DE2837689A1

DE2837689A1 - Ultraschallwandler

Info

Publication number: DE2837689A1
Application number: DE19782837689
Authority: DE
Inventors: George L Adams; David Aker; David Silvermetz
Original assignee: Envirotech Corp
Current assignee: Xertex Corp
Priority date: 1977-08-30
Filing date: 1978-08-29
Publication date: 1979-04-05
Also published as: SE7809090L; SE427711B; US4130018A; DE2837689C2; GB2003699A; FR2402376B1; CA1123946A; FR2402376A1; GB2003699B

Description

SCHIFF ν. FQNER STREHL SCHÖBE¹ .-HOPF EBBINGHAUS FiNCK

DEA-K 2 01-9 -5-

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Systeme zum Erfassen von Flüssigkeitsspiegeln und insbesondere Ultraschallwandler verwendende Systeme zum Bestimmen von Flüssigkeitspegeln.

Aus der US-PS 3 834 233 ist bereits ein System zum Bestimmen eines Flüssigkeitspegels durch Entfernungsmessung bekannt. Das System hat einen ersten Ultraschallwandler, der an der Oberseite eines Tanks sitzt und akustische Energie in Wellenform nach unten in den Tank richtet und ein Echo von der Oberfläche des Flüssigkeitsinhalts im Tank feststellt. Der Abstand vom ersten Wandler bis zur Oberfläche wird aus einer Zeitmessung bestimmt. Um Ungenauigkeiten infolge von Änderungen der Schallgeschwindigkeit auf dem Weg, längs dem die Welle läuft, zu kompensieren, wird ein zweiter Ultraschallwandler in einem festen Abstand von dem ersten Wandler angeordnet, um die gesendete Welle festzustellen. Die Signale aus den beiden Detektoren werden verarbeitet, um Einflüsse von Änderungen der Schallgeschwindigkeit zu beseitigen.

Die bekannten Wandler haben gewöhnlich ein Piezokristall, das sandwichartig zwischen ein sich anpassendes Medium zur Verbesserung des Energieübergangs von dem Kristall an die gasförmige Umgebung und eine Rückseite zum Dämpfen der abklingenden Schwingung des Kristalls, d.h. der fortgesetzten Vibration des Kristalls nach der Erregung, eingesetzt ist. Die das Medium und die Rückseite bildenden Materialien begrenzen gewöhnlich den Temperaturbereich, bei welchem das Medium wirksam akustische Energie überträgt und die Rückseite die abklingende Schwingung wirksam dämpft.

Bekannt ist weiterhin ein sich anpassendes Medium, das zwischen

9098U/0 6

einem Kristall und einer Umgebung in Form von Wasser angeordnet ist (US-PS 2 4 30 013). Dabei soll die Stärke des Mediums ein ungerades Vielfaches von Viertelwellenlängen sein. Der akustische Scheinwiderstand des Mediummaterials wird eingestellt, indem weitere feinverteilte Materialien, einschließlich Glas zugesetzt werden.

Aus der US-PS 3 995 179 ist schließlich eine Rückseite bzw. ein Träger aus einem Epoxyharz bekannt, der eine Vielzahl von darin eingeformten zugespitzten Stahlstäben aufweist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Ultraschallwandler zu schaffen, mit dem sich der Pegel einer Flüssigkeitsoberfläche in einem Behälter unabhängig von Änderungen der Schallgeschwindigkeitskennlinien der gasförmigen Umgebung in dem Behälter zwischen dem Wandler und der Flüssigkeitsoberfläche genau feststellen läßt. Dafür soll ein sich anpassendes Medium geschaffen werden, welches den Scheinwiderstand des Piezokristalls an die gasförmige Umgebung anpaßt, wobei das Medium relativ konstante akustische Scheinwiderstands- und Schallgeschwindigkeitseigenschaften über einen großen Bereich von Temperaturen haben soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ultraschallwandler für ein System zum Feststellen von Flüssigkeitspegeln durch Entfernungsmessung bzw. Echoortung gelöst. Dieser Ultraschallwandler hat ein Gehäuse mit einem Piezokristall, der in dem Gehäuse angeordnet ist und akustische Wellen aussendet. In dem Gehäuse ist angrenzend an den Kristall ein den Scheinwiderstand anpassendes Medium angeordnet, welches eine Fensterschicht 16 und eine Membranschicht 17 aufweist, um die Schallwellen zwischen dem Kristall und einer gasförmigen Umgebung auszusenden. Die Fensterschicht 16 setzt sich aus einem Material zusammen, in welchem hohle Glaskugeln dispergiert sind. Von dem Gehäuse aus erstreckt sich ein Rohr zur Bildung eines Strahls von Schallwellen, die sich von dem Kristall aus fortpflanzen. Das

