Verfahren zur phasengesteuerten Leistungs- und Frequenzregelung eines Ultraschallwandlers sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Abstract

 Das Verfahren dient zur phasengesteuerten Leistungs­und Frequenzregelung eines Ultraschallwandlers (1), der von dem frequenzveränderlichen Oszillator eines Phasenregelkreises (2) mit durch eine Treiberstufe (3, 4) verstärkten Spannungspulsen gespeist wird. Dabei wird zunächst die Frequenz des Oszillators zum Auffinden der Resonanz (1.1) des Ultraschallwandlers (1) von einem Wobbler (7) zwangsgeführt variiert und der Wobbler (7) nach Einrasten des Phasenregel­kreises (2) auf die Resonanzfrequenz (1.1) des Wandlers (1) gesperrt. Nach dem Anschwingen des Ul­traschallwandlers im Bereich seiner Serienresonanz­frequenz wird ein kapazitiver Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung im Wandler eingestellt und be­triebsmäßig aufrecht erhalten, so daß durch die Phasenregelung des Phasenregelkreises (2) die Be­triebsfrequenz des Oszillators gegenüber der Serien­resonanzfrequenz (1.1) des Wandlers (1) verringert wird. Eine Änderung des Phasenwinkels infolge einer mechanischen Belastung des Wandlers führt dann zu einer Erhöhung der Betriebsfrequenz in Richtung zur Serienresonanzfrequenz des Wandlers.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur phasenge­steuerten Leistungs- und Frequenzregelung eines Ul­traschallwandlers, der von dem frequenzveränderli­chen Oszillator eines Phasenregelkreises mit durch eine Treiberstufe verstärkten Spannungspulsen ge­speist wird, wobei zunächst die Frequenz des Oszil­lators zum Auffinden der Resonanz des Ultraschall­wandlers von einem Wobbler zwangsgeführt variiert und der Wobbler nach Einrasten des Phasenregel­kreises auf die Resonanzfrequenz des Wandlers ge­sperrt wird. Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

[0002] Aus der DE-PS 34 01 735 ist bereits eine Vorrich­tung bekannt, die eine Durchführung des oben genann­ten Verfahrens ermöglicht. Diese Vorrichtung hat sich in der Praxis bewährt, zumal sie zahlreiche der früher beim Betrieb von Ultraschallwandlern bestandenen Probleme und Schwierigkeiten beseitigt hat. Bekanntlich muß bei der Verwendung von Ultra­schallwandlern zur Flüssigkeitszerstäubung oder zu Schweißzwecken der die Anregungsfrequenz für den Wandler liefernde Oszillator sich auf zahlreiche sich ändernde Betriebseigenschaften des piezoelek­trischen oder magnetostriktiven Wandlers einstellen können. So können zunächst Änderungen der Resonanz­frequenz des Wandlers auftreten, die von der Last am Wandler, von der Temperatur, sowie dem Alterungs­grad der Piezokeramik bzw. des magnetostriktiven Materials abhängig sind. Ferner treten Impedanz­änderungen des Wandlers auf, die eine Abhängigkeit von der Frequenz, der Last, der Amplitude sowie der Temperatur zeigen. Diese Impedanzänderungen können darüber hinaus von den spezifischen Eigenschaften des Wandlerwerkstoffes, insbes. der physikalischen Eigenschaften der Piezoscheiben verursacht sein. Schließlich teten auch noch Änderungen des Phasen­winkels zwischen Strom und Spannung um Wandler auf, die ebenfalls von der Anregungsfrequenz, der Last, der Amplitude sowie der Temperatur abhängig sind. Diese genannten Erscheinungen treten in der prak­tischen Anwendung gemeinsam auf, so daß sich der Oszillator auf die sich daraus ergebenden Ände­rungen der Betriebsbedingungen einstellen können muß. Bei der Vorrichtung aus der DE-PS 34 01 735 gelingt dies insbes. durch die Verwendung eines Phasenregelkreises bereits weitgehend. Schwierigkei­ten bereitet jedoch nach wie vor das Anschwingen des Wandlers unter großer Bedämpfung, wenn sich also bei­spielsweise ein restlicher Flüssigkeitstropfen auf dem Wandler befindet oder bereits vor dem Anschwingen nicht zerstäubte Flüssigkeit an dem Wandler entlang strömt. Dann reicht nämlich häufig die zur Verfügung stehende Anregungsenergie nicht aus, um den Wandler anschwingen zu lassen. Eine generelle Erhöhung der An­regungsleistung hätte dagegen den Nachteil eines un­wirtschaftlichen Betriebs und würde die Gefahr einer Überlastung des Wandlers in sich bergen. Im übrigen bestimmt die von der Wandlerleistung beeinflußte Schwingungsamplitude auch die Tröpfchengröße, die sich in der Regel aus dem Anwendungszweck bestimmt, so daß schon aus diesem Grund der freien Variation der Anregungsleistung Grenzen gesetzt sind. Schließ­lich ist auch auf einen Betrieb des Ultraschallwand­lers mit konstanter Schwingungsamplitude zu achten, um bei der Flüssigkeitszerstäubung ein gleichmäßiges Tröpfchenspektrum zu erhalten.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­fahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß ein Anschwingen des Wandlers auch bei hoher An­fangsbedämpfung sicher gewährleistet ist und auch bei starken Bedämpfungsänderungen ein Abreißen der Schwingung sicher vermieden wird.

