DE10129456A1

DE10129456A1 - Material analysis using sound waves with an array of piezoelectric transducers with different resonant frequencies

Info

Publication number: DE10129456A1
Application number: DE2001129456
Authority: DE
Inventors: Jochen Krieger; Joerg Adrian; Timo Knecht
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2001-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2003-01-09

Abstract

A method for material analysis passes sound waves through the material to an array of piezoelectric transducers. Each piezoelectric transducer has a different resonant frequency range and the array is selected to provide a cover for a wide frequency band. The transducers are shaped as bending beams of differing width and length to produce the selected resonant ranges. Normally about 20 transducers are sufficient to cover a sampling range of frequencies. The resonant frequency ranges of adjacent transducers overlap at the half power values.

Description

Technical field of application, state of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Erfassung und Analyse von Schallsignalen, insbesondere von Körperschall in Festkörpern oder Flüssigkeiten, wobei die Vorrichtung mehrere piezoelektrische Schallwandler zur parallelen Erfassung der Schallsignale aufweist, die über getrennte Empfangskanäle mit einer Auswerteeinheit verbindbar sind. The present invention relates to a Device and a method for detection and Analysis of sound signals, especially of Structure-borne noise in solids or liquids, the Device for several piezoelectric sound transducers parallel detection of the sound signals, which via separate receiving channels with an evaluation unit are connectable.

Die Erfassung und Analyse von Schallsignalen, insbesondere von Körperschall, spielt in vielen technischen Bereichen eine wichtige Rolle. So werden Schall- oder Ultraschallsignale beispielsweise an oder im Bereich von produktionstechnischen Maschinen erfasst und analysiert, um eventuelle Betriebsstörungen oder erste Anzeichen von Defekten rechtzeitig anhand charakteristischer Geräusche erkennen zu können. The acquisition and analysis of sound signals, especially structure-borne noise, plays in many technical areas play an important role. So be Sound or ultrasound signals, for example, on or recorded in the area of production engineering machines and analyzed for any malfunctions or early signs of defects based on to be able to recognize characteristic noises.

Auch zur Materialprüfung werden insbesondere Ultraschallsignale in das zu prüfende Werkstück eingekoppelt, um aus dem Frequenzspektrum der reflektierten Schallsignale eventuelle Materialfehler erkennen zu können. Also for material testing in particular Ultrasonic signals in the workpiece to be tested coupled in order from the frequency spectrum of the reflected sound signals possible material defects to be able to recognize.

Auf allen technischen Gebieten, auf denen Schall- bzw. Ultraschallsignale erfasst und analysiert werden, müssen jedoch Störungen in nicht interessierenden Frequenzbereichen geeignet unterdrückt werden, um die Messempfindlichkeit nicht negativ zu beeinflussen. Zur Aufnahme der Schallsignale werden in der Regel piezoelektrische Schallwandler eingesetzt, die über entsprechende Zuleitungen bzw. Empfangskanäle mit einer Auswerteeinheit verbunden werden. Zur Erfassung eines bestimmten Frequenzbereiches werden in der Regel sehr breitbandige Schallwandler eingesetzt, deren Eigen- bzw. Resonanzfrequenzen weit außerhalb des interessierenden Frequenzbereiches liegen. Die mit derartigen Schallwandlern in elektrische Signale gewandelten Schallsignale werden anschließend einer aufwendigen Filterung unterzogen, um die unerwünschten Störfrequenzen zu unterdrücken und ein frequenzaufgelöstes Signalspektrum zu erhalten. Dies erfordert allerdings eine aufwendige Filter- und Verstärkerelektronik. In all technical areas in which sound or ultrasonic signals are recorded and analyzed, however, must have disturbances in non-interested Frequency ranges are appropriately suppressed to the Do not negatively influence measurement sensitivity. to Sound signals are usually recorded Piezoelectric transducers are used, which over corresponding supply lines or reception channels with a Evaluation unit can be connected. To capture a certain frequency range are usually very broadband sound transducers are used, whose characteristics or resonance frequencies far outside the frequency range of interest. With such transducers in electrical signals converted sound signals then become one subjected to elaborate filtering to avoid the unwanted Suppress interference frequencies and a to obtain frequency-resolved signal spectrum. This requires however, an elaborate filter and Amplifier electronics.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Erfassung und Analyse von Schallsignalen anzugeben, die ohne eine aufwendige Filterelektronik auskommt. Based on this state of the art Object of the present invention in that Device and a method for detection and Analysis of sound signals to indicate that without a elaborate filter electronics.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe wird mit der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß den Patentansprüchen 1 bzw. 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sowie des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche. The task is done with the device and the Method according to claims 1 and 9 solved. Advantageous embodiments of the device and the Procedures are the subject of the subclaims.

