專利名稱：具有超聲波發(fā)生器的超聲波系統(tǒng)，諧振器和光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波系統(tǒng)，其包括超聲波發(fā)生器和超聲波傳導(dǎo)地與超聲波發(fā)生 器連接的諧振器，用于將超聲波輸出到可流動(dòng)的介質(zhì)。
背景技術(shù)：
超聲波系統(tǒng)已廣泛使用，以產(chǎn)生低頻功率超聲波，以便例如使自由流動(dòng)的介質(zhì)，如 分散劑，溶劑，水，油，乳劑，熔化，酸，堿和其他液體霧化。為此，由從上述超聲波系統(tǒng)產(chǎn)生的 低頻超聲波功率的超聲波具有I至350微米，優(yōu)選為10至80微米和例如35微米的振幅， 并且從諧振器傳輸?shù)娇闪鲃?dòng)的介質(zhì)。低頻功率超聲波是超聲波，其具有工作頻率為15至 2000千赫，優(yōu)選15到800千赫和例如25千赫，和超過(guò)5瓦的聲功率，優(yōu)選從10 W至20000 W和例如200 W。為了產(chǎn)生超聲波，例如使用壓電或磁致伸縮的超聲波發(fā)生器。該諧振器例 如是聲換能器和一個(gè)平面的或彎曲的板式振蕩器或管狀諧振器。
如果超聲波檢查在敞開(kāi)的容器或容器中的流動(dòng)介質(zhì)，那么大多數(shù)的超聲波諧振器 從上面伸入待處理的液體中。受到結(jié)構(gòu)限制，在這種情況下超聲波發(fā)生器位于待超聲波檢 查的樣品上。在具有安裝在工作區(qū)域上方，如天花板上的燈的一般的工作條件下，超聲波系 統(tǒng)將一陰影投到待處理的樣品上。這使得工作變得困難和降低了視覺(jué)評(píng)估的超聲波檢查結(jié) 果的可能性。
超聲波通常是很困難的人耳不易察覺(jué)的振蕩。為此，通過(guò)推薦使用聽(tīng)力保護(hù)和吸 收聲音的柜，例如，丙烯酸酯柜額外妨礙感知聲音。因此，在聽(tīng)覺(jué)上察覺(jué)超聲波系統(tǒng)的工作 狀態(tài)有時(shí)可能是困難的。然而在操作過(guò)程中會(huì)由低頻功率超聲波出現(xiàn)危險(xiǎn)，例如用手接觸 或在將已經(jīng)振動(dòng)的諧振器浸入液體時(shí)發(fā)生飛濺或氣溶膠。由諧振器的差的照明，操作員可 能不能識(shí)別，諧振器是否已經(jīng)浸入在介質(zhì)中。如果一個(gè)已經(jīng)振動(dòng)的振蕩器浸入在介質(zhì)中，介 質(zhì)可通過(guò)超聲波振動(dòng)從它的容器中濺出和危及操作者，甚至造成傷害。發(fā)明內(nèi)容
因此，根據(jù)本發(fā)明的目的是提供一種超聲波系統(tǒng)，它比已知的超聲波系統(tǒng)運(yùn)作更安全。
此目的對(duì)于前述超聲波系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明由一光源解決，其中，用所述光源至少部 分地照射諧振器。
通過(guò)所述光源至少部分地照射諧振器，操縱超聲波系統(tǒng)的操作員的工作區(qū)域被良 好地照明，即使超聲波系統(tǒng)是一個(gè)手持式超聲波系統(tǒng)。操作者可以很容易地識(shí)別，諧振器是 否已經(jīng)浸入介質(zhì)中。
此外可以通過(guò)光源在操作和處理超聲波系統(tǒng)特別是一個(gè)手持式超聲波系統(tǒng)時(shí)，為 操作員產(chǎn)生關(guān)于超聲波系統(tǒng)的工作狀態(tài)的光學(xué)響應(yīng)。在使用過(guò)程中，操作員的目光通常定 向到被處理的樣品和浸入到樣品中的諧振器的部分。有效視場(chǎng)以外的視覺(jué)顯示會(huì)妨礙工作 運(yùn)行，并且是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)源，因?yàn)槟抗獗仨殢墓ぷ鞯闹C振器、從而從該事件的位置轉(zhuǎn)過(guò)去。
