Elektronikentwicklung

Ultraschall ist eigentlich ganz einfach: Ultraschallköpfe an einen Kasten stöpseln und loslegen. Ein Display zeigt die Messergebnisse. Fertig!?

Das steckt (auch) dahinter: elektrische Signale werden erzeugt, umgewandelt, weiterverarbeitet, analysiert, dargestellt. Elektronik leistet das. Verborgen im Gehäuse tut sie unauffällig ihren Dienst. Unscheinbar aber unverzichtbar.

In diesem Beitrag steht die Elektronik im Rampenlicht. Wir am FZ-U entwickeln leistungsfähige Komponenten und Geräte für den Ultraschall. Von der ersten Skizze bis zum fertigen Kasten, mit dem alles eigentlich ganz einfach geht.

Mit Hochspannung dabei

Luftgekoppelter Ultraschall ist ein hochspannendes Thema und das durchaus im elektrischen Sinn. Denn die dort notwendigen hohen Schalldrücke beim Senden erfordern auch vergleichsweise hohe elektrische Spannungen zur Ansteuerung der Sendeköpfe. Die Spannung muss zudem hochdynamisch bereitgestellt werden. Immerhin müssen hier einige 100 Tausend Schwingungen pro Sekunde erreicht werden. Leistungselektronik ist deswegen ein Spezialgebiet von uns.

Auch in anderer Hinsicht ist die Erzeugung von Hochspannung für die Ultraschallerzeugung wichtig. Als Wandlermaterial verwenden wir am FZ-U häufig piezoelektrische Keramiken. Diese sind in der Lage, elektrische Energie in mechanische Energie (hier: Ultraschallwellen) und umgekehrt umzuwandeln.  Nach der Herstellung sind die Keramiken nicht piezoelektrisch. Mit einer hohen elektrischen Gleichspannung wird im Material eine Vorzugsrichtung aufgeprägt, die zur Piezoelektrizität führt. Dieser Vorgang heißt Polung. Die notwendige Spannung ist mit einigen 1000 Volt so hoch, dass wir zur Polung kompakte Tischgeräte entwickelt haben.

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Gut zuhören können

Gut zuhören ist eine Tugend, die auch in der Ultraschalltechnik hilfreich ist. Schließlich müssen leise Signale empfangen und ausgewertet werden. Dazu müssen sie sich gegenüber dem allgegenwärtigen Rauschen absetzen. Dafür entwickeln und bauen wir rauscharme Verstärker.

Aktuell arbeiten wir daran diese so kompakt zu gestalten, dass sie im Wandler Platz finden. Dadurch werden die Leitungswege kürzer.

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