[0004] Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß nach dem Anschwingen des Ultraschallwandlers im Bereich seiner Serienresonanzfrequenz ein kapaziti­ver Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung im Wandler eingestellt und betriebsmäßig aufrecht er­halten wird, so daß durch die Phasenregelung des Phasenregelkreises die Betriebsfrequenz des Oszilla­tors gegenüber der Serienresonanzfrequenz des Wand­lers verringert wird, wobei eine Änderung des Pha­senwinkels infolge einer mechanischen Belastung des Wandlers zu einer Erhöhung der Betriebsfrequenz des Oszillators und damit zu einer Verschiebung in Richtung zur Serienresonanzfrequenz des Wandlers führt.

[0005] Der durch die Erfindung erreichte Fortschritt be­steht im wesentlichen darin, daß der Ultraschall­wandler im Gegensatz zu dem bisher bekannten Ver­fahren nicht in Resonanz, sondern knapp unterhalb seiner Resonanzfrequenz in einer quasi-erzwungenen Schwingung betrieben wird. Dies bedingt zwar, wegen der deutlich höheren Wandlerimpedanz außerhalb der Resonanzfrequenz, eine höhere Wandlerspannung als sie bei Betrieb in Resonanz nötig wäre, dafür kann jedoch wegen der starken Impedanzänderung im Bereich der Resonanzfrequenz schon durch geringere Frequenz­änderungen die Anregungsleistung im Wandler wesent­lich erhöht werden. Da ferner in der Nähe der Resonanz­frequenz des Wandlers die Phasensteilheit der Phasen­winkeländerung zwischen Strom und Spannung im Wandler in Abhängigkeit von der Frequenz sehr groß ist, führen durch die Bedämpfung des Wandlers verursachte Pha­senwinkeländerungen zu einer Frequenzänderung in Richtung zur Resonanzfrequenz, die dann die be­schriebene Erhöhung der Wandlerleistung zur Folge hat. Auf diese Weise ist das Verfahren hervorragend geeignet, dem Wandler für alle Betriebsfälle auto­matisch die zum optimalen Zerstäuben notwendige Leistung zuzuführen. Dadurch wird insbes. auch ein Abreißen der Schwingung bei zu großem Flüssigkeits­durchsatz verhindert, darüber hinaus stellt sich die Wandlerleistung auch verschiedenen Flüssigkeitsdich­ten und Viskositäten der zu zerstäubenden Flüssig­keiten entsprechend ein.

[0006] Der kapazitive Phasenwinkel zwischen Strom und Span­nung im Wandler liegt dabei vorzugsweise im Bereich zwischen -30° ind -85°.

[0007] Weiter empfiehlt es sich im Rahmen der Erfindung, daß die Phasensteilheit in dem unterhalb der Serienreso­nanzfrequenz liegenden Frequenzbereich durch eine Zu­satzimpedanz im Wandlerkreis so eingestellt ist, daß die über die sinkende Wandlerimpedanz bei Verschie­bung der Betriebsfrequenz hin zur Serienresonanzfre­quenz ansteigende Wandlerleistung die Bedämpfung des Wandlers im wesentlichen kompensiert. Dadurch wird dem Wandler in jedem seiner Betriebszustände gerade etwa die hierfür erforderliche Leistung zugeführt.