00 98 1 4 / 0 6 Ö #

DEA-K2019 -7-

Rohr 13 ist mit einem Ende teleskopartig in dem Gehäuse angeordnet und hat einen geringen Abstand von der Membran, so daß ein Spalt 31 für eine Strömungsverbindung geschaffen wird. Von einer Stelle in der Nähe des Gehäuses ausgehend ist eine Bezugsreflektoranordnung 14 vorgesehen, welche ein U-förmiges Element mit zwei Schenkeln hat, die sich in einem Gleitkontakt mit der Seitenwand des Rohres erstrecken und ein die beiden Schenkel verbindendes Element aufweisen.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ultraschallwandler,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig. 4, wobei verschiedene Einzelheiten des Wandlers weggelassen sind,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 von Fig. 1 und

Fig. 5 die Schaltung für einen Ultraschallwandler in Blockform.

Der in Fig. 1 gezeigte Ultraschallwandler 10 für die Verwendung in einem System zum Bestimmen eines Flüssigkeitspegels in einem Behälter, Kanal und dergleichen nach dem sogenannten Echo-Ranging-Verfahren hat ein Gehäuse 12, welches einen Piezokristall 15 zur Erzeugung von Schallwellen, ein langgestrecktes Rohr 13, das an dem Gehäuse 12 zur Bildung eines Strahls von Schallwellen, die sich vom Kristall 15 aus fortbewegen, und eine Bezugsreflektoranordnung 14 aufweist, die einen Teil der Wellen in den Strahl zurück zum Kristall 15 für Kalibrierzwecke reflektiert. Das Gehäuse 12 besteht aus einem Material, welches ein übermäßiges abklingendes Schwingen verhindert, beispielsweise aus

ΘΟ9θ14/Οβ!β

chloriortern Polyvinylchlorid. Der Wandler 10 kann an einom Bauteil mit einem am Gehäuse 12 befestigten Flansch 11 angebracht werden.

Im Gehäuse 12 sind akustisch aktive Elemente angeordnet. Die gezeigten Elemente umfassen einen scheibenförmigen Piezokristall 15, akustisch durchlässige Schichten 16 und 17, die die akustische Abgabe des Kristalls 15 an die gasförmige Umgebung außerhalb des Wandlers 10 anpassen und eine wellendämpfende Rückseite 18. Der scheibenförmige Kristall 15 ist so angeordnet, daß die Primärrichtung der Wellenfortpflanzung aus dem Kristall 15, die senkrecht zu den beiden Flächen des Kristalls 15 ist, parallel zur Längsachse des Rohres 13 erfolgt. Ein geeignetes Material für den Kristall 15 ist Bleizirkonat-Titanat mit einer charakteristischen Radialfrequenz von etwa 50 kHz. In der Praxis sind die Flächen wenigstens teilweise mit einem leitenden Material, wie Silber, beschichtet. Der hier verwendete Ausdruck Kristall umfaßt somit sowohl die piezoelektrische Substanz als auch die leitende Beschichtung.

Die akustisch durchlässigen Schichten 16 und 17 bilden ein sich anpassendes Medium, welches an der Fläche des Kristalls 15 zum langgestreckten Rohr 13 hin anliegt. Die Schichten umfassen eine Membranschicht 17 und eine Fensterschicht 16, die zwischen der Membranschicht 17 und dem Kristall 15 liegt, um den Energieübergang auf ein Maximum zu bringen, hat das Medium eine Stärke längs der Richtung der Wellenfortpflanzung, die gleich einer zusätzlichen Wellenverzögerung im Medium von etwa einem ungeraden Mehrfachen, vorzugsweise einem Mehrfachen eines Viertels der charakteristischen Periode des Kristalls 15 ist.

