Устройство для излучения и/или приема ультразвука и ультразвуковой датчик для исследования ценного документа

Устройство для излучения и/или приема ультразвука и ультразвуковой датчик для исследования ценного документа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к устройству для излучения и/или приема ультразвука, прежде всего для исследования ценного документа, и к ультразвуковому датчику для исследования ценного документа.

Под ценными документами при этом подразумеваются листовые объекты, которые, например, обладают денежной стоимостью или предоставляют те или иные полномочия и поэтому не должны изготавливаться любыми не уполномоченными на это лицами. По этой причине подобные ценные документы снабжены защитными признаками, которые невозможно изготовить простым путем, прежде всего невозможно сымитировать путем простого копирования, и наличие которых является подтверждением подлинности ценных документов, т.е. подтверждением их изготовления уполномоченным на это учреждением. В качестве важных примеров таких ценных документов можно назвать чип-карты, купоны, талоны, ордера, чеки и прежде всего банкноты.

Подобные ценные документы во многих случаях должны подвергаться автоматической проверке на подлинность и/или на их физическое состояние, например, на ветхость или на наличие разрывов, дыр или клейких лент.

Для подобной проверки ценных документов в известных устройствах для их обработки можно прежде всего использовать ультразвук. Соответствующее устройство имеет в этом случае ультразвуковой датчик, который может содержать прежде всего устройство для излучения и/или приема ультразвука. При подобной проверке ценных документов с использованием ультразвука его можно в непрерывном или импульсном режиме излучать в сторону ценного документа и затем регистрировать ультразвук, отраженный от ценного документа или предпочтительно прошедший сквозь него, с последующей обработкой соответствующих измерительных сигналов.

Подобный ультразвуковой датчик может также использоваться в тех устройствах для обработки ценных документов, в которых ценные документы поштучно отделяются от их стопки с целью обнаружения ошибок в поштучном отделении ценных документов от стопки, прежде всего для обнаружения факта в основном одновременного отделения от стопки двух, по меньшей мере, частично наложенных один на другой ценных документов, называемого также захватом двух либо нескольких слипшихся листов.

Однако в том случае, когда основное, соответственно, среднее направление распространения ультразвука ориентировано, по меньшей мере, приблизительно перпендикулярно поверхности ценного документа, может возникать нежелательный эффект, заключающийся в отражении ультразвука ценным документом в направлении используемого в ультразвуковом датчике ультразвукового преобразователя. При использовании непрерывно излучаемого ультразвука в результате этого и при определенных условиях в результате отражения ультразвука вблизи ультразвукового датчика могут возникать стоячие волны, искажающие результаты проверки ценных документов. При излучении же ультразвука лишь в виде импульсов импульс может отражаться в виде так называемого эхо-сигнала, что также искажает результаты проверки ценных документов.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать устройство для излучения и/или приема ультразвука, прежде всего для исследования ценного документа, соответственно разработать ультразвуковой датчик для исследования ценного документа, которые позволяли бы исследовать ценные документы при минимально возможном искажении результатов их исследования, обусловленном нежелательными отражениями используемого ультразвука.

Указанная задача согласно первому альтернативному варианту осуществления изобретения решается с помощью устройства для излучения и/или приема ультразвука, по меньшей мере, одной заданной частоты, имеющего, по меньшей мере, один ультразвуковой преобразователь для преобразования ультразвука, по меньшей мере, заданной частоты в электрические сигналы и/или для преобразования электрических сигналов в ультразвук, по меньшей мере, заданной частоты и держатель, в котором выполнен, по меньшей мере, один ультразвуковой канал, в котором, по меньшей мере, частично расположен ультразвуковой преобразователь и/или по которому ультразвук может проходить от ультразвукового преобразователя, соответственно к нему, и который имеет, по меньшей мере, один граничащий с ,по меньшей мере, одним участком ультразвукового канала неволокнистый поверхностный слой, полное сопротивление которого меньше полного сопротивления примыкающего к этому поверхностному слою внутреннего слоя держателя, причем поверхностный слой выполнен из материала, средняя плотность которого, по меньшей мере, на 10% меньше средней плотности материала внутреннего слоя.

Под "средней плотностью" при этом в случае однородных материалов подразумевается обычная их плотность, а в случае неоднородных материалов подразумевается плотность тех их частей, размеры которых много больше существенных размеров структурных неоднородностей, например, в случае матричных композиционных материалов - внедренных в матрицу частей. Связанное с этим преимущество состоит в том, что полное сопротивление материала проще регулировать путем варьирования его плотности, чем путем влияния на скорость распространения в нем ультразвука. В принципе, для выполнения поверхностного слоя можно использовать любые материалы, обладающие соответствующим полным сопротивлением.

Предлагаемое в изобретении устройство предназначено для излучения и/или приема ультразвука, по меньшей мере, одной заданной частоты. В предпочтительном варианте предлагаемое в изобретении устройство, прежде всего для работы с короткими ультразвуковыми импульсами, может быть также выполнено с возможностью преобразования ультразвука в заданном частотном диапазоне, в котором лежит указанная заданная частота. Для работы в импульсном режиме ширина частотного диапазона помимо прочего может зависеть от требуемой длительности импульса. При обработке и/или проверке ценных документов заданная частота, соответственно частотный диапазон преимущественно соответствуют диапазону частот от 100 кГц до 1 МГц, особенно предпочтительно от 100 до 600 кГц. При обработке и/или проверке ценных документов с помощью ультразвуковых импульсов ширину частотного диапазона можно выбирать, например, менее 70 кГц. Для преобразования электрических сигналов в ультразвук заданной частоты и/или для преобразования ультразвука заданной частоты в электрические сигналы служит ультразвуковой преобразователь, выполняемый, соответственно выбираемый, исходя из заданной частоты, соответственно заданного частотного диапазона. При этом можно выбирать любые прежде всего известные ультразвуковые преобразователи, например преобразователи с излучающей ультразвук боковой поверхностью в форме кругового цилиндра. На своей излучающей ультразвук поверхности ультразвуковой преобразователь может прежде всего иметь слой, который специально для создания ультразвуковых волн в воздухе связан с соответствующим возбудителем ультразвуковых колебаний, например, с пьезоэлектрическим элементом.

