Wandler-Array

Innerhalb eines Sondengenerators dient das Wandler-Array als Kernkomponente für Sensorik und Signalerzeugung. Es besteht aus mehreren piezoelektrischen Elementen, die in bestimmten Mustern (linear, phasengesteuert, Matrix) angeordnet sind und gemeinsam gesteuerte Ultraschallstrahlen für zerstörungsfreie Prüfung, medizinische Bildgebung oder Messanwendungen erzeugen. Das Array ermöglicht Strahlschwenkung, Fokussierung und Scan-Fähigkeiten, die einzelne Wandler nicht erreichen können. Dieser Verzeichniseintrag beschreibt die allgemeine Komponentenklasse; tatsächliche Modelle variieren in Elementanzahl, Frequenz und Gehäuse. Das Array ist typischerweise in ein Sondengehäuse integriert, mit einer akustischen Anpassungsschicht und Trägermaterial zur Leistungsoptimierung. Elektrische Verbindungen erfolgen über Standardsteckverbinder (Micro-D oder SMA) für die Systemintegration. Die Anzahl der Elemente reicht von 16 bis 256 und bestimmt Auflösung und Sichtfeld. Die Betriebsfrequenz liegt zwischen 1 und 10 MHz, wobei höhere Frequenzen die Auflösung verbessern, aber die Eindringtiefe verringern. Der Elementabstand sollte ≤ halbe Wellenlänge sein, um Gitterkeulen zu vermeiden, typischerweise 0,1–1,0 mm. Die relative Bandbreite bei -6 dB beträgt 60–80%. Die Kapazität pro Element beträgt 50–500 pF und beeinflusst die elektrische Anpassung. Die Impedanz beträgt 50–100 Ω für die typische Systemintegration. Der Betriebstemperaturbereich liegt bei -20 bis 70 °C; die Lagertemperatur bei -40 bis 85 °C. Die Schutzart (IEC 60529) ist IP54–IP67 für industrielle Umgebungen. Das Gehäusematerial ist Aluminium oder Edelstahl für Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit. Das Gewicht reicht von 50 bis 500 g, abhängig von Elementanzahl und Gehäuse. Überprüfen Sie vor Beschaffung oder Integration immer modellspezifische Werte und Normen mit dem Hersteller oder Lieferanten.

Elektrische Energie wird über den piezoelektrischen Effekt in jedem Array-Element in mechanische Schwingungen (Ultraschall) umgewandelt. Diese Elemente werden mit präzisen Zeitverzögerungen angeregt, um konstruktive Interferenzmuster zu erzeugen und gerichtete Ultraschallstrahlen zu formen. Zurückkehrende Echos werden wieder in elektrische Signale zur Verarbeitung umgewandelt. Strahlschwenkung und Fokussierung werden durch Anpassung des Verzögerungsmusters erreicht, was elektronisches Scannen ohne bewegliche Teile ermöglicht.