Die vorliegende Vorrichtung umfasst mehrere piezoelektrische Schallwandler zur parallelen Erfassung der Schallsignale, die über getrennte Empfangskanäle mit einer Auswerteeinheit verbindbar sind. Die piezoelektrischen Schallwandler weisen bei der vorliegenden Vorrichtung voneinander beabstandete Resonanz- bzw. Eigenfrequenzen mit 1/e-Breiten auf, die einen zusammenhängenden Frequenzbereich bilden. The present device comprises several Piezoelectric transducers for parallel acquisition of the sound signals, which are transmitted via separate reception channels can be connected to an evaluation unit. The piezoelectric sound transducers exhibit at the present device spaced apart Resonance or natural frequencies with 1 / e widths on the form a coherent frequency range.

Bei dem vorliegenden Verfahren wird eine derartige Vorrichtung zur Erfassung gerade des Frequenzbereiches eingesetzt, den die 1/e-Breiten der Resonanzfrequenzen der Schallwandler überdecken. Unter der 1/e-Breite ist hierbei die Frequenzbreite der Resonanzkurve zu verstehen, bei der die Schwingungsamplitude den Wert des 1/e-fachen der Maximalamplitude aufweist. Such a method is used in the present method Device for the detection of the frequency range used the 1 / e widths of the resonance frequencies cover the transducer. Is below the 1 / e width the frequency range of the resonance curve understand where the vibration amplitude is the value of 1 / e times the maximum amplitude.

Die Schallsignale werden bei dem Verfahren mit allen Schallwandlern gleichzeitig empfangen und in elektrische Signale gewandelt, wobei die von jedem einzelnen Schallwandler erhaltenen elektrischen Signale der bekannten Resonanzfrequenz des jeweiligen Schallwandlers zugeordnet werden. Auf diese Weise wird direkt aus den von den Schallwandlern übermittelten Signalen ein Signalspektrum erhalten. The sound signals are included in the process received and received in all transducers at the same time electrical signals converted, being from everyone individual sound transducer received electrical signals the known resonance frequency of the respective Be assigned to transducer. This way it will be direct from the signals transmitted by the sound transducers get a signal spectrum.

