Charakterisierung einzelner Ultraschallwandler für den Aufbau eines mehrelementigen parametrischen Lautsprechers

In den bekannten grundlegenden Ausf¨uhrungen zur Erzeugung hörbaren Schalls durch Eigendemodulation amplitudenmodulierten Leistungsultraschalls (siehe u.a. Westervelt, Berktay) wird von zwei räumlich übereinander liegenden Wellen unterschiedlicher Frequenz im nichtlinearen Medium ausgegangen, so dass neben ihren Harmonischen auch Summen- und Differenzfrequenzen entstehen. Die perfekte räumliche Ueberdeckung der Wellen im Freifeld kann mit herkömmlichen Schallwandlern allerdings nur unzul¨anglich erreicht werden. Trotzdem sind in der Vergangenheit einige so genannte parametrische Lautsprecher entwickelt worden. Um annähernd die erwähnten Voraussetzungen zu gewährleisten, sind gängige Systeme mit einem Durchmesser von ca. 30 cm relativ groß. Dies soll auch dem angestrebten Sekundärschalldruck Rechnung tragen, der linear mit der effektiv abstrahlenden Fl¨ache wächst. Zum Aufbau dieser großen Flächen werden teilweise viele kleine Ultraschallwandler zu einem Array zusammengesetzt. Der hohe Preis einzelner Wandler aber auch die notwendige Sortierung beispielsweise bezüglich ihrer Mittenfrequenz macht den Aufbau solcher Systeme aufwändig. Erst am vollständig aufgebauten Array werden schließlich Frequenzgang und Richtcharakteristik des Sekundärschalls ermittelt. Im Sinne kürzerer Entwicklungszeiten und -kosten wäre es wünschenswert, bereits vor dem Aufbau des Arrays allein durch Untersuchung des einzelnen Ultraschallwandlers eine Prognose über die zu erwartenden Eigenschaften des Gesamtsystems vornehmen zu können. In diesem Beitrag wird ein Versuchsaufbau vorgestellt, der unter strenger Beachtung der anfangs erwähnten Voraussetzungen die parametrische Schallerzeugung mit nur einem Ultraschallwandler kleiner Baugröße erlaubt. Die Frequenzg änge des Sekundärschalls von Einzelelement und Array werden bei entsprechender Distanz gegen¨ubergestellt. Vorzüge des neuen Messaufbaus, beispielsweise die Möglichkeit zur Variation von Druck, Temperatur oder Luftfeuchtigkeit, um atmosphärische Einflüsse auf die parametrische Schallerzeugung zu untersuchen, werden skizziert