4, 9 in dem Gehäuse 2 erreicht. In der in der Figur 3 gezeigten dritten Ausführungsform sind die

Ausgangsöffnungen 10a, 10b, 10c in eine gleiche Richtung gerichtet, welche in Figur 3 vertikal zu einer Oberfläche des Gehäuses 2 steht. Figur 3 zeigt somit eine alternative Führung der Kanäle 3, 4, 9, bei der die Schallschwingungen mit den Öffnungsflächen jeweils räumlich durch die Abstände getrennt an das zu vermessende Medium angekoppelt sind. Aus den physikalischen Grundlagen her ist es bekannt, wie sich einzelne voneinander beabstandete Schallschwingungen der Luft im Messraum, also in der Umgebung der Vorrichtung 1 , miteinander superponieren. Ein Abstand zwischen den Ausgangsöffnungen 10a, 10b, 10c ist entsprechend gewählt. In alternativen Ausführungsformen geben die Kanäle 3, 3, 9 die jeweils durch diese geleiteten Schallwellen in unterschiedliche Richtungen bezüglich der Umgebung der Vorrichtung 1 ab. Dies wird zum Beispiel dadurch erreicht, dass die Kanäle 3, 4, 9 in unterschiedlichen Winkeln auf dieselbe Oberfläche des Gehäuses 2 treffen, oder dass die Kanäle 3, 4, 9 an unterschiedlichen

Oberflächen des Gehäuses 2 austreten, welche in einem ausgewählten Winkel zueinander stehen. Somit sind jeweilige Längsachsen der Kanäle 3, 4,9 auf Seiten der Ausgangsöffnungen 10a, 10b, 10c nicht parallel zueinander.

Allgemein ist zu vermerken, dass sich die Stirnseiten des elektroakustischen Wandlers 6 bei entsprechender elektrischer Ansteuerung entsprechend der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Doppelpfeile hin und her bewegen lassen. An den Stirnflächen des elektroakustischen Wandlers 6 sind die erste Membran 7 und die zweite Membran 8 befestigt, die weitgehend, insbesondere in ihren Randbereichen, so starr ausgelegt sind, dass diese die durch den

elektroakustischen Wandler 6 auf sie wirkendenden Kräfte derart aufnehmen, dass diese eine Verbiegung von insbesondere weniger als 20% des maximalen Hubs des elektroakustischen Wandlers erfahren.

Der erfindungsgemäße Grundgedanke ist, dass alle durch den

elektroakustischen Wandler 6 erzeugten Kräfte zu Membranbewegungen führen und keine den Wandler abstützenden Kräfte auftreten. Membranbewegungen führen in den Kanälen 3, 4, 9 zu entsprechenden

Druckschwankungen und in dem dritten Kanal 9 zu gegenphasigen

Druckschwankungen. Dem Fachmann ist bekannt, dass, ein inkompressibles ideales Luftmedium vorausgesetzt, die Drücke durch die Flächenverhältnisse der Membranflächen und dem jeweiligen Querschnitt der Kanäle 3, 4, 9 bestimmt sind.

Neben der obigen schriftlichen Offenbarung wird explizit auf die Offenbarung der Figuren 1 bis 3 verwiesen.