Die Vorrichtung und das zugehörige Verfahren ermöglichen somit eine direkte Analyse von Schallsignalen, insbesondere von Körperschallsignalen in Festkörpern oder flüssigen Medien. Die Geometrie und die Werkstoffzusammensetzung bei Festkörpern spielen dabei keine Rolle. Die Art des flüssigen Mediums sowie die Form und Ausprägung des Behältnisses, in dem ein derartiges Medium vorliegt, sind für den Einsatz der vorliegenden Vorrichtung sowie des vorliegenden Verfahrens ebenfalls ohne Bedeutung. The device and the associated method enable a direct analysis of Sound signals, in particular structure-borne sound signals in Solids or liquid media. The geometry and play the material composition with solids not matter. The type of liquid medium as well the shape and form of the container in which a such medium is available for the use of present device and the present Procedure also of no importance.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht ohne Zwischenschaltung einer aufwendigen Filterelektronik oder eines aufwendigen Filteralgorithmus die direkte Erfassung und Analyse von Schallsignalen, da das über jeden Empfangskanal erhaltene Signal bereits einer Frequenzposition - der Frequenzposition der Resonanz- bzw. Eigenfrequenz des jeweiligen Schallwandlers - zugeordnet werden kann. Jeder der Schallwandler ist ein mechanischer Schwinger, der generell eine höhere Signalgüte als ein elektrischer Schwinger aufweist. Durch die parallele Verwendung mehrerer Schallwandler, deren Resonanzbereiche sich jeweils überschneiden, kann ein begrenztes Frequenzband aufgenommen und in auswertbare Informationen bzw. Daten umgewandelt werden. Je größer das aufzunehmende Frequenzband sein soll, desto mehr Schallwandler müssen in der Vorrichtung vorgesehen sein. The present invention enables without Interposition of complex filter electronics or a complex filter algorithm, the direct Acquisition and analysis of sound signals, as that about signal already received on each receiving channel Frequency position - the frequency position of the resonance or natural frequency of the respective sound transducer - can be assigned. Each of the transducers is a mechanical transducer, which is generally a higher one Has signal quality as an electrical oscillator. By using multiple transducers in parallel, whose resonance ranges can overlap each other a limited frequency band recorded and in evaluable information or data converted become. The larger the frequency band to be recorded should, the more transducers need in the Device may be provided.

Die einzelnen Schallwandler, im Folgenden auch als Einzelaufnehmer bezeichnet, sind derart ausgelegt, dass die Schallaufnahme im Bereich ihrer Eigenfrequenz erfolgt. Dies erfordert eine hohe Güte des schwingungsfähigen Teils des Einzelaufnehmers, d. h. des piezoelektrischen Materialkörpers, die durch geometrische Anpassung und/oder durch Anpassung der Materialeigenschaften des piezoelektrischen Körpers eingestellt werden kann. Die Anregung im Resonanzbereich und die gute mechanische Filterung durch einen derartigen Einzelaufnehmer erlauben die Erfassung eines Signals hoher elektrischer Güte mit jedem einzelnen Schallwandler. Durch die erfindungsgemäße Kombination von abgestimmten Einzelaufnehmern wird die Erfassung und Analyse von Schallsignalen mit hoher Ausgabegüte bezüglich der Frequenz über ein breites Frequenzband erreicht, ohne eine zusätzliche elektronische oder rechnerische Filterung und Auswertung vornehmen zu müssen. The individual sound transducers, hereinafter also called Designated individual transducers are designed such that the sound absorption in the range of their natural frequency he follows. This requires a high quality of the vibratable part of the individual transducer, d. H. of piezoelectric material body by geometric Adjustment and / or by adjustment of the Material properties of the piezoelectric body set can be. The excitation in the resonance range and the good mechanical filtering by such Individual sensors allow the acquisition of a signal high electrical quality with each one Sound transducers. The combination of coordinated individual sensors is the acquisition and Analysis of sound signals with high output quality in terms of frequency over a wide frequency band achieved without an additional electronic or perform arithmetic filtering and evaluation have to.

Die unterschiedlichen Eigen- bzw. Resonanzfrequenzen der einzelnen Schallwandler lassen sich dadurch erzeugen, dass jeder der Schallwandler einen Wandlerkörper anderer Dimensionen, beispielsweise anderer Länge, Breite, Höhe oder Form, anderer Eigenmasse, beispielsweise durch Einsatz unterschiedlicher piezoelektrischer Materialien, oder anderer Federkonstante aufweist. The different own or Resonance frequencies of the individual sound transducers can be by making each of the transducers one Transducer body of other dimensions, for example other length, width, height or shape, other Dead weight, for example through use different piezoelectric materials, or has a different spring constant.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die einzelnen Schallwandler als Biegebalkenwandler mit Biegebalken aus piezoelektrischem Material aufgebaut. Die einzelnen Biegebalken haben hierbei vorzugsweise unterschiedliche Längen, Breiten und/oder Dicken, um die entsprechende Verteilung der Resonanzfrequenzen zu erreichen. In an advantageous embodiment, the with individual sound transducers as bending beam transducers Bending beam made of piezoelectric material. The individual bending beams preferably have different lengths, widths and / or thicknesses in order the corresponding distribution of the resonance frequencies to reach.

