(57)【要約】ソノトロードは、音響浮揚に基づいて物質を検査する際、使用される。再現可能な測定結果を得るために、又はこの種の装置の可能な使用を拡大するために、それぞれソノトロードは、要件の全範囲を満たす必要がある。周波数の正確な調整及びソノトロードと周波数発生器との間の制限のない相互作用が特に重要である。本発明は、音響ホーンとソノトロードの本体を別体として設けることを提案する。この場合、特定の方法で、特に、振幅又は動作電圧が比較的低めの最大低電圧値未満、特に、５０Ｖｐｐ未満に維持されるように、低電圧での動作のために、本体上に又は本体内に音響ホーンを取り付けることができる。このようにして熱の形成を防ぐことができる。本発明は、この種のソノトロード機器のための制御方法又は製造方法に更に関する。この場合、使用の範囲を拡大し、測定結果の再現性又は品質を向上することがそれぞれ可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響浮揚による検査のための音波を提供するためのソノトロード装置（１０）であって、前記ソノトロード装置（１０）は、
基体（１１）と、
反射器（１０２）の方向に音波を放出するための音響ホーン（１３）と、を備え、
前記音響ホーン及び前記基体は異なる部品であり、前記音響ホーンは、前記基体上に又は前記基体内に、設置深度（ｘ２）で締結点（Ｐ２）に取り付け可能であることを特徴とする、ソノトロード装置（１０）。
【請求項２】
前記音響ホーン（１３）は、前記基体上に又は前記基体内に、前記設置深度（ｘ２）で前記締結点（Ｐ２）に付け可能である、結合手段（１３．１）を有するシャフトを備える、請求項１に記載のソノトロード装置。
【請求項３】
前記ソノトロード装置は、高耐圧ハウジング（１０３）を備え、２×１０７Ｐａ超であり、特に最大１×１０８Ｐａの高圧で動作するように構成されることと、
前記ソノトロード装置は、低電圧で前記音波を提供するために、特に、放出された音波の振幅が５０Ｖｐｐを下回り続けるように構成されることと、
前記ソノトロード装置は、低電圧源を備えることとの少なくとも何れかの構成を備える、請求項１又は２に記載のソノトロード装置。
【請求項４】
前記締結点は、形状嵌め式及び圧力嵌め式の両方又はいずれかで締結するために構成され、前記締結点は、好ましくは、継手（１３．５ｄ）及びセンタリング部（１３．５ｂ）の少なくとも一つを含む、請求項１に記載のソノトロード装置。
【請求項５】
前記基体は、前記音響ホーンを締結点において結合するための空洞又は陥凹部（１１．７）を含む結合手段（１１．１）を備える、請求項１又は２に記載のソノトロード装置。
【請求項６】
前記音響ホーンの前記内端（１３．５ａ）と、音を伝達するためのユニット／音を伝達するための前記ユニットの内端との間の距離（ｘ１）は、調節可能であり、前記基体内の前記音響ホーンの前記設置深度（ｘ２）、もしくは前記音響ホーンにおける前記設置深度は、調節可能であり、又は前記基体内の音を伝達するためのユニット／音を伝達するための前記ユニットの設置深度（ｘ３）は、調節可能である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のソノトロード装置。
【請求項７】
前記音響ホーン（１３）のシャフト（１３．５）／前記シャフト（１３．５）は、高耐圧ハウジング（１０３）の案内孔（１０３．１）を通って導かれ、又は前記音響ホーン（１３）のシャフト／前記シャフト（１３．５）は、特に、前記シャフト上で放射状に配置された少なくとも１つのシーリング（１０５）及び／又は前記前面に配置された少なくとも１つの高耐圧シーリング（１０７）によって、高耐圧ハウジング（１０３）の案内孔／前記案内孔（１０３．１）において封止される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のソノトロード装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の少なくとも１つのソノトロード装置（１０）を備え、最大２×１０７Ｐａまでの高圧での動作及び／又は特に、５０Ｖｐｐ未満の低電圧振動振幅での動作に対して構成された機器（１００）であって、前記機器は、圧力測定値又は温度測定値に応じて、前記機器の、前記ソノトロード装置又は周波数発生器（１０１）もしくは増幅器を制御するように構成された制御装置（５０）を備え、前記締結点（Ｐ１、Ｐ２）もしくは前記設置深度に対して、接続機構／前記接続機構（１５）に対して、又は前記ソノトロード装置の前記基体上の結合部／前記結合部に対して、前記制御装置を調節することにより、前記制御装置（５０）は、少なくとも１つのパラメータ、特に、前記ソノトロード装置の固有周波数に適応されることを特徴とする、物質を音響浮揚により検査するための機器（１００）。
【請求項９】
前記機器は、前記ソノトロード装置が少なくとも部分的に設置される、ガス耐性かつ任意選択的に高耐圧のハウジング（１０３）を備えることと、
前記機器は、能動的な冷却がない冷却エネルギーなしで、特に、少なくとも２時間以上、例えば、少なくとも３時間又は５時間に亘って、前記ソノトロード装置（１０）を動作させるように構成されていることと、の少なくとも一方の構成を備える、請求項８に記載の機器。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のソノトロード装置（１０）を制御するための、又は物質を音響浮揚により検査するための機器、特に、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の機器（１００）を制御するための方法であって、前記ソノトロード装置は、前記ソノトロード装置の固有周波数に応じて、周波数が与えられ、前記ソノトロード装置は、高圧及び低電圧振動振幅の両方又はいずれかで動作することを特徴とする、方法。
【請求項１１】
物質を音響浮揚により検査するための機器（１００）の、請求項１〜７のいずれか一項に記載のソノトロード装置（１０）の使用であって、前記ソノトロード装置（１０）は、低電圧、特に、生成された音響波の振幅を示す電圧振幅に関しては、５０Ｖｐｐ未満で動作する、使用。
【請求項１２】
物質を音響浮揚により検査するための機器（１００）における、請求項１〜７のいずれか一項に記載のソノトロード装置（１０）の使用であって、前記ソノトロード装置の音響ホーン（１３）、特に、前記音響ホーンのシャフト（１３．５）は、前記機器の壁部（１０３）を通って導かれ、検査室内の前記ソノトロード装置の前記基体（１１）から分離して配置され、前記基体に対して防音され、かつ前記ソノトロード装置（１０）は、２×１０７Ｐａを超える高圧及び５０Ｖｐｐ未満の振動振幅の両方又はいずれかで動作する、使用。
【請求項１３】
物質を音響浮揚により検査するための機器（１００）における、ソノトロード、特に、請求項１〜７のいずれか一項に記載のソノトロード装置（１０）の使用であって、前記ソノトロード装置は、前記ソノトロード装置の固有周波数に応じて、制御装置（５０）により制御され、前記制御装置は、前記ソノトロード装置の固有周波数を含む、前記ソノトロード装置の少なくとも１つのパラメータに個別に適応される、使用。
【請求項１４】
ソノトロード、特に、請求項１〜７のいずれか一項に記載のソノトロード装置（１０）のための取り付けキットであって、前記取り付けキットは、少なくとも１つの音響ホーン（１３）を個別の部分として備えることを特徴とし、前記ソノトロード／ソノトロード装置の基体（１１）は、前記音響ホーンのシャフト（１３．５）上の結合手段（１３．１）に対応して形成され、前記音響ホーンを定義可能な設置深度（ｘ２）、特に、陥凹部（１１．７；１３．８）において取り付け可能である結合手段（１１．１）を備える、キット。
【請求項１５】
ソノトロード、特に、請求項１〜７のいずれか一項に記載のソノトロード装置（１０）であって、前記ソノトロード、特に、前記ソノトロード装置（１０）は、前記基体上の又は前記基体内の予め定義された設置深度（ｘ２）における締結点（Ｐ２）において、前記ソノトロード／ソノトロード装置の前記基体（１１）から分離して設けられた音響ホーン（１３）のシャフト（１３．５）を取り付けることによって得られ、前記ソノトロード／ソノトロード装置の固有周波数は、前記取り付けによって定義される、ソノトロード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、音響浮揚による試験のための、それぞれ、ソノトロード又はソノトロード装置、及びかかるソノトロード装置を備える機器、並びにソノトロード／ソノトロード装置又は機器をそれぞれ制御するための、それぞれ、制御装置又は制御方法に関する。特に、本発明は、以下の構成要素、すなわち、基体と、音波を放出するために基体に締結された音響ホーンと、を少なくとも有するソノトロード装置に関する。特に、本発明はまた、本発明に従って調節されたソノトロード／ソノトロード装置の使用並びにソノトロード装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソノトロードは、周波数発生器と、増幅器と、例えば、反射器又は第２のソノトロードとの間に配置された一種のスピーカとして見なすことができる。ソノトロードは、複数の要因に依存する非常に特殊な固有周波数を有しており、それら要因は、例えば、材料の合金成分又は幾何学的製造公差であり、ほとんどの場合、全体的に影響を受けることはない。ソノトロードは通常、固有周波数の範囲、つまり共振で動作する。進行音響波は、ソノトロードと反射器との間で発生し得る。