上述光源在工作中照射到操作員的視野，既能夠在那里提供超聲波系統(tǒng)的工作狀 態(tài)的光學(xué)響應(yīng)，和/或有效地照亮視野。如果操作員的目光對(duì)準(zhǔn)所述視野，他能夠在光源工 作中清楚地看到諧振器，因?yàn)橹C振器至少部分地由所述光源照亮。
本發(fā)明的解決方案可以通過(guò)各種不同的、分別各自有利的、任意相互組合的結(jié)構(gòu) 被進(jìn)一步改進(jìn)。這些結(jié)構(gòu)形式和其相關(guān)的好處將在下面討論。
因此，在超聲波系統(tǒng)的操作過(guò)程中直接與可流動(dòng)的介質(zhì)接觸的并且將超聲波發(fā)送 到例如可流動(dòng)的介質(zhì)上的諧振器的至少一部分能夠被光源照射。在該超聲波系統(tǒng)操作時(shí)， 特別是發(fā)送超聲波和可能浸入在可流動(dòng)的介質(zhì)中的諧振器的部分位于操作員的視野中，其 中，操作者通過(guò)照明能夠任何時(shí)候良好地識(shí)別諧振器的這一部分?？捎霉庠凑彰鞯闹C振器 的這一部分優(yōu)選是諧振器的自由端，它遠(yuǎn)離超聲波發(fā)生器指向。
為了能夠充分地照亮或者照明所述視野，光源可以具有至少為O. 5cd的光強(qiáng)度， 優(yōu)選超過(guò)10cd，例如為30cd。光源能夠產(chǎn)生所選擇的和尤其是任意波長(zhǎng)的光線，優(yōu)選在可 見(jiàn)光范圍內(nèi)，特別是在450nm - 550nm之間。
光源尤其能夠被定向，也能夠照亮諧振器的周?chē)瑥亩辽偈沟么贸暡ㄌ幚?的介質(zhì)至少在操作員的視野中至少局部地可被照亮。通過(guò)光源所產(chǎn)生的光學(xué)顯示也能夠很 容易地由操作者察覺(jué)到。
為了能夠很好地照亮位于操作員視野中的工作區(qū)域，光源可以被安裝在超聲波發(fā) 生器上，并在工作中從超聲波發(fā)生器離開(kāi)地照射。安裝在超聲波發(fā)生器上的光源照亮超波 系統(tǒng)的工作區(qū)域，與它的取向有關(guān)，這在可用手對(duì)準(zhǔn)的超聲波系統(tǒng)的情況下是特別有利的。
如果諧振器從超聲波發(fā)生器向前突出，那么所述光源能夠被定向?yàn)椋诠ぷ髌陂g 沿著諧振器照射，以便也能夠照明與超聲波發(fā)生器最大間隔開(kāi)地設(shè)置的諧振器的部分和圍 繞這一部分布置的工作區(qū)域。
諧振器可以形成為棒狀，以便能夠簡(jiǎn)單地到達(dá)待用超聲波處理的介質(zhì)。在形成為 桿狀的諧振器中，光源優(yōu)選被定向?yàn)?，在其工作中平行于諧振器照射。
所述光源例如是LED、激光或燈，其優(yōu)選定位，使得它的光大部分沿著諧振器落在 待處理的介質(zhì)上或在待處理的介質(zhì)中。因此，由光源所產(chǎn)生的光信號(hào)在操作員的視野內(nèi)在 用超聲波系統(tǒng)工作期間是可見(jiàn)的。
在一個(gè)實(shí)施例中，光源被定位，使得光至少部分地落在諧振器上，從而使得被照明 的諧振器作為光信號(hào)可以被識(shí)別。
尤其是在相同形狀的諧振器中，所述諧振器例如沿其縱向軸線沒(méi)有任何顯著的直 徑變化或標(biāo)記，就很難估計(jì)在可流動(dòng)的介質(zhì)中的諧振器的浸沒(méi)深度。為了產(chǎn)生在諧振器上 的標(biāo)記，可以將光源配置成，諧振器被部分有陰影地照亮或其相對(duì)于其它被照區(qū)域諧振器 被視覺(jué)更亮地照亮，其中，所述陰影或更亮的區(qū)域可以是相對(duì)于諧振器位置固定的。因此由 陰影或光點(diǎn)組成的標(biāo)記可以被用于允許用戶來(lái)估計(jì)到樣品材料的距離或浸入深度。