Vorzugsweise sind alle Schallwandler nebeneinander auf einem gemeinsamen Grundkörper angeordnet, über den die Schallsignale auf die Schallwandler übertragbar sind. Der Grundkörper wird bei der Aufnahme von Körperschallsignalen mit dem zu prüfenden Körper in Kontakt gebracht. All sound transducers are preferably next to one another arranged on a common body over which the sound signals can be transmitted to the sound transducers are. The main body is when shooting from Structure-borne noise signals with the body under test in Brought in contact.

Weiterhin kann der Grundkörper auf einer Seite mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen sein, über die alle ersten von zwei der Signalaufnahme dienenden Elektroden der piezoelektrischen Schallwandler elektrisch miteinander verbunden sind. Der Wandlerkörper jedes Schallwandlers weist dabei in bekannter Weise zwei Elektroden zur Signalerfassung auf. Durch die gemeinsame elektrische Verbindung der einen Elektrode jedes Schallwandlers über die elektrisch leitfähige Beschichtung muss nur ein Kontakt für diese Elektroden zur Auswerteeinheit geführt werden. Die zweite Elektrode jedes Schallwandlers muss jedoch eine separate Zuleitung erhalten, wodurch die einzelnen Empfangskanäle gebildet werden. Furthermore, the main body can be on one side provided with an electrically conductive coating be about the first of two of the signal pickup serving electrodes of piezoelectric Sound transducers are electrically connected to each other. The The transducer body of each transducer points in known way two electrodes for signal detection on. Through the common electrical connection of the one electrode of each transducer over the Electrically conductive coating only needs one contact led to the evaluation unit for these electrodes become. The second electrode of each transducer must be however, received a separate feed line, whereby the individual reception channels are formed.

Durch den Einbau der vorliegenden Vorrichtung in ein luftdichtes, elektrisch leitendes Gehäuse kann weiterhin ein Schutz gegenüber äußeren Einflüssen zur Verringerung der Alterung sowie zum EMV-Schutz (elektromagnetische Verträglichkeit) gewährleistet werden. Diese Maßnahme ist jedoch nicht zwingend erforderlich und wird nur bei Bedarf durchgeführt. By installing the present device in an airtight, electrically conductive housing can protection against external influences Reduction of aging and EMC protection (electromagnetic compatibility) guaranteed become. However, this measure is not mandatory required and will only be carried out if necessary.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind in der Vorrichtung ca. 20 einzelne Schallwandler mit voneinander beabstandeten Resonanzfrequenzen vorgesehen, wobei sich die Halbwertsbreiten der Resonanzfrequenzen der Schallwandler zur Abdeckung eines durchgängigen, größeren Frequenzbandes überschneiden. In a preferred embodiment, the Device with about 20 individual sound transducers spaced apart resonance frequencies provided, the half-widths of the Resonance frequencies of the transducers for covering a consistent, larger frequency band overlap.

Gegenüber den bekannten Sensoren zur Erfassung und Analyse von Schallsignalen werden bei der vorliegenden Erfindung die einzelnen Schallwandler über die gezielte Einstellung der Resonanzfrequenzen besser auf den zu untersuchenden Frequenzbereich abgestimmt. Dies ermöglicht eine Signalaufnahme höherer Güte, die auf eine zusätzliche elektrische oder rechnerische Filterung und Verstärkung der Signale verzichten kann. Durch die Anregung im Resonanzfall ergibt sich eine hohe Signalgüte, wobei gleichzeitig eine mechanische Filterung durch die einzelnen Schallwandler erreicht wird. Die vorliegende Vorrichtung ermöglicht damit eine direkte frequenzaufgelöste Auslesung des Schallsignals über die einzelnen Schallwandler. Compared to the known sensors for recording and Analysis of sound signals are used in the present Invention the individual sound transducers via the targeted Setting the resonance frequencies better towards the investigated frequency range tuned. This enables higher quality signal recording based on an additional electrical or computational Filtering and amplification of the signals can be omitted. The excitation in the event of resonance results in a high signal quality, while a mechanical Filtering achieved by the individual sound transducers becomes. The present device thus enables direct frequency-resolved reading of the sound signal about the individual transducers.