【０００３】
ソノトロードは、特に、以下の構成要素、すなわち、特定の形状及び質量を有する基体と、反射器の方向に音波を放出するための音響ホーンと、を備えることができ、音響ホーンは、基体を用いて設けることができる。音響ホーンは、基体上に永続的に設けられることが既知である。更に、基体に接続されるか又は基体に一体化される、特に、少なくとも１つの振動素子／励振器（セラミックスのものが好ましい）を有する、音を伝達するための電気的に接触可能なユニットを設けることができる。ソノトロードの固有周波数を調節するために、音を伝達するためのユニット上に対して、又は基体上に対しても、対策を施すことができる。
【０００４】
特許文献１は、音響浮揚のための封入装置及び方法について記載しており、被験流体の質量密度は、キャリア流体の質量密度よりも大きく設定されている。その結果、被験流体は、定常波の範囲に適切に保たれることとなり、より長時間にわたって検査されることとなる。適切な温度を確保するために、温度調整手段が設けられる。周波数発生器、音響変換器及び反射機器は、３つの部品で一組のユニットとして記載されており、波動場を形成するために提供される。３つの部品は、波動場も発生するエンキャプシュレーション／ハウジング内に配置される。音響変換器は、周波数発生器に直接配置される。音響変換器の構造については詳細に記載しない。
【０００５】
ソノトロードの正確な設定に関して、あるいは適切な試験又は再現可能な結果に関して、それぞれ、ソノトロードの固有周波数を可能な限り精密に調節することは賢明である。ソノトロードの種類又は構造によって、異なる対策を施すことができ、又はパラメータを変更することができる。音響浮揚のためにソノトロードを使用する際のいくつかの問題点を以下で簡単に述べる。本発明により、これら問題点の、個々の問題のみに関して、又はこれら問題点の全てに関しても、改善を行うことができる。
【０００６】
多くの場合、ソノトロードを容易に設定することができない。製造公差、又は特定の使用事例もしくは環境条件に関する同調又は微調整は、多くの場合、不可能であるか、又は大きな労力を要する。しかしながら、最小のばらつき（例えば、接触点上の小さなバリ）が既にソノトロードの固有周波数に影響を及ぼし得ることから、当該同調に関して又は微調整は望ましいと考えられる。
【０００７】
ほとんどの場合、ソノトロードは、長くて数時間しか動作させられないが、これは、ソノトロードが容易にオーバーヒートするため、再度冷却する必要があるか、又は冷却能を用いて積極的に冷却させなければならないからである。特に、高電圧下（例えば、少なくとも３００Ｖの範囲）では、発熱又はノイズが発生し、ソノトロードの冷却なおかつ迅速な電源オフが必要となる。
【０００８】
特許文献２の明細書は、シャフトに取り付けられたプレート状の可撓性材料を備えた装置について記載している。特許文献３の明細書は、エンドピースが平坦な状態で基体に取り付けられている装置について記載している。特許文献４は、特に固定要素と連動している、吸入穴を有する保持要素について記載している。特許文献５は、ソノトロードの固有周波数の温度依存性について示している。特許文献６は、放音エンドピースの様々な形状について記載している。記載した構成について、特に、固有周波数の同調及び達成可能な精密性に関して、改善できることが確認された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許第１９９５６３３６号明細書
【特許文献２】米国特許第４７５７２２７号明細書
【特許文献３】独国特許第１２０７１２３号明細書
【特許文献４】国際公開第０２／０９０２２２号パンフレット
【特許文献５】米国特許出願公開第２００３／０１５４７９０号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第１０２０１１０１５９７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、音響浮揚により物質（特に流体）を検査するためのソノトロード又は機器を提供することによって、検査を容易にすること、あるいは検査の正確性又は再現性を向上させることである。本目的はまた、ソノトロード又は機器の用途の範囲／使用の範囲を拡大すること、すなわち、複数の異なる検査又は物質についても可能な限り普遍的に使用可能な機器を提供することとも考えることができる。加えて、本発明の目的は、非常に精密に調整でき、それにより非常に広範囲の用途を開発できる装置を提供することである。別の目的としては、容易に又は高度な専門的水準で検査／計測を再現性よく実施できるように、ソノトロード又は機器を構成することである。特に、本発明の目的は、これらの態様のうち少なくともいくつかに関する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの目的のうち少なくとも１つは、請求項１に記載のソノトロード装置、及び装置の各従属請求項に記載の機器又は取り付けキット、並びに方法の従属請求項に記載の方法によって実現される。以下に記載する例示的な実施形態の特徴は、明白に否定されない限り、互いに組み合わせ可能である。
【００１２】
音響浮揚による検査のための音波を提供するソノトロード装置が提供され、当該装置は、基体と、特に反射器の方向に音波を放射／放出するための音響ホーンと、を備える。本発明によると、音響ホーンと基体とは異なる部品であり、音響ホーンは、基体上の又は基体内に、設置深度（Ｅｉｎｂａｕｔｉｅｆｅ）で締結点（Ｂｅｆｅｓｔｉｇｕｎｇｓｓｔｅｌｌｅ）に取り付け可能であることが提案されている。言い換えると、基体及び音響ホーンは、共に少なくとも２つの部品（特に、２つの直結する部品）を形成し、一種の取り付けキットとして提供することができる。その結果、それぞれのソノトロードを、特にソノトロードの固有周波数を、個別に調節することができる。紙やすりを用いた材料の除去でさえ固有周波数に影響を及ぼす可能性があることが証明されている。特に、低電圧で又は低電圧源で動作可能な本発明によるソノトロード装置では、固有周波数の精密な同調が非常に有益である。ソノトロード装置のユーザ又はサービスプロバイダ又はベンダーは、許容可能なわずかな製造公差も微調整することができる。ソノトロード装置又は最終製品は、供給者からの中間製品の品質から実質的に独立して最適化することができる。各ソノトロードはまた、特定の用途の範囲の観点から最適化することができる。ソノトロードの特性の調節又は最適化を容易にすることができる。
【００１３】
一般的に、これまでは、基体に施される対策により、同調が可能であるか又はソノトロードの特性に影響を及ぼすことが可能であった。現在では、音響ホーンを分離して実現しているので、基体と音響ホーンとの間の接続点又は締結点、特に、陥凹部内の可能な限り深い部分においても精密な同調又は微調整が可能である。例えば、音響ホーンは、特定のトルクで基体に螺合可能であるか、あるいは音響ホーンの絶対長さ又は絶対質量は、最小限で変更可能である。任意選択的に、特に基体の取り替えが不要な別の音響ホーンを使用してもよい。音響ホーンの材料は、基体の材料に関係なく選択することも可能である。
【００１４】
正確な形状に必ずしも注目する必要はないが、別体の音響ホーンにより、形状の変更が可能になり、少なくとも小さな範囲でソノトロード装置の音特性も変更することができ、その結果、ソノトロード装置を容易に最適化できる。
【００１５】
音響ホーンを小型に、簡易に、かつ好ましくは一体部品として実現しているからこそ、音響ホーンによる精密な同調が大いに期待できる。更に、音が放出される領域における対策が非常に効果的であることが確認された。
【００１６】
基体上の又は基体内の設置深度は、締結点を内部に向かって置き換えることを必要とする。実質的に、２つの変形例を区別する必要がある。すなわち、設置深度は、音反射器に面する基体の前面から測定される（締結点は反射器から更に離れている）か、あるいは音響ホーンのシャフトの自由端からシャフト内の締結点までで測定される（締結点は反射器に近付いている）。後者の変形例では、基体は、例えば、スタッドを備える。どちらの対策も、同一の効果、つまり、基体からの音響的かつ熱的な又は音響的もしくは熱的な分離並びに音響ホーンの（特に固有周波数の）より効果的な又はより細かい同調を有している。
【００１７】
音響ホーンは、必ずしも可逆的に取り付け可能である必要はない。取り外し機能は、例えば音響ホーンの交換を容易にするが、必ずしも必要ではない。しかしながら、音響ホーンは、可逆的に取り付け可能であってもよい。すなわち、反復的な取り付け（取り外し）及び反復的な後の同調（例えば、ねじ込みトルクの再調節）の両方に対応して接続位置又は締結点を構成することができる。
【００１８】
締結点は、１つ又は複数の締結点を含むことができる。締結点は、軸方向（波動拡張方向）の区画に沿って、音響ホーンのシャフトに沿ってでも、あるいは基体の陥凹部又は結合部に沿ってでも、延在可能である。個々の周区画にかつ周方向に、又は個々の周区画にもしくは周方向に、締結点を設けることができる。