[0008] Da wegen des angestrebten hohen Wirkungsgrades die Anregung des Wandlers pulsförmig erfolgt, der Wandler jedoch anschließend mit seiner demgegenüber abweichenden Eigenfrequenz weiterschwingen würde, empfiehlt es sich, daß dem Wandler pro Schwingungs­periode zwei Spannungsimpulse jeweils entgegen ge­setzter Polarität zugeführt werden, die zeitlich um die halbe Schwingungsdauer gegeneinander versetzt sind. Dadurch wird verhindert, daß die Phasenregel­schleife insbes. bei größerer Abweichung zwischen Eigenresonanz des Wandlers und Anregungsfrequenz ausrastet.

[0009] Um die Eigenschwingung des Wandlers andererseits nicht zu stark zu stören, empfiehlt es sich, daß die Dauer der Spannungspulse kleiner ist als ein Viertel der Periodendauer der Wandlerschwingung. Um eine unsymmetrische Schwingungsform zu vermeiden, empfiehlt es sich weiter, daß die Dauer der beiden Spannungspulse pro Schwingungsperiode durch Inte­gration miteinander verglichen werden und die Dauer zumindest eines der beiden Spannungspulse auf Gleich­heit der Beiden Spannungspulse geregelt wird.

[0010] Um ein schnelles und sicheres Einrasten der Phasen­regelschleife zu erreichen, ist es weiter zweckmäßig, wenn der zum Auffinden der Resonanzfrequenz vorge­sehene Wobbler bei einer unterhalb der Resonanzfre­quenz des Wandlers liegenden Frequenz anläuft. Um dabei das sichere Einrasten des Phasenregelkreises zu erreichen, sollte sich der Wobbelvorgang etwa über 5 . 10³ Periodendauern der Resonanzfrequenz­schwingung erstrecken. Weiter empfiehlt es sich, daß der Wobbelbereich auf einen keine weiteren Ne­benresonanzen des Wandlers aufweisenden Frequenz­bereich beschränkt ist, so daß sichergestellt ist, daß der Phasenregelkreis allein auf die Serienreso­nanzfrequenz des Wandlers einrasten kann.

[0011] Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbes. zum Betrieb eines piezoelektrischen Ultraschallwandlers, mit einem von einem Phasenregelkreis gesteuerten Oszilla­tor zur Erzeugung, einer Treiberstufe zur Verstär­kung und einem Transformator zur Übertragung der An­regungspulse für den Wandler, wobei das zur Beein­flussung des Phasenregelkreises benötigte Synchroni­sationssignal an einer Wicklung des Transformators abgegriffen wird, sowie mit einem Wobbler, der zu­nächst zum Auffinden der Resonanzfrequenz des Wand­lers die Oszillatorfrequenz zwangsgeführt variiert und nach Einrasten des Phasenregelkreises auf die Resonanzfrequenz gesperrt wird.

[0012] Vorrichtungsmäßig wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Phasendetek­tor des Phasenregelkreises ein einstellbares Phasen­drehglied vorgeschaltet ist, dessen Phasendrehwinkel so eingestellt ist, daß bei eingerastetem Phasenregel­ kreis ein kapazitiver Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung im Wandler aufrecht erhalten wird. Um bei einer Belastungserhöhung des Wandlers eine angepaßte Leistungserhöhung zu erreichen, ist im Wandlerkreis zweckmäßigerweise eine Zusatzimpedanz vorgesehen, die die frequenzabhängige Phasensteilheit unterhalb der Serienresonanzfrequenz des Wandlers verringert. Diese Zusatzimpedanz ist in bevorzugter Ausführungs­form von einem dem Wandler parallel geschalteten Kondensator gebildet. Eine besonders zweckmäßige Anpassung ergibt sich dabei dann, wenn der die Zu­satzimpedanz bildende Kondensator und die übrigen, nicht durch den Wandler bedingten Kapazitäten je­weils etwa ein Drittel der niederfrequent gemessenen Grundkapazität des Wandlers betragen. In weiter bevor­zugter Ausführungsform der Erfindung ist dann die Induktivität der Sekundärwicklung des Transforma­tors nach der Thompson-Formel unter Berücksichti­gung aller Kapazitäten des Wandlerkreises und einer um etwa einen Faktor von 1,3 höheren Frequenz als der Wandlerserienresonanzfrequenz bemessen.