Die Fensterschicht 16 des Mediums besteht aus einem synthetischen polymeren Material, vorzugsweise aus einem Polyurethan, in welchem hohle Glaskugeln homogen dispergiert sind, wodurch man eine Substanz mit relativ konstanten akustischen Scheinwiderstands- und Schallgeschwindigkeitseigenschaften über einem

ioasu/öiii

Temperaturbereich erhält, der sich über etwa 100° ändert, beispielsweise von etwa -30⁰C bis 70⁰C. Diese Eigenschaften bzw. Kennlinien stammen offenbar von der Verformbarkeit der hohlen Glaskugeln. Vorzugsweise machen die Glaskugeln etwa 10 Gewichtsprozent der Fensterschicht 16 aus. Die Glaskugeln haben einen Durchmesser im Bereich von 20 bis 300 μ. Ein bevorzugtes Material für die Glaskugeln ist Natriumborsilikat. Eine bevorzugte Wandstärke der Kugeln liegt bei etwa 2 μ. Um ein sich insgesamt anpassendes Medium mit relativ konstanten akustischen Scheinwiderstands- und Schallgeschwindigkeitscharakteristika zu erhalten, beträgt die Fensterschicht etwa 90% der gesamten Wandstärke des Mediums oder etwa das Neunfache der Stärke der Membranschicht 17.

Die Membranschicht 17 des Mediums ist auf der gegenüberliegenden Seite der Fensterschicht 16 vom Kristall 15 aus laminiert. Der Hauptzweck der Membranschicht 17 besteht darin, die inneren Teile des Gehäuses 12 von der Umgebung des Behälters zu schützen. Die Membranschicht 17 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das Gehäuse 12.

Die dämpfende Rückseite 18 ist so angeordnet, daß sie an der entgegengesetzten Fläche des Kristalls 15 von dem anpassenden Medium aus anliegt. Vorzugsweise erstreckt sich die Rückseite bzw. Unterlage 18 um den Rand der Oberseite des Kristalls 15 herum, so daß die Fortpflanzung von der Seitenwand des Kristalls 15 ebenfalls gedämpfh wird. Eine bevorzugte Zusammensetzung der Rückseite 18 umfaßt eine Vielzahl von massiven Bleikugeln 21, deren Durchmesser im Bereich von etwa 2 mm bis 3 mm liegt und die in Kontakt mit oder in unmittelbarer Nähe am Kristall 15 und in Kontakt miteinander oder in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind, um akustische Energie vom Kristall 15 zu absorbieren. Die Zwischenräume zwischen den Kugeln sind mit einem synthetischen Polymerisatmaterial, beispielsweise mit einem Polyurethan gefüllt. In der Praxis verhindert diese Rückseite 18 ein übermäßiges abklingendes Schwingen bzw. ein

9814/060$

übermäßiges Nachschwingen, des Kristalls 1 5 über einem Temperaturbereich, der sich über etwa 100° ändert, nämlich von etwa -3O⁰C bis 70⁰C.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Oberseite des Gehäuses 12 durch eine Kappe 25 abgedichtet. Durch die Kappe 25 sind zwei Drähte 23 und 24 für die Verbindung mit den Flächen des Kristalls 25 hindurchgeführt. Zusätzlich sind die auf andere Weise nicht gefüllten Räume im Gehäuse 12 mit Polyurethanschaum 26 und festem Polyurethan 27 ausgefüllt.

Das Gehäuse 12 hat eine rohrförmige Seitenwand, die sich unter der Membran 17 erstreckt und eine Einrichtung zum Halten des Rohres 13 bildet. Durch die Seitenwand gehen zwei Schlitze an diametral gegenüberliegenden Stellen. In gleichen Abständen um die Seitenwand herum sind drei kreisförmige öffnungen 20 vorgesehen.

Das längliche Rohr 13 des Wandlers 10 ist so angeordnet, daß es sich von dem Gehäuse 12 aus vertikal nach unten erstreckt. Das Rohr 13 besteht aus einem Material, welches ein übermäßiges Nachschwingen des Rohrs 13 verhindert. Kunststoffe, wie chloriertes Polyvinylchlorid sind besonders geeignet. Das obere, verjüngte Ende 30 des Rohres 13 ist teleskopartig in das Gehäuse in einem geringen Abstand unter der Membranschicht 17 angeordnet, so daß ein Spalt 31 über der Oberseite des Rohres 13 gebildet wird. Der Spalt 31 bildet zusammenwirkend mit dem verjüngten Ende 30 und den drei Öffnungen 20 in der Seitenwand des Gehäuses 12 einen Durchgang für eine Strömungsverbindung zwischen dem Gasraum, der am Ende 30 des Rohres 13 eingeschlossen ist, und der Umgebung außerhalb des Rohrs 13.