【００１９】
別体の音響ホーンにより、音を伝達する手段に対する、より良好な又はより直接的な又は同調可能な結合が更に可能となる。これらの部品間の接続機構又は結合を、個々に設計することができる。
【００２０】
音響ホーンが分離して形成されているため、ソノトロード装置における発熱もまた低減され得る。ソノトロード装置の低入力電圧及び最適化形状は、発熱の低減に対する特に効果的な対策であることが確認された。別体の音響ホーンは、ここでは有利になる。音響ホーンのシャフトは、基体の音特性から音響ホーンの音特性を分離するための役割を果たすことができ、それにより、特に基体から独立する可能性がある方法で、より的を絞った同調を可能にすることが確認された。
【００２１】
第２の工程において、制御プログラム又は制御装置もまた、基体と音響ホーンとの間の結合点／接続点により最適化されたソノトロード装置に対して任意選択的に調節することができる。これにより、ソフトウェアの調節もまた、形状の調節を考慮に入れることができる。ここで、制御装置は、ソノトロード／ソノトロード装置の特定の固有周波数に依存して周波数発生器又は増幅器を特に制御することができる。音響ホーンの構成によってソノトロード装置の固有周波数に影響を及ぼすことができることにより、制御装置、ソノトロード装置並びに周波数発生器を、特定の精密な方法で、互いに対して調節することができる。したがって、制御プログラムは、例えば、固有周波数に関して、特に音響ホーンの締付トルク、高圧ねじ込み又はソノトロード装置のカバーもしくはフランジに関して、又は圧力、温度に関して、あるいはまたソノトロード装置への外部環境的な影響に関しても、調節可能である。これらのパラメータは、固有周波数に影響を及ぼす。
【００２２】
ここで、制御装置はまた、機器の増幅器と連通することができる。増幅器は、例えば、５０ｋＨｚの範囲の基本周波数で動作することができる。
したがって、流体だけでなく結晶、粒子又は他の物質もまた、本発明によるソノトロード装置を用いて適切に検査することができることが確認された。ここで、流体の選択肢は、極めて広い。例えば、液体中の気泡もまた検査可能である。
【００２３】
また、本発明によるソノトロード装置は、スイッチオフする必要のない、とりわけ長期間（例えば、数時間又は更には数日）にわたる検査にとって好適であることも確認された。ここで、特に結合位置において陥凹部／空洞と連動している別個の音響ホーンは、有益な効果をもたらす。陥凹部は、振動が更なる構成要素、特にハウジングに容易に伝わらないという利点をもたらすことが確認された。その結果、特に高圧用途において、より効率的に振動を音響ホーンに伝達することができる。また、基体の形状により、又は材料の選択により、最大動作時間が影響を受ける場合があり、あるいは冷却労力が低減し得る。本発明の変形例によると、冷却は一切不要である。
【００２４】
本発明はまた、高圧（例えば、最大２×１０７Ｐａ（２００バール）又は１×１０８Ｐａ（１０００バール）の範囲の）用途に関する。より高い圧力もまた実現可能である。例えば、シーリング（特に、Ｏリング）及び磁気結合の両方又はいずれかによって、特定の高圧を実現することができる。高圧は、例えば、ＣＯ２ガスによって形成することができる。本発明はまた、とりわけ広い温度範囲、例えば、−２０℃から１８０℃を優に超える温度（例えば、４００℃、又は更には４００℃を優に超える温度）の範囲に関する。ソノトロード装置は、広範囲の圧力及び温度のスペクトルにおいて、又は広範囲の圧力もしくは温度のスペクトルにおいて用いられるように構成されている。ソノトロード装置は、例えば、−２０℃〜１８０℃又は２５０℃の温度スペクトルに対応することができる。
【００２５】
２０ｋＨｚ超の周波数から超音波の範囲（例えば、４０ｋＨｚ（基本周波数）の範囲の、例えば、２０ｋＨｚ超の任意の周波数）までの波動を使用することが好ましい。
波動の別の特性として、振幅が挙げられる。振幅は、単位［Ｖｐｐ］で示すことができ、Ｖｐｐは、２つの電圧ピーク間の電圧差（「ピーク・トゥ・ピーク」）を表している。振幅は、例えば、増幅器によって、例えば、５倍に増加した、例えば、１０Ｖｐｐの周波数発生器の初期電圧に対応する５０Ｖｐｐ（基本電圧）の範囲であってもよい。ここで、周波数発生器は、低電圧源を備えることができる。
【００２６】
ここで、音響ホーンとして、そこから音波が最初に放出される、すなわち、音波を環境（特に、検査室）へと発するそれぞれ、部品もしくは要素又は構成要素部が理解されるであろう。音響ホーンはまた、音響変換器又は変換器プレートとしても記載することができる。
【００２７】
特許文献１で既に述べたように、音響ホーンは、様々な形状を有し得る。本発明によると、音響ホーンは、円錐形状を含むことが好ましく、あるいは一端において円錐形状である。他端において、音響ホーンは、棒状又はシャフト型であってもよく、特に丸棒として形成されるため、「ピン」と称される場合もある。一端と他端との間には、先細りの又は変動している連続した移行部又は走行部（それぞれ延在部分）を設けることができる。言い換えると、音響ホーンの直径は、円錐形状の端部に向かって次第に大きくなり得る。音響ホーンは、バルブプレートを有するバルブの形式で構築又は成形することができ、燃焼機関内の注入室の上流に配置することができる。ここで、プレート形状の端部は、音を放出又は反射する機能を有する。一変形例によると、音響ホーンは、シャフト上に肩部を含むことができ、その肩部上で、音響ホーンを、基体の前面に固定することができる。シャフトは、有利には、少なくとも断面において同一の直径を含む。シャフトは、有利には、センタリング部を含む。音響ホーンは、必ずしもとりわけ長いシャフトを含む必要はないが、本質的には、変換器プレート又は例えば比較的短いピンもしくは延在部分のみを含むプレートによって形成することもできる。用途の分野によっては、比較的長いシャフト（例えば、プレートの直径に少なくとも対応する長さを有するもの）が同調を容易にすることができることが確認された。これは、比較的長いシャフトにより、基体の内側に、あるいはまた反射器の方向に基体の前面から離れるようにも、音響ホーンの固定点を変位させることができるからである。比較的長いシャフトは、固有周波数の調整を精密に、すなわち、基体の特定の設計から大きく独立して行うための、特に基体内又はシャフト内の陥凹部と連動した相当な選択肢を提供する。一変形例によると、シャフトは、基体の幅よりも長い。
【００２８】
１００Ｖを下回る低電圧で有利に使用され、好ましくは５０Ｖｐｐの振幅さえも下回る本発明によるソノトロードと連動すると、固有周波数の可能な限り正確な同調がとりわけ好都合となる。その結果、高効率な構成の提供が可能になる。高効率な構成とは、ノイズを放出したとしてもごくわずか、好ましくはノイズを発さずに動作し、かつ発熱もほとんどせず、冷却も不要で、長い動作時間にわたって連続的に使用可能である構成である。これまでの従来の高電圧（特に、３００Ｖ超）と比較すると、低電圧に連動した固有周波数の精密な較正により、多数の利点を達成することができる。
【００２９】
また、低電圧又は５０Ｖｐｐを下回る小振幅により、危険を伴わずに、人が接触することが可能になる。装置に触れることができる。被検試料に対して多大なエネルギー投入も行われない。これにより、新たな用途の分野が加えられる。
【００３０】
特に温度及び圧力の観点から幅広いスペクトルにおいて使用可能となるように、音響ホーンは、チタン（材料）製であることが好ましい。
音響ホーンが一体式で、それぞれ一体として形成され、かつ基体の陥凹部に配置される比較的長いシャフトを含む場合、比較的簡易な方法での同調が可能である。音響ホーンはまた、複数の部品で構成することも可能であるが、同調がより難しくなるか、あるいはまず初めに理解すべき更なる変形例が生じる場合がある。例えば、プレートは、シャフトとは分離して構成されてもよく、それにより調節の観点から更なるオプションが提供され、かつ取り付けの際の利点もまた提供され得る。シャフトはまた、基体上に、例えば、基体と一体で／基体と一体として、形成されてもよく、その場合、別体としての音響ホーンの部分は、例えば、プレートのみを含むか、あるいはプレート及びシャフトの形態をした短い付属物を含む。これにより、ソノトロードを取り付ける際に、あるいはソノトロードを検査室（特に高圧観察セル）の外側、又は高温検査室の外側に配置する際にも利点を有することができる。言い換えると、音響ホーンの正確な実施形態は、状況によって指定する必要がある。しかしながら、基体とシャフトとの間の交差部を精密な方法で調節可能であることが重要である。これは、基体とシャフトとの間の同調が、とりわけ影響力があるか、又は効果的であることが確認されたからである。基体と一体的に接続されたシャフトは、同調位置をプレートに向かって更に変位させるが、これはあまり効果的でない可能性がある。それにもかかわらず、この構成もまた、個々のケースにおいては有利となり得る。
【００３１】
一例示的な実施形態によると、音響ホーンは、基体上の又は基体内に設置深度で締結点に取り付け可能な、結合手段を有するシャフトを備える。これにより、分離が容易になる。
【００３２】