[0013] Um trotz der erzwungenen Schwingung eine gleich­mäßige Anregung zu erreichen und ein Ausrasten des Phasenregelkreises zu verhindern, ist die Treiber­stufe zweckmäßigerweise als Gegentakttreiber aus­gebildet, so daß während jeder Schwingungsperiode dem Wandler jeweils zwei Spannungspulse entgegen gesetzter Polyarität zugeführt werden. Dabei ist der Treiberstufe zweckmäßigerweise eine Symmetriestufe vorgeschaltet, die die beiden Spannungspulse des Gegentakttreibers integriert und durch einen Komparator miteinander vergleicht, der bei Unsymmetrie den Arbeitspunkt eines der Gegentakttreiber verstellt.

[0014] Um eine noch weiterreichende Anpassung der Anregungs­leistung zu erzielen, kann die Betriebsspannung der Treiberstufe durch den Wobbler und/oder das Rastsig­nal des Phasenregelkreises veränderlich einstellbar sein. Schließlich kann es sich auch zur Erzielung eines besonders günstigen Wirkungsgrades empfehlen, daß die Regelung der Betriebsspannung durch eine ge­taktete Stromversorgung erfolgt, wobei deren Takt­frequenz der Oszillatorfrequenz des Phasenregelkrei­ses entspricht. Dadurch können sonst von getakteten Stromversorgungen hervorgerufene Störungen im Phasen­regelkreis weitgehend vermieden werden.

[0015] Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeich­nung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung in einem schematischen Blockschaltbild,

Fig. 2 den Frequenzgang und die Phasenlage eines Ul­traschallwandlers im Resonanzbereich, wobei die Teilfigur 2b im wesentlichen der Teilfigur 2a entspricht und Fig. 2c die Dämpfung und Phasen­lage bei dem Wandler parallelgeschaltetem LC-Glied zeigt,

Fig. 3 in den Teilfiguren a) und b) ein Vektordia­gramm für einen Ultraschallwandler bei ge­ringer bzw. bei hoher Belastung für den in Teilfigur c) dargestellten Sekundärkreis.

[0016] Die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Schaltungs­anordnung dient insbes. zum Betrieb eines piezoelek­trischen Ultraschallwandlers 1. Zur Erzeugung der Anregungsfrequenz ist ein von einem üblichen Phasen­regelkreis 2 gesteuerter, in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellter Oszillator vorgesehen, dessen Ausgangsfrequenz von einer Treiberstufe 3, 4 verstärkt wird, die über einen Transformator 5 den Wandler 1 speist. Das zur Beeinflussung des Phasenregelkreises 2 benötigte Synchronisationssignal wird an einer Wicklung 6 des Transformators 5 abgegriffen. Ferner ist ein Wobbler 7 vorgesehen, der zunächst zum Auf­finden der in Fig. 2 mit 1.1 bezeichneten Serien­resonanzfrequenz des Wandlers 1 die Oszillator­frequenz zwangsgeführt variiert und nach Einrasten des Phasenregelkreises 2 auf die Resonanzfrequenz ge­sperrt wird.

