Hallo zusammen, ich suche nach einer Darstellung der abgestrahlten Leistung (SPL) in Beziehung zur Impedanz bei Piezos (z.B. Horn- Hochtöner oder US-Wandlern) Leider finde ich dazu nichts brauchbares - falls man das eine aus dem anderen überhaupt ableiten kann. Ich hätte jetzt die Vemutung das das wohl irgendwo in der Nähe von |Z|= min passiert. Ist das eher so, dass die bestmögliche akkustische Leistungsabgabe an das Medium bei der geringsten el. Impedanz Re(Z) = max oder Im(Z)= min oder irgendwo zwischen Reihen- und Serienresonanzfrequenz liegt (Im(Z) != 0) Messmikrofon ist ja über ein paar 10 Khz hinaus eher schwierig... Als Beispiel hab ich mal die Parameter einer us-Strecke aufgenommen. Sender und Empfänger sind typgleich und mit 24k2 gestempelt. Dreht man die Strecke um, liegt der Peak für S21 natürlich noch immer an der gleichen Stelle, alle Werte Für S11 liegen aber woh durch Streuung etwa 400Hz höher. Also hilft S21 hier nicht eine Ableitung zu machen.
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ups sorry 2x das gleiche... Hier nochmals rückwärts.
Michael R. schrieb: > Ist das eher so, dass die bestmögliche akkustische Leistungsabgabe an > das Medium bei > der geringsten el. Impedanz > Re(Z) = max oder > Im(Z)= min oder > irgendwo zwischen Reihen- und Serienresonanzfrequenz liegt (Im(Z) != 0) Leider nicht. Genau wie beim Übergang elektrischer Wellen in Medien verschiedenen Feldwellenwiderstandes (in Luft z.B. 377 Ohm) muß man auch bei akustischen Wellen i.d.R. transformieren um eine optimale Anpassung zu erreichen. Das Vorhandensein einer Resonanz zeigt eigentlich nur an, dass die Energieübetragung in das andere Medium schlecht ist. Normalerweise ist der Übergang vom PZT-Piezo zum z.B. Wasser ziemlich schlecht, so daß man für eine breitbandige Anpassung einen Metallstab mit hyperbolischem Querschnittsverlauf aus Titan als Transformationsglied zwischenschaltet (Prinzip des Trichterlautsprechers). Wenn man hingegen die Abgabe einer hohen Leistung mittels hoher Schwingungsamplituden, also Resonanz, erzwingt, riskiert man, dass der Schwinger zerreisst oder das Material depolarisiert wird. Es gibt allerdings auch piezoelektrische Substanzen, wie z.B. Lithiumsulfat, deren Schallkennimpedanz nahezu der von Wasser (1,5E+6) entspricht, und die man daher auch ohne zusätzliche Anpassung für extrem breitbandige Hydrophone verwenden kann. Auch polarisierte Folien aus dem Kunststoff PVDF haben in dieser Hinsicht recht günstige Eigenschaften,
Hi Irep, ja das ist schon klar, dass man für die Ankopplung an das Medium die akkustischen Impedanzen transformieren muss. Das wird ja auch konstruktiv im Wandler (Horn am Piezo, oder Trichter im US-Wandler, oder sonstwie) gemacht. Meine Frage war jetzt ob man aus dem elektrischen Verhalten auf das akkustische rückschließen kann. Nach dem Typ-Aufdruck würe ich vermuten, am besten funktioniert das bei Im(Z)=min ist ein efr-OD24K2. Die odk24 sind allerding so alt dass ich dafür kein Datenblatt mehr finde.