一例示的な実施形態によると、音響ホーンのシャフト／上述のシャフトは、前面側に接触面を含んでおり、当該接触面は、基体上の接触面に対応して形成されている。前面側の接触面は、シャフトの陥凹部に形成することも可能である。対応する接触面により、定義可能な方法での固体伝播音の伝達が容易になる。締結点において、対応する接触面は、特に予め定義可能な付勢力又は接触力（圧力又は表面押圧）によって、互いに当接させることができる。
【００３３】
音響ホーンは、特に円錐形状でプレート及びシャフトと一体として形成することができる。音響ホーンは、剛性／非可撓性であってもよく、具体的には完全に金属製であるか、少なくともある金属材料製であってもよい。
【００３４】
一例示的な実施形態によると、ソノトロード装置は、高耐圧ハウジングを備え、かつ２×１０７Ｐａ（２００バール）を超える、特に最大１×１０８Ｐａ（１０００バール）の高圧で動作するように構成されている。更に、ソノトロード装置は、低電圧で音波を提供するように、特に放出された音波の振幅が５０Ｖｐｐを下回り続けるように構成することができる。ソノトロード装置は、低電圧源を備えることができる。
【００３５】
一例示的な実施形態によると、音響ホーンは、基体上に中心を有し、特に音響ホーンのシャフト上に中心を有する。これにより、比較的長いシャフト又は比較的深い設置深度においても、音響ホーンの非常に精密な位置合わせが可能になる。センタリング部は、陥凹部に設けられることが好ましい。センタリング部は、結合手段によって設けることができる。
【００３６】
一例示的な実施形態によると、締結点は、形状嵌め式及び圧力嵌め式締結、又は形状嵌め式もしくは圧力嵌め式締結、特に可逆性締結を行うように構成される。これにより、様々な変形例が可能になり、かつ同調の際に高い可撓性がもたらされる。音響ホーンは、例えば、予め定義されたトルクで基体に螺合可能である。そのため、音響ホーン上（好ましくは、プレートの円錐部分上）に、工具用の加工表面（特に、オープンエンドレンチ用レンチ平面）が設けられる場合、有利である。ここで、締結点はまた、継手及びセンタリング部の両方またはいずれかを有利に含む。どちらの対策も、音響ホーンの非常に精密な位置合わせを可能にする。
【００３７】
例示的な実施形態によると、基体は、音響ホーンを締結点において締結／結合するための空洞又は陥凹部を含み、特に、結合手段が好ましくは、形状嵌め式及び圧力嵌め式の両方又はいずれかである、例えば、ねじ（特に、雌ねじ）を含む、空洞又は陥凹部を含む結合手段を含む。代替的に又は追加的に、音響ホーンは、結合手段、特に、雌ねじに対応するように構成された雄ねじを含み得る。結合手段のねじ又は類似の機械的接続は、例えば、止まり穴において設けることができる。締結点は、その穴によって画定することができる。
【００３８】
陥凹部は、特にシャフトの形状によって、様々な形状を有し得る。例えば、シャフトの外殻表面は、少なくとも断面において、陥凹部の内殻表面に平行に延在する。陥凹部の内殻表面は、例えば、円筒状であってもよい。陥凹部は、基体及び音響ホーンの構成によって、幅広いというよりは深くてもよく、あるいは深いというよりは幅広くてもよい。陥凹部の底部は、シャフトの直径よりも幅広であってもよく、これにより分離が容易になる。
【００３９】
空洞又は陥凹部が基体からの音響的分離をもたらし得ることが確認された。例えば、空洞又は陥凹部を用いると、振動をより吸収することができる。空洞は、例えば、穴によって提供されてもよい。空洞はまた、カスケード様形式で互いに連続している複数の陥凹部又は肩部を含み得る。同様に、陥凹部はまた、特に周囲に、段部又は肩部を含んでもよい。
【００４０】
加えて、結合は、音響ホーンと基体との間で、基体の内部に更に向かって変位してもよい。その結果、同調の際に有利になる。音響ホーンの締結点は、特に音響ホーンの比較的長いシャフトによって、内側に変位することができる。その結果、音響ホーンと音を伝達するためのユニットとの間の距離が影響され得る。
【００４１】
結合手段は、例えば、バヨネット機構、ねじ込み、ラッチ機構及び／又は継手の種類などの大いに自由に選択可能な接続／締結の種類を含み得る。
例示的な実施形態によると、締結点又は結合手段は、継手、特に、圧入継手又は締まり嵌めを含む。例えば、音響ホーンの外殻表面の直径は、基体内の穴の内径に対して画定することができる。継手を用いて、音響ホーンを非常に精密に位置合わせすることができる。継手は、センタリング部に加えて又はその代替として提供することができる。
【００４２】
一変形例によると、代替的に又は追加的に、音響ホーン上に、特に雌ねじ穴に関連して陥凹部を提供することができる。それぞれの陥凹部は、例えば、穴によって提供され得る。それぞれの陥凹部は、例えば、雌ねじ穴の直径より１．２〜３倍大きい内径を有し得る。場合により、細いシャフトである場合があるので、陥凹部は、基体上に形成することが有利である。
【００４３】
一例示的な実施形態によると、ソノトロード装置は、少なくとも１つの振動素子（セラミックスのものが好ましい）を特に含む、音を伝達するための電気的に接触可能なユニットを備える。当該ユニットは、基体に接続され、基体は、音を伝達するためのユニットを締結／結合するための締結手段を含み、締結手段は、好ましくは形状嵌め又は圧力嵌めである。これまで、ソノトロードの特性は、せいぜい音を伝達するためのユニットの同調（例えば、基体上でのユニットの締結）によってのみしか影響され得なかった。現在は、音響ホーンが分離して構成されているという事実により、複数の接続点又は結合点に対して精密な同調又は正確な調整が可能である。ここで、音響ホーンは、基体に締結することができ、また音を伝達するためのユニットも、特に基体の反対側の前面側の音響ホーンの反対側において、基体に締結することができる。任意選択的に、音を伝達するためのユニットと音響ホーンとは、直接接触している。
【００４４】
ここで、音を伝達するためのユニットとして、基体に、例えば、ねじを用いて螺合されている、周波数発生器又は増幅器と接続された振動アセンブリが理解されるであろう。音を伝達するためのユニットは、「サンドイッチ状」に構築され得る。すなわち、ユニットは、複数の励振器（例えば（セラミックス製の）ブロック又はディスク、特に圧電セラミックス）を含み得る。
【００４５】
音を伝達するためのユニットは、例えば（セラミックス製の）ねじを用いて、基体に締結することができる。ここで、ソノトロード装置の特性は、音を伝達するためのユニットの個々の構成要素の材料の選択によっても影響され得る。振動素子として、圧電セラミックスを使用することが好ましく、特に、セラミックス製のブロック又はセラミックス製のディスクの形態であることが好ましい。
【００４６】
締結手段としては、例えば、バヨネット機構、ねじ込み、ラッチ機構、継手などの大いに自由に選択可能な機構を挙げることができる。
例示的な実施形態によると、ソノトロード装置は、音響ホーンと音を伝達するためのユニットとを接続するための接続機構を含み、接続機構は、形状嵌め式及び圧力嵌め式の両方又はいずれかである。接続機構により、精密な調整の際、更なる対策が可能となる。音響ホーンは、例えば、音を伝達するためのユニットと直接接続すること、かつ音を伝達するためのユニット上に固定することができ、又は音を伝達するためのユニットと直接接続することもしくはその上に固定することができる。音響ホーン及び音を伝達するためのユニットの２つの部品によって接続機構を提供することができる。特に、音響ホーンの内端は、音を伝達するためのユニットの内端と形状的に対応するように形成することができる。接続機構は、基体から独立して動作可能であるか又は構成可能である。例えば、基体は、貫通孔を含み、その内部に接続機構を配置することができる。結合手段及び締結手段は、接続機構から独立して設けられる。
【００４７】
例示的な実施形態によると、ソノトロード装置は、基体上に／基体内に、かつ／又は音を伝達するためのユニット上に／音を伝達するための上述のユニット上に、音響ホーンを締結するための結合部を含み、結合部は、形状嵌め式及び圧力嵌め式の両方又はいずれかである。結合部は、音響ホーンを音を伝達するためのユニットに直接接続するように構成され得る。結合部を用いて、音響ホーン及び音を伝達するためのユニットはまた、互いに対して係止することができる。結合部は、２つ又は３つの結合位置／結合点、すなわち、音を伝達するためのユニット及び音響ホーンのそれぞれの結合位置、並びに基体に結合部を位置付けるための結合点を任意選択的に含み得る。結合部を、基体において任意選択的に係留することができ、それにより、いずれの場合においても２つの部品を結合部に直接取り付けることができる。結合手段及び締結手段は、結合部上に設けられる。
【００４８】
接続機構もまた基体から独立して設けることができるが、結合部は、接続機構とは対照的に、基体上の予め定義された結合点に配置されるか、あるいは予め定義された結合点に配置されるように設けられる。したがって、結合部により、たった１つの結合点において、２つの部品を基体に結合することができる。
【００４９】
有利な例示的な実施形態によると、音響ホーンの内端と音を伝達するためのユニットの内端との間の距離は、予め定義可能であるか又は同調可能である。代替的に又は追加的に、基体内の音響ホーンの設置深度又は音響ホーン内の設置深度は、予め定義可能であるか又は同調可能である。代替的に又は追加的に、基体内の音を伝達するためのユニットの設置深度は、予め定義可能であるか又は同調可能である。その結果、いずれの場合においてもソノトロード装置のパラメータ、特に固有周波数を柔軟に調節することができる。