Durch die Überschneidung der Resonanzkurven der einzelnen Schallwandler - bei der 1/e- oder der Halbwertsbreite - lässt sich bei entsprechender rechnerischer Nachbearbeitung der empfangenen Signale auch jede Frequenz auflösen, die zwischen den Resonanzmaxima der Schallwandler liegt, so dass der gesamte Frequenzbereich vollständig, d. h. ohne Frequenzlücken, abgetastet werden kann. By overlapping the resonance curves of the single transducer - with the 1 / e- or the Full width at half maximum - can be arithmetical post-processing of the received signals also resolve any frequency between the Resonance maxima of the sound transducers, so that the entire frequency range completely, d. H. without Frequency gaps that can be scanned.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Vorrichtung besteht darin, dass der Kontaktierungsaufwand am Applikationsort durch die vorliegende Vorrichtung über Steckverbinder möglich ist, so dass ein schnelles Applizieren und Austauschen der Vorrichtung ermöglicht wird. Another advantage of the present device is that the contacting effort on Application site through the present device Connector is possible, so a quick Application and exchange of the device allows becomes.

Die vorliegende Vorrichtung sowie das zugehörige Verfahren sind nicht auf bestimmte Frequenzbereiche begrenzt. Vielmehr lassen sich sämtliche Schall- bzw. Ultraschall-Frequenzbereiche von niederfrequenten bis zu hochfrequenten Signalen erfassen und analysieren. Hierzu ist lediglich eine Anpassung bzw. geeignete Auslegung der einzelnen Schallwandler der Vorrichtung dahingehend erforderlich, dass diese Resonanzfrequenzen in den beabsichtigten Frequenzbereichen aufweisen. The present device and the associated one Procedures are not limited to specific frequency ranges limited. Rather, all sound or Ultrasonic frequency ranges from low frequency to capture and analyze high-frequency signals. This is only an adjustment or suitable Design of the individual sound transducers of the device to the effect that these resonance frequencies have in the intended frequency ranges.

Die vorliegende Vorrichtung und das zugehörige Verfahren lassen sich in allen technischen Bereichen zur Erfassung und Analyse von Schallsignalen einsetzen. The present device and the related one Procedures can be found in all technical areas for recording and analyzing sound signals.

Ein Anwendungsbeispiel ist das Auslesen von Informationen aus vorhandenem Schall. Beispielsweise kann die vorliegende Vorrichtung zur Schallaufnahme an Papierwalzmaschinen eingesetzt werden, um die von den Walzenlagern erzeugten Schwingungen auszulesen. Die Vorrichtung wird hierbei direkt an der Papierwalzmaschine angebracht. Die Auswertung der erfassten Schallsignale lässt einen Rückschluss auf die Restlebensdauer der Walzenlager zu. Bisher ist eine derartige Auslesung der Daten nur mit einer zusätzlichen aufwendigen Filterung der aufgenommenen Signale zu erreichen. Mit der vorliegenden Vorrichtung lässt sich die Signalaufnahme jedoch ohne Filterung durch direkte Weiterverarbeitung der Daten durchführen. One application example is reading out Information from existing sound. For example can the present device for sound recording Paper rolling machines are used to meet the needs of the Read vibrations generated roller bearings. The The device is attached directly to the Paper rolling machine attached. The evaluation of the recorded Sound signals allows a conclusion to be drawn Remaining service life of the roller bearings. So far is one such data readout with only one additional complex filtering of the recorded Reaching signals. With the present device However, the signal recording can be done without filtering by processing the data directly.