Die Bezugsreflektoranordnung 14 des Wandlers 10 hat eine U-förmige Stange, die so angebracht ist, daß sie sich vertikal nach unten angrenzend an das Gehäuse 12 erstreckt, so daß das Rohr 13 und die Reflektoranordnung 14 sich mit der Temperatur unabhängig ausdehnen und zusammenziehen können. Die Stange hat

9 0 9 8 ! ', / η H A Q

zwei Schenkel 32a und 3 2b, die an einem Ende an den Schlitzen 19 mit dem Gehäuse 12 und dem Rohr 13 verbunden sind. Die Schenkel 32a und 32b haben einen Gleitkontakt mit der äußeren Seitenwand des Rohr 13, die mit zwei diametral gegenüberliegenden Nuten 33 versehen ist, in welche die Schenkel 32a und 32b für die seitliche Abstützung passen.

Ein Träger 34, der mit einem Rohr aus Polytetrafluoräthylen-Polyestermaterial 35 umhüllt ist, um so eine größere Oberfläche für das Reflektieren der Schallwellen zu bilden, ist als Verbindung zwischen die äußeren Enden der beiden Schenkel 32a und 32b eingesetzt. Der Träger 34 erstreckt sich senkrecht zur Richtung der Wellenfortpflanzung im Rohr 13 in einem Abstand von etwa 36 cm vom Kristall 15. Ein zusätzlicher Minimalabstand von etwa 9 cm zwischen dem Träger 34 und einer Plüssigkeitsflache ist erforderlich, um die Oberfläche festzustellen und um sie von dem Träger 34 zu unterscheiden. Die Schenkel 32a und 32b bestehen aus einem Material mit einem niedrigen Wäremausdehnungskoeffizient, so daß der Träger 34 in einem relativ konstanten bekannten Abstand vom Kristall 15 über einem Temperaturbereich bleibt, der sich über etwa 100° ändert, beispielsweise von etwa -3O⁰C bis 70⁰C. Geeignet sind die meisten Metalle, beispielsweise rostfreier Stahl.

Die elektronische Schaltung für den Betrieb des Wandlers 10 hat eine Einrichtung 40 zum Senden von Schallwellen von dem Kristall 15 in Form periodischer Impulse, Einrichtungen 41 zum Feststellen der Impulse, wenn sie von dem Träger 34 reflektiert werden, Einrichtungen 41 zum Feststellen der Impulse, wenn sie von einer Oberfläche reflektiert werden, eine erste digitale Einrichtung 43 zum Zählen ausgelöst durch den periodischen Impuls, eine Einrichtung 44 zum Einstellen der Geschwindigkeit des Zählens der ersten digitalen Einrichtung 43, so daß das Zeitintervall, während welchem der Impuls vom Kristall zum Träger 34 läuft und zurückkehrt, eine konstante Zählung darstellt, sowie eine zweite digitale Einrichtung 45 zum Zählen mit einer Geschwindigkeit, die sich proportional zu der Ge-

90881 4/Ö8ii

schwindigkeit des Zählens der ersten digitalen Einrichtung 4 3 während des Zeitraums zwischen dem Peststellen des von dem Träger 34 reflektierten Impulses und dem Feststellen des von der Oberfläche reflektierten Impulses ändert.

Beispielsweise kann die elektronische Schaltung eine gemeinsame Verstärkerkette 41 zum Verarbeiten der vom Träger 34 und der Oberfläche reflektierten Impulse aufweisen. Die Einstellung der ersten digitalen Einrichtung kann von einer phasenstarren Schaltung 44 gebildet werden, in welcher die erste digitale Einrichtung bis zu einer Konstanten zählt. Die erste und die zweite digitale Einrichtung kann von einer einzigen Digitaluhr bzw. von einem einzigen digitalen Taktgeber gebildet werden.

In der Praxis wird der Ultraschallwandler 10 auf der Oberseite eines abgedichteten, die Flüssigkeit enthaltenden Tanks angebracht. Das Rohr 13 ist so angeornet, daß es sich vertikal unter dem Gehäuse 12 in die gasförmige Umgebung in dem abgedichteten Tank erstreckt. Die elektronische Schaltung legt periodisch ein elektrisches Potential an, um den Kristall zu erregen, so daß er einen Impuls von Schallwellen durch das sich anpassende Medium nach unten durch das Rohr 13 zur Oberfläche der Flüssigkeit im Tank sendet. Die Rückseite 18 dämpft die akustischen Wellen, die von der Oberseite des Kristalls 15 gesendet werden. Die Reflexionen des Impuls vom Träger 34 und der Flüssigkeitsoberfläche werden von dem Kristall 15 festgestellt, ehe der Kristall 15 durch die Schaltung wieder erregt wird.