【００５０】
例示的な実施形態によると、音響ホーンのシャフト／上述のシャフトは、高耐圧ハウジングの案内孔によって導入される。例示的な実施形態によると、音響ホーンのシャフト／上述のシャフトは、特にシャフト上で放射状に配置された少なくとも１つのシーリング及び前面に配置された少なくとも１つの高耐圧シーリングの両方又はいずれかを用いて、高耐圧ハウジングの案内孔／上述の案内孔の内部で封止される。この構成により、装置を使用する分野が広がる。
【００５１】
項目１  前述の目的のうち少なくとも１つはまた、基体と、反射器の方向に音波を放出する音響ホーンと、を備えた、音響浮揚による検査のための音波を提供するソノトロード装置によって実現される。音響ホーンと基体とは異なる部品であり、音響ホーンは、基体上の又は基体内の設置深度で締結点において取り付けられる。音響ホーンは、基体上の又は基体内の締結点における設置深度で取り付けられ、特にソノトロード装置の固有周波数が締結点によって又は締結点において定義可能となるように取り付けられる、結合手段を有するシャフトを備える。ソノトロード装置は、高耐圧ハウジングを備え、かつ２×１０７Ｐａ（２００バール）を超える、特に最大１×１０８Ｐａ（１０００バール）の高圧で動作するように構成されている。シャフトは、ハウジングの案内孔によって導入され、かつ、特にシャフト上で放射状に配置された少なくとも１つのシーリング及び前面に配置された少なくとも１つの高耐圧シーリングの両方又はいずれかを用いて、ハウジングの案内孔の内部で封止される。ソノトロード装置は低電圧で音波を提供するように、特に放出された音波の振幅が５０Ｖｐｐを下回り続けるように構成される。前述の利点の多数が推測可能である。
【００５２】
項目２  前述の目的のうち少なくとも１つはまた、基体と、反射器の方向に音波を放出する音響ホーンと、を備えた、音響浮揚による検査のための音波を提供するソノトロード装置によって実現される。音響ホーンと基体とは異なる部品であり、音響ホーンは、基体上の又は基体内の設置深度で締結点において取り付けられる。音響ホーンは、基体上の又は基体内の設置深度において取り付けられる結合手段を有するシャフトを備える。締結点は、形状嵌め式及び圧力嵌め式の両方又はいずれかで締結するように構成される。基体又はシャフトは、音響ホーンを締結点に結合するための空洞又は陥凹部を含む結合手段を含む。基体内の音響ホーンの設置深度又は音響ホーン内の設置深度は、同調可能であり、特に、ソノトロード装置の固有周波数が締結点によって又は締結点において定義可能なように同調可能である。前述の利点の多数が当該ソノトロード装置によりもたらされる。
【００５３】
前述の目的のうち少なくとも１つはまた、上述のとおり、特に音響浮揚により物質を検査するための、対応する独立請求項に記載の機器によって実現される。機器は、本発明による少なくとも１つのソノトロード装置を含み、かつ最大２×１０７Ｐａ（２００バール）を超える高圧及び特に５０Ｖｐｐを下回る低電圧の振動の振幅の両方又はいずれかで動作するように構成されている。機器は、一般的に、物質、試料又は物体を、特に音響浮揚によって、検査及び確定する、又は検査もしくは確定するように構成され得る。機器は、過圧力の範囲の検査及び負圧力の範囲の検査に好適であり得る。
【００５４】
前述の目的のうち少なくとも１つはまた、物質を音響浮揚により検査するための少なくとも１つのソノトロードを有する、特に、本発明の少なくとも１つのソノトロード装置を有する機器により実現される。機器は、ソノトロード／ソノトロード装置を制御するように構成された制御装置、並びに任意選択的にユーザを介して手動でガイドされるか、又はオートパイロットにより、特に、圧力測定値及び温度測定値の両方又はいずれかに応じて、自動化された、周波数発生器及び／又は機器の増幅器の両方又はいずれかを、備える。
【００５５】
好ましくは、制御装置は、オートパイロットとマニュアルモードとの間を切り替えるように構成されている。好ましくは、機器は、そのために、オーディオビジュアル入力マスク、例えば、タッチスクリーン、を備える。例えば、制御装置は、周波数及び／もしくは振幅を調節する、又はユーザにより手動で事前設定された周波数変更及び／もしくは振幅変更を実現するように構成されている。
【００５６】
例示的な実施形態によると、機器の制御装置は、少なくとも１つのパラメータ、特に、ソノトロード／ソノトロード装置の固有周波数に適応され、特に、制御装置は、締結点／上述の締結点もしくは設置深度に対して、及び／又は接続機構／上述の接続機構及び／又はソノトロードもしくはソノトロード装置の基体への結合部／上述の結合部に対して調節されるという点において適応される。言い換えると、制御装置は、音響ホーンが基体に対して、どのように／どこに締結されるかに応じて、周波数発生器又は増幅器を制御できる。制御装置は、特に、圧力測定値及び温度測定値の両方又はいずれかに基づいて、固有周波数を算出することにより、固有周波数を調節できる。その前に、ある圧力条件及び温度条件の両方又はいずれかを考慮して、ソノトロード装置を調節又は微調節することができる。
【００５７】
ここでは、ソノトロード装置と、制御装置又はそのソフトウェアとの間に直接的な依存性が存在することができる。ソノトロード装置の同調に基づいて、機能又は依存性が決定でき、それに基づいて、固有周波数が算出でき、稼働又は動作周波数として、音声生成構成要素に対して事前設定される。
【００５８】
利点を有する例示的な実施形態により、機器は、ソノトロード装置が少なくとも部分的に設けられる、ガス耐性型であり、かつ任意選択的に、また（高）耐圧のハウジングを備え、機器は、ハウジング内の測定値をそれぞれ検出する圧力測定部及び温度測定部の両方又はいずれかを好ましくは備え、各々の測定部は、機器の制御装置／上述の制御装置と好ましくは通信している。この構造により、複数の異なるパラメータ／測定値に応じて、ソノトロード装置の正確な制御が可能になる。
【００５９】
利点を有する例示的な実施形態により、機器は、能動冷却がない冷却エネルギーなしで、特に、少なくとも複数時間、例えば、少なくとも３時間又は５時間の期間に亘って、ソノトロード装置を動作させるように構成されている。冷却材を完全に注入するか、又は冷却能を積極的に導入すれば、エネルギー面での利点があるだけでなく、高精度な検査、並びに、特に、高圧観察セルにおける簡単な構造が実現できる。ソノトロード装置は、特に、温度測定値に基づき、制御装置により、動作させることができるので、ソノトロード装置は、熱平衡では、冷却なしで動作し、冷却が不必要である。この結果、特に、動作安全性が高まる。それ故に、不十分な冷却により、実験の中断がもたらされることはない。言い換えると、本発明によるソノトロード装置は、非常に堅牢であり、メンテナンスがそれほど必要ではなく、高い正確性が要求されるような複雑な検査にも適している。
【００６０】
前述の目的のうち少なくとも１つはまた、上記のように、ソノトロード、特に、本発明によるソノトロード装置を制御するためのかつ／又は物質を音響浮揚により検査するための機器、特に、対応する独立請求項に記載の本発明による機器を制御するための方法によって実現され、ソノトロード／ソノトロード装置は、その固有周波数に応じた周波数が加えられ、ソノトロード装置は、高圧、特に、最大２×１０７Ｐａ（２００バール）超で、かつ低電圧振動振幅、特に、５０Ｖｐｐ未満での両方又はいずれかで動作し、周波数は、実際の温度値及び実際の圧力値の両方又はいずれかに基づいて、好ましくは、事前に設定される。温度値及び圧力値は、ソノトロードの固有周波数に基づいて、周波数発生器がソノトロードに与える周波数を決定する制御装置に対して事前に設定することができる。
【００６１】
前述の目的のうち少なくとも１つはまた、ソノトロード、特に、本発明によるソノトロード装置を制御するための、かつ／又は物質を音響浮揚により検査するための機器、特に、対応する独立請求項による本発明による機器を制御するための制御装置によって実現される。制御装置は、ソノトロード／ソノトロード装置に対して、その固有周波数、並びにソノトロード／ソノトロード装置の範囲で、特に、２×１０７Ｐａ（２００バール）を超える高圧で、かつ／又は５０Ｖｐｐ未満の振動振幅で、実際の温度値及び実際の圧力値の両方又はいずれかに応じて、周波数を与えるように構成されている。
【００６２】
好ましくは、制御装置は、特に、反射器と音響ホーンとの間の距離を制御／規制するために、反射器又は他のソノトロード装置と通信する。反射器は、ソノトロード装置までの距離を調節し、定常波又は所定の波長に対して配列を設定し、又は一種の精密な調整を行うように移動可能である。音響フィールドの強度は、調節可能である。特に、波動場に浮かぶように保持された物質／流体の形態は、強度の調節により変更できる。
【００６３】
前述の目的のうち少なくとも１つはまた、物質を音響浮揚により検査するための、ソノトロード、特に、本発明によるソノトロード装置の使用によって実現され、ソノトロード／ソノトロード装置は、ソノトロード／ソノトロード装置の基体のソノトロード／ソノトロード装置の音響ホーンを締結するタイプによって、かつ音響ホーンを締結する場所によって、又はそのタイプもしくは場所によって定義される固有周波数を有する。