Eine weitere sehr vorteilhafte Anwendung der vorliegenden Vorrichtung sowie des vorliegenden Verfahrens bietet sich auf dem Gebiet der Signalübertragung. Gerade bei großen metallischen Grundkörpern ist eine Signalübertragung über Schall anstelle einer aufwendigen drahtgebundenen Übertragung von Vorteil. Beispiele für derartige große metallische Grundkörper sind Schiffe, Karosserien, Rohrleitungssysteme oder Stahlgerüste von Hochhäusern. Durch den Einsatz einer gezielten Signalübertragung durch Körperschall lässt sich bei derartigen großen Grundkörpern eine aufwendige Verdrahtung vermeiden. Die Schallsignale werden dabei an einer Stelle über einen entsprechenden Schallwandler in den Grundkörper eingekoppelt und mit der vorliegenden Vorrichtung bzw. dem vorliegenden Verfahren an einer anderen Stelle wieder erfasst und analysiert. Die einzelnen Schallwandler der vorliegenden Vorrichtung können hierbei in der dargestellten Weise auf das übertragene Frequenzband abgestimmt werden. Der Einsatz der vorliegenden Vorrichtung erfolgt wiederum ohne zusätzliche Filterelektronik. Another very advantageous application of the present device and the present Process offers itself in the field of Signal transmission. Especially with large metallic ones The basic body is a signal transmission via sound instead of an expensive wired transmission advantageous. Examples of such large metallic ones Basic bodies are ships, bodies, Piping systems or steel frameworks of high-rise buildings. By the Use of targeted signal transmission through Structure-borne noise can be heard with such large ones Basic bodies avoid complex wiring. The Sound signals are at one point via a corresponding sound transducer in the base body coupled and with the present device or the present procedure elsewhere recorded and analyzed again. The single ones Sound transducers of the present device can here in the manner shown on the transferred Frequency band can be tuned. The use of the the present device is again without additional filter electronics.

Brief description of the drawings

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen: The present invention is described below an embodiment in connection with the Drawings briefly explained again. Here show:

Fig. 1 schematisch ein Beispiel für die Ausgestaltung eines Schallwandlers, wie er in der vorliegenden Vorrichtung einsetzbar ist; und Fig. 1 shows schematically an example of the configuration of a sound transducer, such as is used in the present apparatus; and

Fig. 2 ein Beispiel für eine Anordnung der Schallwandler in der vorliegenden Vorrichtung in zwei Ausführungsvarianten. Fig. 2 shows an example of an arrangement of the sound transducers in the present device in two versions.

Ways of Carrying Out the Invention

Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für die Ausgestaltung eines Einzelaufnehmers bzw. Schallwandlers 1 in der vorliegenden Vorrichtung. Der Schallwandler 1 ist an einem Grundkörper 2 befestigt. Der Grundkörper 2 wird bei der Messung an das Medium 3 angelegt, in dem sich die zu erfassenden Schallsignale ausbreiten. Die Schallausbreitung erfolgt über den Grundkörper 2 in den Schallwandler 1. Der Schallwandler 1 ist aus einem Wandlerkörper 4 aus einem piezoelektrischen Material gebildet. Der Wandlerkörper 4 ist als Biegebalken ausgestaltet, der beidseitig mit einer elektrisch leitenden Schicht 5 zur Aufnahme der elektrischen Signale versehen ist. Der Grundkörper 2 selbst besteht aus einem Material, beispielsweise Stahl, das eine möglichst reflexionsfreie Übertragung der Schallsignale in den Einzelaufnehmer 1 ermöglicht. Fig. 1 shows schematically an example of the configuration of a Einzelaufnehmers or sound transducer 1 in the present apparatus. The sound transducer 1 is attached to a base body 2 . During the measurement, the base body 2 is placed against the medium 3 in which the sound signals to be detected are spread. The sound is propagated through the base body 2 into the sound transducer 1 . The sound transducer 1 is formed from a transducer body 4 made of a piezoelectric material. The transducer body 4 is designed as a bending beam, which is provided on both sides with an electrically conductive layer 5 for receiving the electrical signals. The base body 2 itself consists of a material, for example steel, which enables the sound signals to be transmitted to the individual transducer 1 as free of reflections as possible.