Wenn sich der Impuls durch das Rohr 13 nach unten bewegt, trifft ein Teil der Wellenfront auf den Träger 34 und wird zurück zum Kristall 15 reflektiert. Dieser reflektierte Impuls erregt nach dem Auftreffen den Kristall 15, wodurch ein elektrisches Potential erzeugt wird, welches von der Schaltung festgestellt wird. Bei dieser Feststellung hat die erste digitale Einrichtung, die vorher angelaufen ist, wenn der Kristall 15 anfänglich er-

098 14/0

DEA-K2019 -13-

regt worden ist, eine vorgegebenen Konstante erreicht oder nicht. Wenn die Konstante durch die erste digitale Einrichtung 43 vor dieser Feststellung erreicht worden ist, wird die Geschwindigkeit der Zählung verringert. Wenn die Konstante nach dieser Feststellung erreicht wird, wird die Geschwindigkeit der Zählung erhöht. Wenn die Einstellung erfolgt ist, wird die Zählung unmittelbar wieder von Null aus eingeleitet. Der Impuls bewegt sich nach unten an dem Träger 34 vorbei weiter und trifft auf die Flüssigkeitsoberfläche, von der ein Teil der Wellenfront zurückreflektiert wird. Nimmt man an, daß der Winkel des Rohres 13 innerhalb mehrerer Grade zur Vertikalen liegt, tritt ein ausreichend reflektierter Impuls von der flüssigen Oberfläche in das Rohr 13 wieder ein und erregt den Kristall 15, indem er auf ihn trifft, wodurch ein elektrisches Potential erzeugt wird, welches von der Schaltung festgestellt wird. Die Zählung wird wieder angehalten. Diese zweite Zählung ist proportional zu dem bekannten Abstand zwischen dem Kristall 15 und dem Träger 34. Die Zählung kann dann in eine Spannung umgewandelt und an einem Voltmeter 46 für einen speziellen Oberflächenpegel angezeigt werden. Unabhängig von Änderungen der Schallgeschwindigkeit im Tank erzeugt somit der gleiche Pegel die gleiche zweite Zählung. Änderungen der Schallgeschwindigkeit werden durch Einstellungen in der Geschwindigkeit der ersten und zweiten Zählungen kompensiert.

Die Strömungsverbindung durch den Spalt 31 und die öffnungen verhindert, daß weniger dichte Komponenten der Gasumgebung in dem Rohr 13 eingeschlossen werden. Diese eingeschlossenen Gase können Schallgeschwindigkeitskennlinien im Rohr 13 erzeugen, die für .die Umgebung nicht repräsentativ sind und somit die Einstelleinrichtung 44 von einem genauen Kompensieren der Änderungen der Schallgeschwindigkeitseigenschaften der Umgebung abhalten könnten.

Der Träger 34 der Bezugsreflektoranordnung 14 bleibt in einem relativ konstanten Abstand von dem Kristall 15 unabhängig·von Temperaturänderungen. Dies ist der Fall, weil die Schenkel 32a und 32b und ihre Befestigung angrenzend am Gehäuse einen nie-

9Ö98U/Ö6$i

DEA-K2019 -14-

drigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben. Das Rolir 13 kann sich andererseits mit Temperaturänderungen entsprechend einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten ausdehnen und zusammenziehen, der für Kunststoff höher ist als für die Schenkel 32a und 32b für eine hohe Genauigkeit akzeptabel wäre.

Der Wandler 10 kann auch zum Messen des Abstands zu einem Feststoff gegen stand verwendet v/erden. Dabei ist eine vertikale Ausrichtung des Rohres 13 nicht erforderlich.

ι -^⁵* Leerseite

Claims

Patentansprüche

'(1 . jUltraschallwandler zum Übertragen von Schallwellen in

^^ eine gasförmige Umgebung, insbesondere für ein System zum Bestimmen von Flüssigkeitspegeln durch Entfernungsmessung, gekennzeichnet durch einen Piezokristall (15) und durch eine Fensterschicht (16), die angrenzend an den Kristall (15) zum übertragen der Schallwellen zwischen dem Kristall (15) und einer gasförmigen Umgebung angeordnet ist, wobei die Fensterschicht (16) aus einem akustisch durchlässigen Material zusammengesetzt ist, in welchem hohle Glaskugeln mit Durchmessern im Bereich von 20 bis 300 μ derart dispergiert sind, daß die Fensterschicht (16) eine relativ konstante akustische Scheinwiderstands- und Schällgeschwindigkeitskennlinie über einem Bereich von Temperaturen hat. .
2. Ultraschallwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln etwa 10 Gewichtsprozent der Fensterschicht (16) ausmachen.