[0017] Dem Phasendetektor des Phasenregelkreises 2 ist ein einstellbares Phasendrehglied 8 vorgeschaltet, das eine Phasenverschiebung des Synchronisationssignals vornimmt. Dabei ist dessen Phasenwinkel so einge­stellt, daß bei eingerastetem Phasenregelkreis 2 ein kapazitiver Phasenwinkel zwischen Strom und Span­ nung im Wandler besteht. Um diese Phasenbedingung aufrecht erhalten zu können, muß der Phasenregel­kreis 2, wie sich aus dem einander zugeordneten Pha­sen- und Impedanzverlauf in Fig.2a ergibt, die Anre­gungsfrequenz verringern, so daß der Wandler in einer quasi erzwungenen Schwingung unterhalb seiner Reso­nanzfrequenz betrieben wird. Wie sich dabei der Fig. 2a weiter entnehmen läßt, führen bereits geringe Ver­änderungen der Phasenlage zu einer ebenfalls verhält­nismäßig geringen Frequenzänderung, die allerdings dann eine relativ starke Änderung der Wandlerimpe­danz zur Folge hat. Wenn daher durch eine stärkere Bedämpfung des Wandlers 1, wie dies in Fig. 3a ge­zeigt ist, der Phasenwinkel im Wandler 1 eine gering­fügige Verschiebung erfährt, so hat dies eine Fre­quenzerhöhung zur Folge, die eine Verringerung der Wandlerimpedanz und damit eine Erhöhung der zuge­führten Leistung nach sich zieht. Im übringen ist in Fig. 3 mit I_L der Strom durch die Sekundärwicklung 5.1 des Transformators 5, mit I_C der Strom durch eine im folgenden noch zu beschreibende Zusatzimpedanz 9, mit I_W der Wandlerstrom und mit 11 die Spannung am Wandler 1 bezeichnet. Der Phasenwinkel φ gibt die Phasenbeziehung zwischen dem Gesamtstrom I_ges und der Spannung 11 an, wobei die sich bei Belastung des Wandlers 1 einstellende Phasenwinkeländerung Δφ = φ₁ - φ₂ von dem Phasenregelkreis ausgewertet wird.

[0018] Um bei einer Erhöhung der Wandlerbelastung die richti­ge Nachregelung der Leistung zu erreichen, ist es er­forderlich, die Phasensteilheit im Bereich unterhalb der Serienresonanzfrequenz des Wandlers entsprechend einzustellen. Hierzu ist im Wandlerkreis eine von einem dem Wandler 1 parallel geschalteten Kondensa­tor gebildete Zusatzimpedanz 9 vorgesehen, die die Phasensteilheit des Wandlers 1 verringert. Sowohl der die Zusatzimpedanz 9 bildende Kondensator als auch die übrigen, nicht durch den Wandler 1 bedingten Kapazitäten wie etwa auch die Kabelkapazität sind da­bei so bemessen, daß sie jeweils etwa ein Drittel der niederfrequent gemessenen Grundkapazität des Wandlers 1 betragen. Die Induktivität der Sekundärwicklung 5.1 des Transformators 5 bestimmt sich dann nach der Thompson-Formel unter Berücksichtigung aller Kapazi­täten des Wandlerkreises und unter Zugrundelegung einer um etwa einen Faktor von 1,3 höheren Frequenz als der Wandlerserienresonanzfrequenz.

[0019] In Fig. 2c ist der einander zugeordnete Phasen- und Impedanzverlauf gezeigt, wenn die elektrische Resonanz­frequenz infolge eines zum Wandler parallel geschalte­ten LC-Gliedes zu tieferen Frequenzen hin verschoben ist, also unterhalb der - lagemäßig unveränderten - mechanischen Resonanzfrequenz zu liegen kommt. In diesem Fall muß dafür gesorgt werden, daß die elek­trische von der mechanischen Resonanzfrequenz so weit entfernt liegt, daß der kapazitive Zweig wiederum die nötige Steilheit aufweist.

[0020] Die Treiberstufe 3, 4 ist im einzelnen als Gegentakt­treiber ausgebildet, wodurch der Wandler 1 während jeder Halbperiode einen Anregungspuls erhält. Dadurch ist sichergestellt, daß der außerhalb der Anregungs­pulse frei schwingende, im übrigen in erzwungener Schwingung betriebene Wandler 1 nicht soweit aus der Anregungsfrequenz laufen kann, daß ein Ausrasten des Phasenregelkreises 2 zu befürchten wäre. Um eine mög­lichst unverzerrte Schwingungsform des Wandlers 1 zu erhalten, die auch im Hinblick auf ein gleichmäßiges Tröpfchenspektrum wünschenswert ist, ist der Trei­berstufe 3, 4 eine Symmetrierstufe 10 vorgeschaltet, die die beiden Spannungspulse des Gegentakttreibers integriert und durch einen Komparator miteinander vergleicht. Bei einer Unsymmetrie der beiden Span­nungspulse wird dann der Arbeitspunkt eines der bei­den Gegentakttreiber durch die Symmetrierstufe ent­sprechend verstellt.