Bei der Erfassung von Schallsignalen im Einzelaufnehmer 1 treten zwischen den beiden durch die elektrisch leitende Schicht 5 gebildeten Elektroden elektrische Spannungssignale auf. Die Elektroden sind über entsprechende in der Figur nicht dargestellte Zuleitungen mit einer Auswerteeinheit für die Signale verbunden. When sound signals are detected in the individual pickup 1 , electrical voltage signals occur between the two electrodes formed by the electrically conductive layer 5 . The electrodes are connected to an evaluation unit for the signals via corresponding leads, not shown in the figure.

Fig. 2 zeigt zwei Beispiele für die Anordnung der Einzelaufnehmer 1 auf einem Grundkörper 2 zur Realisierung der vorliegenden Vorrichtung. Die Einzelaufnehmer, von denen in der Fig. 2 jeweils lediglich fünf zur Veranschaulichung dargestellt sind, setzen sich aus biegebalkenförmigen Wandlerkörpern 4 zusammen, wie sie bereits aus der Fig. 1 ersichtlich sind. Die Vorrichtung im linken Teil der Figur zeigt fünf Einzelaufnehmer, die über insgesamt zehn Kontaktierungen bzw. Zuleitungen mit einer Auswerteeinheit verbunden werden müssen. Die zehn Kontaktierungen entsprechen den Verbindungen zu den beiden Elektroden jedes Einzelaufnehmers 1. Bei n Einzelaufnehmern müssen somit bei der Ausgestaltung der linken Seite der Fig. 2 2n Kontaktierungen sowie Zuleitungen vorgesehen werden. Fig. 2 shows two examples of the arrangement of the single pickup 1 on a base 2 for the realization of the present device. The individual transducers, of which only five are illustrated in each case in FIG. 2, are composed of bending-beam-shaped transducer bodies 4 , as can already be seen in FIG. 1. The device in the left part of the figure shows five individual sensors which have to be connected to an evaluation unit via a total of ten contacts or feed lines. The ten contacts correspond to the connections to the two electrodes of each individual pickup 1 . With n individual transducers, 2n contacts and supply lines must therefore be provided in the configuration of the left side of FIG. 2.

Aus der Figur sind deutlich die unterschiedlichen Längen der einzelnen biegebalkenförmigen Wandlerkörper 4 zu erkennen, die zu unterschiedlichen Resonanzfrequenzen der Einzelaufnehmer 1 führen. Durch die Verbindung der Einzelaufnehmer 1 mit dem Grundkörper 2entsteht in diesem Beispiel ein durchgängiger Fuß, ähnlich einem Kamm, der sich in einfacher und kompakter Weise handhaben lässt. The figure clearly shows the different lengths of the individual bending-beam-shaped transducer bodies 4 , which lead to different resonance frequencies of the individual transducers 1 . The connection of the individual pickups 1 to the base body 2 creates a continuous foot in this example, similar to a comb, which can be handled in a simple and compact manner.