超聲波系統(tǒng)可被構(gòu)造成根據(jù)超聲波系統(tǒng)的工作狀態(tài)不同地操作光源。由此向操作 者光學(xué)地顯示超聲波系統(tǒng)的工作狀態(tài)，同時(shí)操作人員看著工作區(qū)域。為了能夠確定超聲波 系統(tǒng)的工作狀態(tài)，因此操作者不再將他的目光從工作或操作區(qū)域轉(zhuǎn)開(kāi)，以便例如觀察超聲 波系統(tǒng)的控制單元。
如果要顯示超聲波系統(tǒng)是否在工作，超聲波系統(tǒng)能夠被構(gòu)造成為光源提供工作電源，例如，當(dāng)超聲波系統(tǒng)產(chǎn)生超聲波時(shí)。對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)施例，一個(gè)連續(xù)的光信號(hào)，例如隨著超聲波開(kāi)始和終止。
為了能夠識(shí)別不同的工作狀態(tài)，該超聲波系統(tǒng)能夠被構(gòu)造成，可以不同地運(yùn)行光源，這與工作狀態(tài)有關(guān)。例如，光源的工作模式可以包括向光源周期地供給工作電流、改變光源的工作電源，或者改變光源的取向或顏色，如果是一個(gè)選定的工作狀態(tài)。因此，光源例如可以使用三色LED。在使用多個(gè)光源時(shí)，由每個(gè)光源輸出的光具有一個(gè)與其他光源不同的波長(zhǎng)。這使得更多的信號(hào)信息(例如，“工作”，“故障”或“報(bào)警”)可傳遞給用戶。為了借助于光信號(hào)通知或者警告操作者，光源的工作的多種可能性(也包括相互組合)可供選擇，包括 連續(xù)運(yùn)行； 脈沖運(yùn)行或脈沖序列； 亮度的變化； 發(fā)光顏色的變化； 光的方向的變化，或 投影的圖形和圖像的變化。
因此可以使用這些光信號(hào)的可能性，例如，傳達(dá)給用戶以下信息中的一個(gè)或多個(gè) 超聲波啟用/停止； 超聲波強(qiáng)度； 振動(dòng)幅度； 超聲波功率； 介質(zhì)溫度； 危險(xiǎn)； 故障； 介質(zhì)壓強(qiáng)； 超聲波檢查的時(shí)間(例如每秒的閃爍)； 累積的能量輸入，或 實(shí)際的或最佳的浸入深度。
為了能夠向操作者提供更多的信息，或者能夠產(chǎn)生陰影的和更亮的區(qū)域或標(biāo)記， 超聲波系統(tǒng)能夠具有一個(gè)可用光源的照射的圖像生成器，它能夠與超聲波系統(tǒng)的工作狀態(tài)有關(guān)地產(chǎn)生不同的圖像。光源，例如一個(gè)激光或LED的光可以落在遮光板或有源矩陣?yán)?LCD或TFT上，或者通過(guò)位于前面的掩模落在遮光板或有源矩陣?yán)鏛CD或TFT上，由此將一形狀或者圖案投影到操作者的視野中。
為了能夠盡可能均勻地照亮諧振器或者說(shuō)視野或工作區(qū)域，而沒(méi)有超聲波系統(tǒng)的組件、尤其是諧振器遮擋工作區(qū)域，超聲波系統(tǒng)可以具有多個(gè)光源。優(yōu)選地，諧振器設(shè)置在光源之間并從多個(gè)側(cè)面照明。為了避免部分或完全遮光，例如，由諧振器，例如能夠?qū)⒅辽賰蓚€(gè)光源定位在諧振器的周?chē)?。這些光源優(yōu)選這樣布置，從而在很大程度上或完全避免形成陰影。


下面例如借助于實(shí)施例參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。其中圖1示出本發(fā)明的超聲波系統(tǒng)的示意圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明 I超聲波系統(tǒng)；2超聲波發(fā)生器；3諧振器；4光源；5具有諧振器的超聲波發(fā)生器的側(cè)面；6,6’的光源的光束。
具體實(shí)施方式