909814/0888
3. Ultraschallwandler nach Anspruch 1 oder· 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durchlässige Material Polyurethan ist.
4. Ultraschallwandler, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (12), in welchem der Piezokristall (15) für die Übertragung der Schallwellen sitzt, durch ein Rohr (13), das sich vom Gehäuse (12) aus erstreckt, so daß ein Strahl von Schallwellen gebildet wird, die sich von dem Piezokristall (15) aus fortpflanzen, und durch eine Bezugsreflektoranordnung (14), die angrenzend an das Gehäuse (12) angeordnet ist, sich von dort aus erstreckt und ein U-förmiges Teil mit zwei Schenkeln (32a, 32b) aus einem Material aufweist, welches einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, und die so angeordnet sind, daß sie im Gleitkontakt mit der Seitenwand des Rohres (13) längs eines wesentlichen Abschnitts ihrer Länge stehen, wobei die Anordnung ferner ein Element (34) aufweist, welches die beiden Schenkel (32a, 32b) verbindet und senkrecht zur Richtung der Wellenfortpflanzung in dem Rohr (13) angeordnet ist, so daß das Element (34) einen Teil der gesendeten Wellen zurück zum Kristall (15) reflektiert, wobei der Abstand zwischen dem Kristall (15) und dem Element (34) über einem Bereich von Temperaturen relativ konstant bleibt.
5. Ultraschallwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (13) aus Kunststoff besteht.
6. Ultraschallwandler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand des Rohres (13) mit zwei diametral gegenüberliegenden Nuten (33) versehen ist, in denen, die Schenkel (32a, 32b) in Gleitkontakt so angeordnet sind, daß die Schenkel eine seitliche Abstützung erhalten.

800814/061!

DEA-K2019 -3-
7. Ultraschallwandler nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine in dem Gehäuse (12) angeordnete Membran schicht (17) zum Trennen des Piezokristall

(15) von der gasförmigen Umgebung außerhalb des Gehäuses (12), wobei sich die Seitenwand des Gehäuses (12) unter die Membranschicht (17) erstreckt, durch die Seitenwand eine Vielzahl von Öffnungen (20) hindurchgehen, und das Rohr (13) mit einem Ende teleskopartig in das Gehäuse (12) eingreift und mit einem geringen Abstand zur Membranschicht (17) unter Bildung eines Spaltes (31) angeordnet ist, der zusammen mit der Vielzahl von Öffnungen (20) einen Kanal für eine Strömung sverbindung zwischen dem Gasraum am Ende des Rohres (13) und der Umgebung außerhalb des Rohres (13) bildet, so daß keine Gase in dem Gasraum eingeschlossen werden können.
8. Ultraschallwandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fensterschicht

(16) in dem Gehäuse (12) angrenzend an den Piezokristall (15) angeordnet ist.
9. Ultraschallwandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine angeschlossene elektronische Schaltung mit einer Einrichtung (4 0) zum Senden akustischer Wellen aus dem Kristall (15) in Form periodischer Impulse in dem Rohr (13), mit Einrichtungen (41) "zum Feststellen der von dem Element (34) reflektierten Impulse, mit Einrichtungen (41) zum Feststellen der von einer Oberfläche zurück ins Rohr (13) reflektierten Impulse, mit einer ersten digitalen Einrichtung (43) zum Hochzählen bis zu einer Konstanten, was durch die periodischen Impulse eingeleitet wird, mit einer Einrichtung (44) zum Einstellen der Zählgeschwindigkeit der ersten digitalen Einrichtung (43), so daß der Zeitraum, während welchem der periodische Impuls von dem Kristall (15) zu dem Element (34) läuft und zurückkehrt, eine konstante Zählung darstellt, und mit einer zweiten digitalen Einrichtung (45) zum Zählen mit einer Geschwindigkeit, die sich proportional zur Geschwindigkeit

DEA-K2019 -4-

der Zählung der ersten digitalen Einrichtung (4 3) während des Zeitraums zwischen dem Peststellen des vom Element (34) reflektierten Impulses und dem Feststellen des von der Oberfläche reflektierten Impulses ändert.

/7

.-0!SU/