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Resonatorarrays im Ultraschallfeld - Nachweis von Luftströmungen bei hohem Schallpegel (de)
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Abstract:
Wenn akustische Resonatoren mit einem externen Schallfeld zur Resonanz angeregt werden, sind bei hohen Schallpegeln nichtlineare Vorgänge zu beobachten, die zu einer Ausbildung von Luftwirbeln und Luftströmungen führen. Im Mittelpunkt unserer Untersuchungen stehen miniaturisierte Resonatoren, deren Resonanzfrequenz im nicht hörbaren Ultraschallbereich liegt. Die geometrischen Abmessungen dieser Resonatoren liegen unter 1mm. Daher wurden sehr viele Resonatoren in Form eines Arrays angeordnet, um messtechnische Untersuchungen zu ermöglichen. Die erforderlichen geometrischen Abmessungen wurden über eine numerische Strömungssimulation ermittelt.Die Fertigung der Arrays erfolgte in Form einer Sandwich-Struktur, die aus gelochten Platten unterschiedlicher Stärke zusammengesetzt wurde. Dabei kam eine Klebetechnologie zum Einsatz, die gut reproduzierbar Resonatoren mit definierter Geometrie erzeugte.In einem ersten Untersuchungsschritt wurde die mittlere Resonanzfrequenz der Resonatorarrays über Reflexionsversuche im freien Schallfeld bestimmt. Nichtlineare Strömungsvorgänge konnten in einer danach folgenden Untersuchung indirekt nachgewiesen werden, indem die Resonatoren erwärmt wurden und die Wärmeabgabe der Arrays an die Umgebung mit und ohne Einwirkung eines kräftigen Ultraschallfeldes verglichen wurde.