[0021] Um eine weitere Leistungsregelung zu erreichen, ist die Betriebsspannung des Spannungsreglers 11 für die Treiberstufe 3, 4 durch den Wobbler 7 bzw. gegebenen­falls auch durch das Rastsignal des Phasenregelkrei­ses 2 veränderlich einstellbar, wie dies in der Zeich­nung durch die Leitung 12 angedeutet ist. Zum An­schwingen kann daher der Spannungsregler 11 zunächst seine maximale Ausgangsspannung zur Verfügung stellen, die nach erfolgtem Anschwingen auf den vorgesehenen Betriebswert reduziert wird. Aber auch ohne diese zusätzliche Spannungsregelung erfolgt das Anschwingen des Wandlers 1 stets mit maximaler Leistung, da der Phasenregelkreis 2 zunächst auf der Serienresonanz­frequenz des Wandlers 1 einrastet, wo dieser seine minimale Impedanz besitzt und daher die maximal mög­liche Leistung aufnimmt. Erst nach deem Anschwingen erfolgt dann über die Regelung der Phasenlage ein Absenken der Frequenz und infolge des dadurch beding­ten Impedanzanstiegs eine Verringerung der Anregungs­leistung.

[0022] Die Regelung der Betriebsspannung kann im übrigen durch eine getaktete Stromversorgung erfolgen, wo­bei deren Taktfrequenz vorteilhafterweise der Oszil­latorfrequenz des Phasenregelkreises entspricht, so daß Störungen im Regelkreis vermieden werden. Für den Phasenregelkreis selbst ist dabei ein eigener Spannungsregler 13 vorgesehen.

[0023] Um eine Überlastung der Treiberstufe 3, 4 und/oder des Wandlers 1 zu vermeiden, ist ein Überlastschutz 14 vorgesehen, mit dessen Hilfe der primärseitige Strom durch den Transformator 5 überwacht und ge­gebenenfalls die Aussteuerung begrenzt wird.

[0024] Zur weiteren Verbesserung des Anschwingverhaltens kann die Flüssigkeitszufuhr zum Wandler 1 über ein durch ein Zeitglied 15 betätigtes Flüssigkeits­ventil 16 verzögert erfolgen.