【００６４】
前述の目的のうち少なくとも１つはまた、物質を音響浮揚により検査するための機器における、ソノトロード、特に、本発明によるソノトロード装置の使用によって実現され、ソノトロード／ソノトロード装置は、低電圧、特に、生成された音響波の振幅を示す電圧振幅に関しては、５０Ｖｐｐ未満で動作する。
【００６５】
前述の目的のうち少なくとも１つはまた、物質を音響浮揚により検査するための機器における、ソノトロード、特に、本発明によるソノトロード装置の使用によって実現され、ソノトロード／ソノトロード装置の音響ホーンのシャフトは、事前に定義可能な設置深度において、陥凹部内の予め定義されたトルクで、ソノトロード／ソノトロード装置の基体に結合される。これにより、ソノトロードの固有周波数が影響される。
【００６６】
前述の目的のうち少なくとも１つはまた、物質を音響浮揚により検査するための機器における、ソノトロード、特に、本発明によるソノトロード装置の使用によって実現され、ソノトロード／ソノトロード装置の音響ホーン、特に、音響ホーンのシャフトは、機器の壁部を通って導かれ、ソノトロード／ソノトロード装置の基体から分離して配置され、基体に関して、封止されるか又は防音され、かつソノトロード装置（１０）は、２×１０７Ｐａ（２００バール）を超える高圧及び５０Ｖｐｐ未満の振動振幅の両方又はいずれかで動作する。
【００６７】
前述の目的のうち少なくとも１つはまた、物質を音響浮揚により検査するための機器における、ソノトロード、特に、本発明によるソノトロード装置の使用によって実現され、ソノトロード／ソノトロード装置は、その固有周波数に応じて、制御装置により制御される。
【００６８】
前述の目的のうち少なくとも１つはまた、ソノトロード、特に、本発明によるソノトロード装置を制御するための制御装置の使用によって実現され、制御装置は、ソノトロード／ソノトロード装置の少なくとも１つのパラメータ、特に、その固有周波数に個別に適応される。
【００６９】
前述の目的のうち少なくとも１つはまた、ソノトロード、特に、対応する独立請求項による本発明によるソノトロード装置を製造又は提供するための方法によって実現され、音響ホーンのシャフトは、予め定義された設置深度における陥凹部において、又はソノトロード／ソノトロード装置の基体のシャフトにおいて締結され、ソノトロード／ソノトロード装置の固有周波数は、締結によって調節又は定義される。音響ホーンは、好ましくは、ソノトロードの更なる構成要素から独立した基体に分離して締結される。音響ホーンは、例えば、予め定義されたトルクで基体に手動で螺合されるか、又は自動化可能である。任意選択的に、音響ホーンは、音を伝達するためのユニットと共に、基体に、締結、特に、固定することが可能である。
【００７０】
前述の目的のうち少なくとも１つはまた、上記のように、ソノトロード、特に、対応する独立請求項による本発明によるソノトロード装置のための取り付けキットによって実現される。取り付けキットは、少なくとも１つの音響ホーンを別の部分として含み、ソノトロード／ソノトロード装置の基体は、音響ホーンのシャフトの結合手段に対応して形成され、そこで音響ホーンが定義可能な設置深度、特に、陥凹部に取り付け可能な、結合手段を備える。ソノトロード装置が別の音響ホーンを備えることにより、特に、簡単な方法で精密な同調が可能になる。
【００７１】
前述の目的のうち少なくとも１つはまた、基体上の又は基体内の予め定義された設置深度における締結点において、ソノトロード／ソノトロード装置の基体から分離して設けられた音響ホーンのシャフトを取り付け／締結することによって得られる、ソノトロード、特に、本発明によるソノトロード装置によって実現され、好ましくは、ソノトロード／ソノトロード装置の固有周波数は、取り付け／締結によって定義される。ホーンは、基体から分離して配置され、基体から絶縁され、又は検査室において分離して封止することができる。
【００７２】
要約：ソノトロードは、音響浮揚に基づく物質の検査に使用される。再生可能な測定結果を得るために、又はかかる機器の使用の分野を広げるために、それぞれのソノトロードは、一連の要件を満たす必要がある。周波数の正確な較正及びソノトロードと周波数発生器との間の正確な相互作用が特に重要である。本発明は、ソノトロードの音響ホーン及び基体が別の部分として設けられ、振幅が５０Ｖｐｐ未満を保持するように、特に、低電圧動作のために、ここで、音響ホーンが特定の方法で基体上又は基体内に取り付け可能であることを提案している。ここでは、動作電圧が、比較的低い最大低電圧値、例えば、５０Ｖｐｐ（ｍａｘ）であるように、ソノトロードの構造を選択することにより、熱の生成を防ぐことができる。更に、本発明は、かかるソノトロード装置のための制御又は製造方法に関する。ここでは、いずれの場合においても、使用の分野を広げ、測定結果の再現性及び品質を向上させることが可能である。
【００７３】
本発明は、以下の図面においてより詳細に説明されるが、それぞれの図面の特定の１つの図面には明らかに説明されていない部材番号に関しても、言及は他の図面に対しても及ぶ。図面は、以下のように示される。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の例示的な実施形態によるソノトロード／ソノトロード装置の、概略表示における部分的断面側面図である。
【図２】本発明の更に例示的な実施形態によるソノトロード／ソノトロード装置の、概略表示における部分的断面側面図である。
【図３】本発明の更に例示的な実施形態によるソノトロード／ソノトロード装置の、概略表示における部分的断面側面図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態による、物質を音響浮揚により検査するための機器の概略図である。
【図５】本発明の更に例示的な実施形態による、ソノトロード／ソノトロード装置の、概略表示における部分的断面側面図である。
【図６Ａ】ハウジング又は高圧力観察セルに取り付けられた、本発明の例示的な実施形態のうちの１つによるソノトロード／ソノトロード装置の概略表示における断面側面図である。
【図６Ｂ】ハウジング又は高圧力観察セルに取り付けられた、本発明の例示的な実施形態のうちの１つによるソノトロード／ソノトロード装置の概略表示における断面側面図である。
【図６Ｃ】ハウジング又は高圧力観察セルに取り付けられた、本発明の例示的な実施形態のうちの１つによるソノトロード／ソノトロード装置の概略表示における断面側面図である。
【図７】概略形態における、本発明の例示的な実施形態による機器又は制御装置のユーザガイダンス又は制御工程又は設定工程に関する全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００７５】
図１では、基体１１と、特に、第１の端部質量部と、（第２の）端部質量部１７と、第１の電極１２．７及び第２の電極１２．８を含む音を伝達するためのユニット１２と、音響ホーン１３と、を有する、ソノトロード装置１０が図示されている。ホーン１３は、好ましくは、金属からなる。いずれの場合においても２つの電極は、振動素子１２．１、１２．２、特に、圧電セラミックスに接触する。それぞれの電気接触１２．４は、前面で実行される。電極又は振動素子の数は、変動可能である。締結手段１２．３、特に、雄ねじを有するねじが、サンドイッチ状に、これらの構成要素を基体１１に固定している。締結手段１２．３は、基体１１に向かって列をなして配置される５つの構成要素１２．１、１２．２、１２．７、１２．８、１７をクランプ又は固定する。
【００７６】
図１では、ソノトロード装置１０は、垂直方向に位置合わせして図示されている。動作中、ソノトロード装置１０はまた、９０度回転して水平方向に位置合わせすることができる（図３）。
【００７７】
基体１１は、少なくとも１つの結合手段、つまり、音響ホーン用の結合要素１１．１を備える。図示された例では、結合手段は、雌ねじを含む。更に、基体１１は、第１の前面に、結合手段１１．１が形成され又は結合手段１１．１が音を伝達するためのユニット１２の方向に、特に、締結手段１２．３に平行に又は同じ幾何学的な軸に沿って延在する空洞又は陥凹部１１．７を備える。陥凹部１１．７は、例えば、ソノトロード装置の熱生成に対して良い効果を与える。
【００７８】
音響ホーン１３は、シャフト１３．５に設けられた雄ねじを、特に、シャフトの端部に含む対応する結合手段１３．１を含む。結合手段１３．１は、ねじによる接続に加えて、センタリング部１３．５ｂ、特に、継手を含んでもよい。センタリング部１３．５ｂの位置は、特に、固体伝播音が基体から音響ホーンへ転送される設置深度又は位置がセンタリング部により影響を受ける場合、図示する配置からずれてもよい。かかるセンタリング部は、図１にだけ示すことができるが、更なる例示的な実施形態による音響ホーンにおいて設けられてもよい。陥凹部１１．７の外縁部に設けられたセンタリング部により、シャフト１３．５の非常に精密な位置合わせが可能になる。音響ホーン１３は、自由端にプレート１３．７を備える。音波は、プレート１３．７から放出及び反射される。
【００７９】