首先參照?qǐng)D1所示的實(shí)施例說(shuō)明按照本發(fā)明的超聲波系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。
圖1示出了超聲波系統(tǒng)I的示意性側(cè)視圖。超聲波系統(tǒng)I具有一個(gè)超聲波發(fā)生器 2和一個(gè)傳輸超聲波地與超聲波發(fā)生器2連接的諧振器3，用于將由超聲波發(fā)生器2產(chǎn)生的 超聲波傳輸?shù)揭贸曁幚淼慕橘|(zhì)上。另外，超聲波系統(tǒng)I被構(gòu)造為具有光源4。
諧振器3從超聲波發(fā)生器2沿著方向R延伸離開(kāi)。特別是諧振器3在圖1的實(shí)施 例中從超聲波發(fā)生器2的一側(cè)5突出，使得它能夠簡(jiǎn)單地與一要用超聲波處理的介質(zhì)接觸， 而超聲波發(fā)生器2本身不接觸介質(zhì)。
光源4如同諧振器3 —樣在超聲波發(fā)生器2的同一側(cè)5上安裝和取向，用于至少 部分地在方向R 5照射。在光源4工作時(shí)從光源4發(fā)出的光束6大致沿著方向R或至少部 分并行于諧振器3延伸。其中光束6至少局部地照射到諧振器3，從而尤其是諧振器3的遠(yuǎn) 離超聲波發(fā)生器2的、可能是自由的端部7被光束6照亮。至少諧振器3的端部7被構(gòu)造 成與介質(zhì)直接接觸并且傳輸超聲波到介質(zhì)上。
光源4橫向于方向R設(shè)置在諧振器3的前面或后面，因此在只用光源4照明諧振 器3時(shí)，諧振器3在其背離光源4的一側(cè)上蒙有陰影。為了防止這樣的陰影，圖1所示的實(shí) 施例的超聲波系統(tǒng)I具有另一個(gè)光源8，它相對(duì)于諧振器3與光源4彼此相對(duì)布置。通過(guò) 將諧振器3設(shè)置在光源4，8之間，光源4，8也能夠通過(guò)分別由另一光源4，8產(chǎn)生的陰影照 亮，從而超聲波系統(tǒng)I的用戶能夠很好地看到諧振器3的所有側(cè)面，尤其是在諧振器3工作 時(shí)從所有側(cè)面清楚地看到其端部7。
特別是在諧振器3周?chē)徽樟恋膮^(qū)域可以稱為作為工作區(qū)域A。如果在諧振器3 的區(qū)域內(nèi)，特別是在其端部7的區(qū)域內(nèi)的工作區(qū)域A被照亮，那么超聲波系統(tǒng)I的操作員能 夠可靠地操作并用視覺(jué)簡(jiǎn)單地檢查諧振器3是否正確地與介質(zhì)10接觸。
在圖1中示出了超聲波系統(tǒng)I以及一個(gè)容器9，其中，在所述容器9中設(shè)置有要用 超聲波處理的可流動(dòng)的介質(zhì)10。至少諧振器3的端部7浸入可流動(dòng)介質(zhì)10中，以便將超聲 波傳輸?shù)娇闪鲃?dòng)的介質(zhì)10上，例如為將其霧化。
通過(guò)用光源4和選擇地也用光源8照亮諧振器3，超聲波系統(tǒng)I的操作員不僅能夠 識(shí)別諧振器3在什么位置浸入可流動(dòng)介質(zhì)10中，而且也能夠識(shí)別諧振器3浸入可流動(dòng)介質(zhì) I中的程度。如果如在圖1中所示的實(shí)施例中的可流動(dòng)介質(zhì)10是透光的介質(zhì)，那么兩個(gè)光源4，8的光束 6，6’不僅延伸到可流動(dòng)介質(zhì)10的表面，而且也延伸到可流動(dòng)介質(zhì)10內(nèi)部， 并可能到達(dá)容器9的底部。如果可流動(dòng)介質(zhì)10不是透明的，那么光束6，6’基本上是在可流動(dòng)介質(zhì)10的表面終止。
權(quán)利要求