Im rechten Teil der Fig. 2 ist ein weiteres Beispiel für eine Ausgestaltung der vorliegenden Vorrichtung zu erkennen, bei der ein elektrisch leitfähiges Material auf die Ober- oder Unterseite des Grundkörpers 2 aufgebracht ist. Die durchgängige Beschichtung 6 erlaubt die gemeinsame Kontaktierung einer der beiden Elektroden aller Schallwandler 1 über eine einige Zuleitung, so dass sich der Kontaktierungsaufwand bei n Einzelaufnehmern auf n + 1 Kontaktierungen beschränkt. Es sind somit lediglich noch n + 1- Zuleitungen zur Auswerteeinheit erforderlich. A further example of an embodiment of the present device can be seen in the right part of FIG. 2, in which an electrically conductive material is applied to the top or bottom of the base body 2 . The continuous coating 6 allows one of the two electrodes of all sound transducers 1 to be contacted together via a few feed lines, so that the contacting effort is limited to n + 1 contacts for n individual pickups. Only n + 1 supply lines to the evaluation unit are therefore required.

Die vorliegende Vorrichtung lässt als vorgefertigte Einheit einsetzen, so dass sie sich am Applikationsort über Steckverbinder sehr einfach kontaktieren läßt. Dies ermöglicht ein schnelles Applizieren und Austauschen dieser Vorrichtung. In der dargestellten Ausführungsform mit kammförmigen Wandlerarrays und durchgängiger Beschichtung 6 reduziert sich nicht nur der Aufwand in der Applikation, sondern ebenfalls der Aufwand der Kontaktierung in der Produktion. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Einzelaufnehmer bzw. Schallwandler
2 Grundkörper
3 Medium
4 Wandlerkörper
5 Elektrisch leitende Schicht, Elektrode
6 Elektrisch leitende Beschichtung
The present device can be used as a prefabricated unit, so that it can be contacted very easily at the application site via plug connectors. This enables this device to be applied and exchanged quickly. In the embodiment shown with comb-shaped transducer arrays and continuous coating 6 , not only the effort in the application is reduced, but also the effort in contacting in the production. REFERENCE SIGN LIST 1 single transducer or transducer
2 basic bodies
3 medium
4 converter bodies
5 Electrically conductive layer, electrode
6 Electrically conductive coating

Claims

1.Device for recording and analyzing sound signals, in particular structure-borne sound in solids or liquids, which has a plurality of piezoelectric sound transducers ( 1 ) for parallel detection of the sound signals, which can be connected to an evaluation unit via separate receiving channels, characterized in that the piezoelectric sound transducers ( 1 ) have spaced apart resonance frequencies with 1 / e widths, which form a coherent frequency range.

2. Device according to claim 1, characterized in that the sound transducers ( 1 ) are formed from an oscillatable transducer body ( 4 ) made of piezoelectric material with different dimensions and / or material properties for generating the spaced apart resonance frequencies.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the sound transducers ( 1 ) are designed as a bending beam transducer with a bending beam ( 4 ) made of piezoelectric material.

4. The device according to claim 3, characterized in that the bending beams ( 4 ) have different lengths, widths and / or thicknesses.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sound transducers ( 1 ) are arranged side by side on a common base body ( 2 ), via which the sound signals can be transmitted to the sound transducers ( 1 ).

6. The device according to claim 5, characterized in that the base body ( 2 ) is provided on one side with an electrically conductive coating ( 6 ), via which all the first of two electrodes ( 5 ) serving for signal recording of the piezoelectric sound transducer ( 1 ) electrically are interconnected.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises an electrically conductive housing which encloses the sound transducer ( 1 ) airtight.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that about 20 sound transducers ( 1 ) are provided with different resonance frequencies.

9. A method for recording and analyzing sound signals in a predetermined frequency range, in particular structure-borne noise in solids or liquids, in which several piezoelectric sound transducers ( 1 ) with spaced apart resonance frequencies with 1 / e widths are provided, which cover the predetermined frequency range, which Sound signals are received in parallel with the sound transducers ( 1 ) and converted into electrical signals, and the electrical signals obtained from each of the individual sound transducers ( 1 ) are assigned to the resonance frequency of the respective sound transducer in order to obtain a frequency-resolved signal spectrum.

10. The method according to claim 9, characterized in that bending beam transducers are used as sound transducers ( 1 ).

11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the distance between the resonance frequencies is chosen such that the half-widths of the sound transducers ( 1 ) overlap.