音響ホーン１３の反対側で、基体１１は、音を伝達するためのユニットのための締結手段１１．２、特に、雌ねじを含む締結手段、を備える。締結手段１１．２は、好ましくは、結合手段１１．１と同じ幾何学的な軸に沿って、又は少なくともこれと平行に設けられる。シャフトは、締結点Ｐ２において、基体の設置深度ｘ２（図３、図５）に取り付けられる。
【００８０】
第１の振動素子１２．１は、基体１１の第２の前面１１．４に当接する。締結手段１２．３は、第２の端部質量部１７の前面１７．４に当接する。第２の端部質量部１７は、締結手段１２．３が導かれる貫通孔１７．６を備える。変形例によると、締結手段１２．３に対応する雌ねじは、基体１１にだけ形成される。
【００８１】
分離した音響ホーン１３は、異なる方法で、特に、音を伝達するためのユニットの締結を変更する必要性なしに、基体１１に締結される。その結果、いずれの場合においても、特に好適な形状嵌め式及び圧力嵌め式の両方又はいずれかの結合手段１１．１がまた、具体的に形成される。例えば、プレート１３．７と前面１１．３との間の距離は、調節可能である。
【００８２】
図２には、ホーン１３もまた締結手段１２．３に直接接続された変形例が図示されている。その結果、基体１１は、締結手段１２．３が導かれる貫通孔１１．６を備える。ホーン１３を音を伝達するためのユニット１２と又は締結手段１２．３と接続するための接続機構１５により、振動という点から、これらの構成要素は、互いに直接、確実に結合される。締結手段１２．３は、一列に配列された５つの構成要素１２．１、１２．２、１２．７、１２．８、１７を基体１１に対して固定することができ、それによって、ホーン１３を基体１１又は音を伝達するためのユニット１２に対して固定することができる。接続機構１５は、例えば、締結手段１２．３の雄ねじに対応して形成された、シャフト１３．５の雌ねじ穴を含んでもよい。ここでは、締結手段１２．３は、基体１１と必ずしも直接相互作用する必要はない。
【００８３】
図２の例では、シャフト１３．５の一部に形成された継手１３．５ｄもまた図示されている。図示された位置はまた、変更可能である。かかる継手は、図２にだけ示すことができるが、更なる例示的な実施形態による音響ホーンにもまた設けられてもよい。
【００８４】
図３には、音響ホーン１３／上述の音響ホーン１３が、基体１１上の、１つの締結点Ｐ２又は少なくとも１つの取り付け点において締結されている変形例が図示されている。この場合、音響ホーン１３の位置は、例えば、予め定義された締付トルクによって調節できる。シャフト１３．５は、少なくとも断面において、結合手段１１．１と共に、継手を形成できる。結合手段１１．１により、継手を確保することができ、又は、結合手段１１．１は、例えば、圧力継手に対して構成されている。音響ホーンの内端１３．５ａは、特に、対応する前面１１．３から内端１３．５ａまで測定された取り付け深度／設置深度ｘ２に設けられる。設置深度ｘ２は、陥凹部の寸法から独立して定義できる。変形例によると、設置深度ｘ２は、陥凹部１１．７の深さに対応することができる。図３に示す構成では、音響ホーンはまた、前面側の対応する接触面１１．１ａ、１３．５ａが当接するまで、基体内に更に移動することができる。音響ホーンの内端は、音を伝達するためのユニット１２又は締結手段１２．３の内端から距離ｘ１のところに設けられている。設置深度ｘ２、及び、それにより、任意選択的に距離ｘ１もまた、変更できるが、特に、手動で変更できる。音を伝達するためのユニット１２は、基体１１上に、締結点Ｐ１又は取り付け点において締結される。音を伝達するためのユニット１２の内端又は締結手段１２．３の内端は、特に、対応する前面１１．４から測定された取り付け深度／設置深度ｘ３に設けられる。
【００８５】
図３に示す変形例は、図１及び図２に示す変形例の特徴と組み合わせることができる。特に、任意選択的に、接続機構１５又は結合部もまた設けることができる。
図４は、周波数発生器１０１と、反射器１０２と、好ましくは、高耐圧及び断熱されたハウジング、又は高耐圧もしくは断熱されたハウジング１０３と、ソノトロード装置１０／前述のソノトロード装置１０と、少なくとも１つの温度測定部３０と、少なくとも１つの圧力測定部４０と、更にそれに接続された制御装置５０と、を含む、物質を音響浮揚により検査するための機器１００を示す。ハウジング１０３内には、波動場Ｗがソノトロード装置１０と反射器１０２との間に生成される。ここでは、制御装置５０は、ソノトロード装置１０の測定部３０、４０、反射器１０２及び周波数発生器１０１と、又はそれらのいずれかと通信できる。光学もしくは光音響入力マスク又はディスプレイ／タッチスクリーンを有する動作パネル６０が、機器１００の外側面に、ユーザがアクセス可能なよう設けられている。
【００８６】
更に、第１及び第２のシーリング又はシーリングシステム１０５、１０７が図示されている。シーリングにより、高圧対応構造が実現する。シーリングは、例えば、２×１０７Ｐａ（２００バール）又は１×１０８Ｐａ（１０００バール）の範囲の圧力差に対して構成できる。ここでは、シーリングはまた、いずれの場合においても、互いに、個々の構成要素の防音も実現できる。ここでは、第１のシーリングシステム１０５は、例えば、ソノトロード装置１０又はハウジング１０３の個々の構成要素のシーリングに関連することができ、第２のシーリングシステム１０７は、例えば、個々の測定部３０、４０のシーリングに関連することができる。各シーリングシステムは、１つの又は複数のＯリングを含むことができる。ここでは、Ｏリングの形態のシーリングは、防音機能を満たすことができる。シーリング／シーリングシステムの配置は、単に例示的に図示しているだけであり、これから逸脱してもよい。例えば、シーリングはまた、ソノトロード装置１０に直接設けられてもよい。
【００８７】
図５では、反射器に向けられた前面側１１．３（図示せず）のプラグ１１．８を備える、基体１１を有するソノトロード装置１０が図示されている。プラグ１１．８は、結合手段１１．１の構成要素であってもよく、又は結合手段１１．１を提供することができる。結合手段１１．１は、この場合、プラグ１１．８に形成された雄ねじを含む。音響ホーン１３は、プラグ１１．８に幾何学的に対応するように形成された空洞１３．８を備える。音響ホーン１３の結合手段１３．１は、この空洞１３．８内に形成され、雌ねじを含む。任意選択的に、形状嵌め式及び圧力嵌め式の両方又はいずれかの結合の代替タイプが、ねじから逸脱して設けられてもよい。任意選択的に、陥凹部は、また、例えば、空洞１３．８の直径より１．２〜２倍だけ大きい内径を有する音響ホーンに設けられてもよい。空洞及び陥凹部は、その後、肩部において、互いにマージされる。また、図６Ｃに示すように、締結は、例えば、空洞１３．８の底部に対して排他的に実施されてもよい。シャフトは、締結点Ｐ２において、設置深度ｘ２の深さまで、基体に対して取り付けられる。
【００８８】
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃでは、本発明によるソノトロード装置を取り付けるためのいくつかの任意選択的な変形例が示されている。音響ホーン１３は、基体１１から分離して設計されているので、取り付けは、特にフレキシブルに実施することができる。例えば、ハウジング壁１０３に、例えば、高圧力観察セル（図６Ａ、図６Ｃ）の壁に、音響ホーン１３を、基体１１に対してクランプするか、又は締め付けることができる。任意選択的に、シャフト１３．５はまた、固定されることなく（図６Ｂ）、壁１０３を通って導かれてもよい。
【００８９】
詳細には、図６Ａは、前方プレート１３．７ａ及び後方プレート又は肩部１３．７ｂを有する音響ホーン１３を図示している。なお、後方プレート１３．７ｂは、肩部の一種として、ハウジング１０３の外側表面に対して押し付けられてもよい／固定されてもよい。同様に、ハウジング１０３の内側表面に基体１１の前面１１．３を固定することができる。基体１１は、ここでは、検査室の外側に設けられる。ソノトロード装置１０と壁１０３との間に、２種類のシーリング１０５、１０７が設けられ、両種類ともＯリングシーリングとして設計することができる。シャフト１３．５には、（特に、任意選択的に、締結点Ｐ２に設けられたセンタリング部に加えて）壁１０３の孔の中のシャフト１３．５を中心にシーリング１０５が設けられ、壁１０３からホーン１３を音響的に分離できる。前面側には、いずれの場合においても、比較的大きい固定力／押圧力に耐えることができるシーリング１０７が設けられる。ここでは、ソノトロード装置１０は、壁１０３に対して予め定義された角度で設けることができ、それによって位置合わせされる。それぞれのシーリングは、例えば、詳細には図示しない肩部又は溝部に設けることができる。音響的分離は、このシーリングシステム１０７により引き起こすことができる。前面側１１．３及び基体１１に向く後方プレート１３．７ｂの側面は、ここでは、互いに平行に位置合わせされ、ホーン１３は、異なる回転位置に取り付けられる。
【００９０】
図６Ｂに示される音響ホーン１３は、溝部に保持されたＯリングシーリング１０５が設けられる案内孔１０３．１を通って導かれる。更に、シーリングは、必ずしも必要ではない。シーリング１０５は、シャフト１３．５に当接し、シャフト１３．５は、例えば、シーリング１０５を設けるための肩部、溝部、及び対応するシーリング面の全て又はいずれかを備える。詳細には図示されない基体は、壁１０３に締結される必要はないが、ハウジングの他の部分に締結されてもよい。図６Ｂに示す配列によって、ホーンがたとえ、例えば、高圧力観察セルの設けられる必要があったとしても、ハウジングから、ホーン１３の特に良好な音響的分離が可能である。シーリング又は音響的分離は、単一のシーリングにより実施されてもよい。その結果、特に、簡易又はフレキシブルに取り付け／同調が可能になる。