Das sind Typen, die schon im akustischen internen Aufbau für 24KHz gedacht sind. Daher kannst du sie nur begrenzt elektrisch durch Anpassung verstimmen. Der Helmholtz-Resonator bleibt immer auf 24KHz. Außer du änderst das Medium und damit die Laufzeit zwischen den beiden internen Reflektoren. Aus praktischen Erwägungen wird bei Sendekapseln niederohmig angepaßt und bei Empfängerkapseln hochohmig abgenommen. Dafür sind sie optimiert und darin liegt dann auch der Unterschied zwischen beiden Varianten einer Familie. Sie unterscheiden sich also nicht in den Dimensionen des akustischen Resonators, sondern in der Dicke und Durchmesser des Piezoscheibchens, was die elektrische Welt mit der akustischen Welt koppelt. Es gibt auch noch die Möglichkeit, eine einzige Variante zum Senden und Empfangen zu verwenden, dann muß aber die Anpassung auch entsprechend sein - sonst gibts bemerkbare Verluste.
Ah, hab mich schon immer gefragt was wohl der genaue Unterschied zwischen US-Sender und US-Empfängertypen sind. Also gehe ich Sendeseitig stur auf die akk. Nennfrequenz und kompensiere alle el. Bindanteile extern weg? Das es etwas rechts und links noch tut sieht man ja an der Übertragungsfunktion in Rot - Leider ist das eben die Übetragungsfunktion beider Kapseln zusammengenommen und sagt nichts zum Thema Strahlungsleistung über Frequenz nur EINER Kapsel. Bei Piezo Hörnern hab ich z.B. beobachtet das es subjektiv auch mal laut wird an Stellen wo elektrisch nichts besonderes passiert.
Kannst du nicht ein komplettes Pärchen inkl. akustischen Weg in deinen Analyzer kippen?
hab ich ja, 2x panasonic od24k2. ;-) s.o. Pärchen ist halt auch Pärchen in der Gesammt-Übertragungsfunktion. Der eine hört woanders besonders gut als der andere sendet. Der Peak liegt dann in Summe irgendwo dazwischen. Man müsste breitbandig linear empfangen. Ob man da mit einem elektret-Mikro noch mas messen kann? B&K könnte- aber nach dem Preis brauch ich garnicht zu sehen. Hätte noch 2x efr-rc840k54, alles vom zentral-reste Versender. (Im= min bei 40.9k, re= max bei 41.5k |z|= min bei 39.2k) Nominal Frequenzen 25.0K bzw 40.0k aktuelle murata mit Datenblatt hab ich grad keine :-(
Michael R. schrieb: > Meine Frage war jetzt ob man aus dem elektrischen Verhalten auf das > akkustische rückschließen kann. Ja, aber S11 gibt da wenig her. Du könntest aber zwei exakt gleiche (per S11 vermessene) Transducer benutzen, den einen als Sender, den anderen als Sender und |S21| bzw. |S12| messen. Je mehr Leistung am Empfänger ankommt, ist logischer Weise dann auch im Medium unterwegs.
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ok, die beiden 40k Wandler sind sehr ähnlich. Maximum von s12 liegt aber doch deutlich daneben. lrep schrieb: > Du könntest aber zwei exakt gleiche (per S11 vermessene) Transducer > benutzen, den einen als Sender, den anderen als Sender und |S21| bzw. > |S12| messen.
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mit den bildern klapts heute irgendwie nicht... Ich habe zudem nochmal probiert, was passiert, wenn ich die Systemimpedanz des Analyzers auf 1k erhöhe. In den App-Notes wird ja empfohlen mit einer Last von ca. 4k zu empfangen. Ich habe dazu 2x resistive T-Pads von 50 auf 1k Ohm gebastelt und neu kalibriert. Das Ergebniss ist zwar eher Schätzung da das locker 40 dB Genauigkeit kostet, aber das Maximum von |s21| bleibt bei der gleichen Frequenz (falls jemand auf die Idee kommt das der halt da ist weil da grade zufällig Leitungsanpassung war)
offenbar hängt es nicht wirklich eng zusammen... hier ein paar Datenblätter mit impedanz & SPL zusammen. http://www.prowave.com.tw/pdf/txall.pdf (400SR160 400ST160 )
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