1.超聲波系統(tǒng)(I)，具有一超聲波發(fā)生器(2)和一超聲波傳輸?shù)嘏c超聲波發(fā)生器(2)連接的諧振器(3)，用于將超聲波發(fā)送到可流動(dòng)的介質(zhì)(10)，其特征在于光源(4，8)，用所述光源至少局部地可照亮諧振器(3 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波系統(tǒng)(I)，其特征在于，所述光源(4，8)安裝在超聲波發(fā)生器(2)上，并在工作時(shí)從超聲波發(fā)生器(2)離開(kāi)地照射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超聲波系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述諧振器(3)構(gòu)造成從超聲波發(fā)生器(2)突出，并且光源(4，8)被定向?yàn)檠刂C振器(3)照射。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中之一所述的超聲波系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述諧振器(3)成形為棒狀，并且所述光源(4，8)被定向?yàn)樵谒鼈児ぷ鲿r(shí)平行于諧振器(3)照射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中之一所述的超聲波系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述光源(4，8)被構(gòu)造成，有局部陰影地照亮諧振器(3)或者相比較其它照明區(qū)顯然更亮地照亮諧振器(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中之一所述的超聲波系統(tǒng)(I),其特征在于,超聲波系統(tǒng)(I)被構(gòu)造成，使光源(4，8)根據(jù)超聲波系統(tǒng)(I)的工作狀態(tài)不同地工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中之一所述的超聲波系統(tǒng)(I),其特征在于,超聲波系統(tǒng)(I)被構(gòu)造成，光源(4，8)被供以工作電源，當(dāng)超聲波系統(tǒng)(I)產(chǎn)生超聲波時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的超聲波系統(tǒng)(I)，其特征在于，該超聲波系統(tǒng)(I)的工作模式包括向光源(4，8 )周期地供給工作電流、改變光源(4，8 )的工作電流或者改變光源(4，8)的取向或顏色。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的超聲波系統(tǒng)(I)，其特征在于，超聲波系統(tǒng)(I)具有一可用光源(4，8)照明的成像器，該成像器產(chǎn)生不同的圖像，視超聲波系統(tǒng)(I)的工作狀態(tài)而定。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的超聲波系統(tǒng)(I)，其特征在于，超聲波系統(tǒng)(I)具有多個(gè)光源(4，8)，其中，所述諧振器(3)被設(shè)置在所述光源(4，8)之間。
全文摘要
本發(fā)明是具有超聲波發(fā)生器的超聲波系統(tǒng)，諧振器和光源。其涉及一種用于產(chǎn)生低頻功率超聲波的超聲波系統(tǒng)(1)，具有用于傳輸超聲波到介質(zhì)(10)上的諧振器(3)。為了能夠安全地操作超聲波系統(tǒng)(1)，按照本發(fā)明規(guī)定，超聲波系統(tǒng)(1)具有光源(4，8)，它照亮超聲波系統(tǒng)(1)的工作區(qū)域(A)。
文檔編號(hào)B06B1/02GK103028537SQ20121037396
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月5日
發(fā)明者哈拉德赫爾休厄, 托馬斯赫爾休厄, 霍爾格赫爾休厄 申請(qǐng)人:赫爾休厄博士有限公司