【００９１】
図６Ｃは、例えば、図５に示す例示的な実施形態による、プラグ１１．８に取り付けられ、固定されたソノトロード装置１０を示す。このように、プラグ１１．８は、対応する空洞又は陥凹部１３．８より有意に大きくてもよく、結合手段１１．１は、好ましくは、プラグの前領域のみに設けられる。プラグの中央領域又は後方領域に、例えば、シーリング１０５を設けるための肩部、溝部及び対応するシーリング面の全て又はいずれかが設けられる。言い換えると、プラグ１１．８は、結合機能及びシーリング機能を確実にするように構成されている。前面側に当接しているシーリング１０７は、特に、可能な限り正確に、押圧力／固定力を受けるため、かつシーリング効果を設定するため、又はそのいずれかのために、シーリング１０５より大きい寸法、特に、シーリング１０５より大きい直径を有することができる。
【００９２】
図７は、本発明によるソノトロードを制御する際の、例示的なメニューナビゲーションのためのフローチャートを示す。音響浮揚による検査のための、本発明による機器の開始処理の個別の工程は、工程Ｓ１〜Ｓ４を含む開始方法として、点線によって示される。工程Ｓ１において、ユーザは、機器のスイッチを入れる。工程Ｓ２において、機器は、スタンバイモードになる。工程Ｓ３において、ＰＣのスイッチが入る。工程Ｓ４において、検査ソフトウェアが開始される。
【００９３】
機器のスイッチを入れた後、ここで例示的に記載されるメニュー、例えば、以下のオプションＯ１〜Ｏ６を含むメニューがユーザに対して表示される。Ｏ１  ビデオアップロード、Ｏ２  ライブ計測、Ｏ３  チュートリアル、Ｏ４  セッティング、Ｏ５  終了、Ｏ６  説明。この入力マスクから始めて、異なるユーザインストラクションを作成できる。ここでは、物理的物質データの検査及び測定に関するオペレーションもまた、特に、１つ又は複数のメニュー項目を介して実行することができる。
【００９４】
その後、ユーザは、例えば、測定（ライブ計測）（工程Ｓ５）を開始でき、それによって、制御がオートパイロットモード（選択項目Ｃ１ａ）で自動的に又は手動で（選択項目Ｃ１ｂ）、特に、オペレーション中（選択項目Ｃ１）に、実行することができるかどうかを選択（工程Ｓ６）できる。選択項目Ｃ２、Ｃ３はまた、周波数（Ｃ２）及び振幅（Ｃ３）を調節可能であり、いずれの場合においても、表示され（Ｄ１、Ｄ２）、入力に応じて、制御装置により自動的に適応できる（工程Ｓ９）ボタン又はタッチ面６１であってもよい。ここでは、使用動作周波数は、例えば、ハウジングのそれぞれの測定部／センサにより、特に、測定できる圧力値又は温度値に従って、たとえ連続的であっても設定される。特に、信号形状（Ｖ１）、特に、矩形、例えば、４０ｋＨｚである基本周波数（Ｖ２）、例えば、１０Ｖｐｐである基本振幅（Ｖ３）、は、調節可能である。ここでは、アクティベートされたオートパイロット（工程Ｓ８）により、自動的に周波数を採用することができる。これらのパラメータを設定した後、波動場を生成し、試料を検査できる（工程Ｓ７；「チャネルオン」）。プレースホルダＲ１、Ｒ２は、ある環境に対する、動作状態データの合計、特に、圧力及び温度、並びに、例えば、１０Ｖｐｐである基本振幅を加味した数式からの矩形信号形状及び周波数決定（Ｒ１）、又は、例えば、５０Ωのインピーダンス及び交番電圧のような増幅器特性（Ｒ２）を表す。
【００９５】
ユーザは、任意選択的にビデオシークエンス（ビデオアップロード）と連携できる。ユーザは、技術情報又は指示マニュアル（チュートリアル）を、任意選択的にロード又は表示できる。ユーザは、制御装置のソフトウェア又は機器に対するセッティングを任意選択的に実施することができる（セッティング）。その結果、特に、制御装置がソノトロード装置の固有周波数などパラメータを調節することにより、調節又は正確な調整が可能となる。ユーザは、入力マスクを任意選択的に退出（終了）して、特に、機器のスイッチを切り、あるいは表示されるコンタクト情報又はアクセスデータ又はプログラムもしくは機器バージョン（説明）にコンタクトすることができる。
【００９６】
ここで単に大まかに記載された入力プログラム又は入力プログラムにより動作可能な制御装置により、手動測定又は自動測定の実施が容易になり、測定結果並びに機器の診断又は遠隔メンテナンスに対する記録が行われる。高水準又は専門的水準で検査を実行することができ、特に、第三者に対して再現可能である。図７はまた、浮揚測定が、１０Ｖｐｐの範囲内の比較的非常に低い基本振幅で実行することが可能であることを示し、これは、高圧用途に対して特に有利である。
【符号の説明】
【００９７】
１０  ソノトロード装置
１１  基体、特に（第１の）端部質量部
１１．１  音響ホーンのための結合手段又は結合要素
１１．１ａ  シャフトの接触面に幾何学的に対応する接触面
１１．２  音を伝達するためのユニット用締結手段、特に、ねじ
１１．３  特に、反射器に向けられた第１の前面
１１．４  特に、音を伝達するためのユニットに向けられた第２の前面
１１．６  貫通孔
１１．７  空洞又は陥凹部
１１．８  プラグ
１２  音を伝達するため／音声放出のユニット
１２．１  振動素子／励振器、特に（第１の）圧電セラミックス
１２．２  振動素子／励振器、特に（第２の）圧電セラミックス
１２．３  締結手段、特に、ねじ
１２．４  電気接触
１２．７  （第１の）電極
１２．８  （第２の）電極
１３  音響ホーン
１３．１  結合手段又は結合要素
１３．５  シャフト
１３．５ａ  内端
１３．５ｂ  センタリング部
１３．５ｃ  結合手段の接触面に幾何学的に対応する接触面を有する前面
１３．５ｄ  継手
１３．７  プレート
１３．７ａ  前方プレート
１３．７ｂ  後方プレート
１３．８  空洞又は陥凹部
１５  音響ホーンと音を伝達するためのユニットを接続する接続機構
１７  （第２の）端部質量部
１７．４  前面
１７．６  貫通孔
３０  温度測定部
４０  圧力測定部
５０  制御装置
６０  光学もしくは光音響入力マスク又はディスプレイ／タッチスクリーンを有するオペレーションパネル
６１  タッチ面
１００  特に、音響浮揚によって、物質、試料、又は物体を検査及び／又は確定するための機器
１０１  周波数発生器
１０２  反射器
１０３  好ましくは、高耐圧で及び／又は断熱されたハウジング
１０３．１  案内孔、開口部、アクセス
１０５  第１のシーリング又は第１のシーリングシステム
１０７  第２のシーリング又は第２のシーリングシステム
Ｃ１、Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ、Ｃ２、Ｃ３  ユーザのための選択項目又は決定オプション
Ｄ１、Ｄ２  表示されたパラメータを有するディスプレイ
Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４、Ｏ５、Ｏ６  ユーザのためのオプション
Ｐ１  音を伝達するためのユニットのための締結点／取り付け点
Ｐ２  音響ホーンのための締結点／取り付け点
Ｒ１、Ｒ２  動作状態データ用のプレースホルダ及び任意選択的にディスプレイ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ９  機器の動作中の工程
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３  変数又は同調可能パラメータ
Ｗ  波動場
ｘ１  音響ホーンの内端と音を伝達するためのユニットの内端との間の距離
ｘ２  特に、対応する前面側から測定された音響ホーンの設置深度
ｘ３  特に、対応する前面側から測定された音を伝達するためのユニットの設置深度
【図１】
2018518910.tif 000002
【図２】
2018518910.tif 000003
【図３】
2018518910.tif 000004
【図４】
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【図５】
2018518910.tif 000006
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2018518910.tif 000008
【図６Ｃ】
2018518910.tif 000009
【図７】
2018518910.tif 000010
【国際調査報告】
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2018518910.tif 000012
2018518910.tif 000013
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2018518910.tif 000015
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