Ansprüche

1. Verfahren zur phasengesteuerten Leistungs- und Frequenzregelung eines Ultraschallwandlers, der von dem frequenzveränderlichen Oszillator eines Phasenregelkreises mit durch eine Treiberstufe verstärkten Spannungspulsen gespeist wird, wobei zunächst die Frequenz des Oszillators zum Auffin­den der Resonanz des Ultraschallwandlers von einem Wobbler zwangsgeführt variiert und der Wobbler nach Einrasten des Phasenregelkreises auf die Resonanzfrequenz des Wandlers gesperrt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Anschwingen des Ultraschallwandlers (1) im Bereich seiner Serienresonanzfrequenz (1.1) ein kapazitiver Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung im Wandler (1) eingestellt und betriebsmäßig auf­recht erhalten wird, so daß durch die Phasenrege­lung des Phasenregelkreises (2) die Betriebsfre­quenz des Oszillators gegenüber der Serienresonanz­frequenz (1.1) des Wandlers (1) verringert wird, wobei eine Änderung des Phasenwinkels infolge einer mechanischen Belastung des Wandlers (1) zu einer Erhöhung der Betriebsfrequenz des Oszil­lators und damit zu einer Verschiebung in Rich­tung zur Serienresonanzfrequenz (1.1) des Wand­lers führt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß der kapazitive Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung im Wandler (1) im Bereich zwischen -30° und -85° liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Phasensteilheit in dem unter­halb der Serienresonanzfrequenz (1.1) liegenden Frequenzbereich durch eine Zusatzimpedanz (9) im Wandlerkreis so eingestellt ist, daß die über die sinkende Wandlerimpedanz bei Verschiebung der Be­triebsfrequenz hin zur Serienresonanzfrequenz (1.1) ansteigende Wandlerleistung die Bedämpfung des Wandlers im wesentlichen kompensiert.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wandler (1) pro Schwingungs­periode zwei Spannungspulse jeweils entgegengesetzter Polarität zugeführt werden, die zeitlich um die halbe Schwingungsdauer gegeneinander versetzt sind.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Dauer der Spannungspulse kleiner ist als ein Viertel der Periodendauer der Wandlerschwingung.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Dauer der beiden Spannungs­impulse pro Schwingungsperiode durch Integration miteinander verglichen wird und die Dauer zumindest eines der beiden Spannungspulse auf Gleichheit der beiden Spannungspulse geregelt wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der zum Auffinden der Resonanz­frequenz (1.1) vorgesehene Wobbler (7) bei einer unterhalb der Resonanzfrequenz (1.1) des Wandlers (1) liegenden Frequenz anläuft.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Wobbelvorgang sich etwa über 5 . 10³ Periodendauern der Resonanzfrequenzschwingung er­streckt.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 7 oder 8, da­durch gekennzeichnet, daß der Wobbelbereich auf einen keine weiteren Nebenresonanzen des Wandlers (1) aufweisenden Frequenzbereich beschränkt ist.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, insbes. zum Betrieb eines piezoelektri­schen Ultraschallwandlers, mit einem von einem Phasenregelkreis (2) gesteuerten Oszillator zur Er­zeugung, einer Treiberstufe (3, 4) zur Verstärkung und einem Transformator (5) zur Übertragung der Anregungspulse für den Wandler (1), wobei das zur Beeinflussung des Phasenregelkreises (2) benötigte Synchronisationssignal an einer Wicklung (6) des Transformators (5) abgegriffen wird, sowie mit einem Wobbler (7), der zunächst zum Auffinden der Reso­nanzfrequenz (1.1) des Wandlers (1) die Oszilla­torfrequenz zwangsgeführt variiert und nach Ein­rasten des Phasenregelkreises (2) auf die Resonanz­ frequenz (1.1) gesperrt wird, dadurch gekenn­zeichnet, daß dem Phasendetektor des Phasenregel­kreises (2) ein einstellbares Phasendrehglied (8) vorgeschaltet ist, dessen Phasendrehwinkel so ein­gestellt ist, daß bei eingerastetem Phasenregel­kreis (2) ein kapazitiver Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung im Wandler (1) aufrecht erhal­ten wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­net, daß im Wandlerkreis eine Zusatzimpedanz (9) vorgesehen ist, die die frequenzabhängige Phasen­steilheit unterhalb der Serienresonanzfrequenz (1.1) des Wandlers (1) verringert.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­net, daß die Zusatzimpedanz (9) von einem dem Wand­ler (1) parallel geschalteten Kondensator gebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­net, daß der die Zusatzimpedanz (9) bildende Konden­sator und die übrigen, nicht durch den Wandler (1) bedingten Kapazitäten jeweils etwa ein Drittel der niederfrequent gemessenen Grundkapazität des Wand­lers (1) betragen.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität der Sekundär­ wicklung (5.1) des Transformators (5) nach der Thompson-Formel unter Berücksichtigung aller Kapa­zitäten des Wandlerkreises und einer um etwa einen Faktor von 1,3 höheren Frequenz als der Wandler­serienresonanzfrequenz (1.1) bemessen ist.

15. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 14, da­durch gekennzeichnet, daß die Treiberstufe (3, 4) als Gegentakttreiber ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­net, daß der Treiberstufe (3, 4) eine Symmetrier­stufe (10) vorgeschaltet ist, die die beiden Spannungspulse des Gegentakttreibers integriert und durch einen Komparator miteinander vergleicht, der bei Unsymmetrie den Arbeitspunkt eines der Gegentakttreiber verstellt.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung der Trei­berstufe (3, 4) durch den Wobbler (7) und/oder das Rastsignal des Phasenregelkreises (2) veränderlich einstellbar ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Betriebssspannung der Treiber­stufe (3, 4) durch eine getaktete Stromversorgung erfolgt, wobei deren Taktfrequenz der Oszillator­frequenz des Phasenregelkreises (2) entspricht.

Zeichnung