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Ultraschallwandler arbeiten mit unterschiedlichen
Frequenzen in einem Bereich von 40 … 850 kHz.
Mit steigender Ultraschall-Frequenz nimmt die
Dämpfung der Schallwellen in der Luft zu. Daher
arbeiten Sensoren mit hoher Reichweite mit
niedrigen Frequenzen. So sind beispielsweise
Reichweiten über 10 m mit einem 60-kHz-Ultra-
schallwandler möglich. Dies erfordert aus
physikalischen Gründen einen größeren Wandler-
Durchmesser und bedingt eine größere Bauform
der Sensoren (vgl. Basslautsprecher).
Zur Erzeugung der Ultraschallwellen wird bei
den Ultraschallsensoren von Pepperl+Fuchs ein
piezoelektrischer Schwinger, eine sogenannte
Piezo-Keramik, verwendet. Diese Piezo-Keramik ist
mit zwei Drähten kontaktiert. Sie wird elektrisch
mit der entsprechenden Frequenz angesteuert
und arbeitet dann als Sender zum Aussenden der
Schallwellen in die Luft (vgl. Lautsprecher).
Werden von einem Objekt Schallwellen reflektiert
(Echo), dient der Wandler als Empfänger und wan-
delt die Schallwellen wieder in ein elektrisches
Signal um (vgl. Mikrofon).
Auf diesen Piezo-Ultraschallwandler ist eine
spezielle Anpassschicht aus Hohlglaskügelchen
mit Epoxidharz geklebt. Sie dient der Ein- und
Auskoppelung der Ultraschallwellen in die umge-
bende Luft.
Um eine möglichst gebündelte Schallausbreitung
(Schallkeule) zu erreichen, ist meist ein zusätz-
licher Metallring eingebaut. Die Piezo-Keramik
mit Anpassschicht und Metallring wird in einem
Gehäuse (Blechschirm) zusammengefügt. Um ein
nahezu ungehindertes Schwingen (Ultraschall-
Frequenz) zu ermöglichen, wird das „Gebilde“ von
einem weichen Schaum umgeben.
Dieses Grundprinzip wurde bereits vor über drei
Jahrzehnten entwickelt, patentiert und kontinuier-
lich optimiert.
Standardmäßig eingesetzte Wandler erzeugen
eine Hauptkeule und sogenannte Nebenkeulen.
Dadurch wird eine Schallkeule mit einem rela-
tiv großen Durchmesser e
Einbauverhältnissen kom
große Durchmesser und a
störend auswirken.
Die R&D-Abteilung von Pepperl+Fuchs arbeitet
daher schon seit vielen Jahren kontinuierlich an
der Weiterentwicklung der Wandlertechnologie. So
ist es gelungen, durch intelligente Konstruktionen
Form und Reichweite der Schallkeule erheblich zu
beeinflussen. Nahezu „nebenkeulenfreie“ schlan-
ke Schallkeulen mit hoher Reichweite sind das
Ergebnis jahrelanger Forschungsarbeit.
Die jüngste Sensor-Generation von Pepperl+Fuchs
bietet Wandler von gerade einmal 18 mm Durch-
messer und einer Reichweite von über 2 m, bzw.
bei 30 mm Durchmesser eine Reichweite von 4 m.
Für Anwendungen mit aggressiven Materialien
wie z. B. Chemikalien, Säuren oder Laugen stehen
hrungen und Sensoren in
e zur Verfügung.
Dabei wird der gesamte Wandler (Piezo-Keramik,
Anpassschicht, Schaum) mit einer chemisch re-
sistenten Folie (PTFE, FEP) überzogen, die diesen
vor aggressiven Medien schützt.
Die Integration des Wandlers in ein komplett ge-
schlossenes Edelstahlgehäuse ermöglicht nicht
nur den Einsatz in aggressiver Umgebung, sondern
erfüllt auch die gängigen Hygienevorschriften in
der Lebensmittelindustrie.
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