Ein Verfahren zur Konstruktion anwendungsoptimierter Ultraschallsensoren auf der Basis von Schallkanälen

1 Einleitung.- 1.1 Problemstellung.- 1.2 Zielsetzung.- 1.3 Vorgehensweise.- 2 Ausgangslage.- 2.1 Begriffe und Definitionen.- 2.2 Anwendungsgebiete der Ultraschalltechnik.- 2.3 Übersicht der Meßaufgaben und Randbedingungen fur Sensoren.- 2.4 Stand der Technik.- 2.5 Stand der Forschung.- 3 Anforderungen an Schallköpfe für Ultraschallsensoren.- 3.1 Allgemeine Anforderungen an den Ultraschallsensor.- 3.2 Spezifische Anforderungen an die Schallköpfe.- 3.3 Abschätzung der erreichbaren Leistungseigenschaften.- 3.4 Konkretisierung der Anforderungen für vier Typenklassen von Schallköpfen.- 3.5 Anforderungen an das Schallkopf-Konstruktionsverfahren.- 4 Analyse der Lösungsmöglichkeiten zur Konstruktion von Ultraschallköpfen.- 4.1 Zerlegung in funktionale Komponenten.- 4.2 Analyse der Lösungsmöglichkeiten für die funktionalen Komponenten eines Schallkopfes.- 4.3 Bewertung und Auswahl von Lösungsvarianten für die akustischen Komponenten.- 4.4 Konstruktion von Schallkanälen.- 4.5 Fragenkatalog zur Konstruktion akustischer Ultraschallelemente.- 5 Experimentell gestützter Entwurf von Schallkanälen.- 5.1 Vorgehensweise unter Einsatz der Simulationstechnik und der Meßtechnik an Labormustern.- 5.2 Meßtechnische Erfassung der Kenngrößen zur Analyse und Bewertung von Schallköpfen.- 5.3 Verfahren zur Herstellung von Versuchsmustern.- 5.4 Verfahren zur Simulation der Ultraschallabstrahlung (BEM und FEM).- 5.5 Zusammenfassung der vorgeschlagenen empirisch/heuristischen Methodik.- 6 Untersuchungen zum anwendungsspezifischen Entwurf von Schallköpfen.- 6.1 Meßtechnische Ermittlung der Ausgangsparameter.- 6.2 Regelkatalog für achsensymmetrische Schallkanal-Konstruktionen.- 6.3 Nicht-achsensymmetrische Schallkanäle.- 6.4 Übersicht der erfaßten Effekte.- 7 Erprobunganhand von Fallbeispielen.- 7.1 W-Schallkopf.- 7.2 F-Schallkopf.- 7.3 N-Schallkopf.- 7.4 Gruppenstrahler- Schallkopf..- 7.5 Vergleichende Bewertung.- 8 Zusammenfassung und Ausblick.- 9 Literaturverzeichnis.