Ультразвуковой преобразователь может, по меньшей мере, частично располагаться в ультразвуковом канале держателя, т.е. может быть полностью или частично утоплен в него. В этом случае ультразвуковой канал должен быть выполнен таким образом, чтобы предназначенные для преобразования ультразвука части ультразвукового преобразователя могли достаточно свободно совершать колебания. Однако ультразвуковой преобразователь можно также располагать в гнезде в держателе с того конца ультразвукового канала, который обращен от другого его конца, со стороны которого ультразвук может выходить из держателя или попадать в него.

Ультразвуковой канал при этом прежде всего может также влиять на пространственную характеристику излучения, соответственно приема ультразвука устройством в заданном частотном диапазоне и может иметь соответствующее исполнение.

Помимо этого направление излучения ультразвука ультразвуковым преобразователем в принципе можно ориентировать любым образом относительно держателя. При использовании держателя с плоской обращенной к исследуемому ценному документу поверхностью ультразвуковой преобразователь и прежде всего ультразвуковой канал предпочтительно ориентировать таким образом, чтобы направление излучения ультразвука образовывало с перпендикуляром к поверхности ценного документа угол в пределах от 0 до 5°, наиболее предпочтительно от 0 до 1°.

Обычно при воздействии на объект ультразвуком, излучаемым расположенным подобным образом ультразвуковым преобразователем традиционного устройства, по меньшей мере, часть ультразвука отражается обратно в сторону ультразвукового преобразователя, что при работе в непрерывном режиме приводит к возникновению стоячих волн, а при работе в импульсном режиме - к появлению многократного эха (многократно отраженного сигнала).

При создании изобретения неожиданно было установлено, что вероятность возникновения стоячих волн, соответственно вероятность появления интенсивного многократного эха, можно существенно уменьшить, если держатель имеет, по меньшей мере, один граничащий с, по меньшей мере, одним участком ультразвукового канала или, по меньшей мере, частично ограничивающий его неволокнистый поверхностный слой, полное сопротивление которого меньше полного сопротивления соседнего с этим поверхностным слоем, прежде всего примыкающего к нему, внутреннего слоя держателя. Под неволокнистым поверхностным слоем при этом подразумевается слой из не состоящего из волокон материала, прежде всего твердофазный материал, включая упругие материалы или пенопласты. Волокнистый же поверхностный слой образован текстильными изделиями плоской формы, такими как нетканые материалы, например войлок или волокнистый холст, либо ткаными, вязаными или иными аналогичными материалами.

Поверхностный слой может при этом примыкать к внутреннему слою держателя прежде всего в радиальном направлении ультразвукового канала или в направлении, параллельном направлению ультразвукового канала, соответственно направлению распространения в нем ультразвука.

Преимущество, связанное с подобным выполнением держателя, состоит в возможности исключительно простой и точной обработки неволокнистых материалов, тогда как образование участков ультразвукового канала в волокнистом материале прежде всего при малом их диаметре возможно лишь с невысокой точностью.

Согласно настоящему изобретению под термином "полное сопротивление" в общем случае подразумевается акустическое полное сопротивление. В принципе вполне достаточно, чтобы полное сопротивление поверхностного слоя было меньше полного сопротивления внутреннего слоя держателя. Полное сопротивление материала поверхностного слоя предпочтительно должно составлять от 20 до 75% от полного сопротивления материала внутреннего слоя держателя. В этом случае обеспечивается особо эффективное подавление стоячих волн, соответственно, многократного эха.

Под плотностью или полным сопротивлением материала поверхностного слоя в случае неоднородных поверхностных слоев подразумевается среднее значение вдоль перпендикуляра к поверхности поверхностного слоя по его толщине.

В принципе поверхностный слой не обязательно должен образовывать всю ограничивающую ультразвуковой канал поверхность. Предпочтительно, однако, чтобы поверхностный слой доходил до обращенного от ультразвукового преобразователя конца ультразвукового канала. Иными словами, поверхностный слой должен доходить до поверхности держателя в направлении излучения, соответственно, приема ультразвука. Соблюдение подобного условия позволяет также уменьшить отражение ультразвука от держателя в точке, расположенной непосредственно рядом с ультразвуковым каналом.

В плоскости, перпендикулярной направлению излучения ультразвука, вполне может также оказаться достаточным, чтобы поверхностный слой образовывал лишь один сектор ограничивающей ультразвуковой канал поверхности. Подобный вариант целесообразно использовать прежде всего в том случае, когда характеристика излучения, соответственно, приема ультразвука должна различаться для определенных пространственных направлений. Предпочтительно, однако, чтобы поверхностный слой, по меньшей мере, кольцеобразно охватывал участок ультразвукового канала. Тем самым удается добиться более эффективного и менее направленного, если смотреть в плоскости, перпендикулярной направлению распространения излучаемого или принимаемого ультразвука, ослабления стоячих волн или многократного эха. Помимо этого удается упростить изготовление.

В принципе держатель можно изготавливать из цельного куска материала, образуя поверхностный слой путем изменения состава материала держателя. Так, например, держатель может иметь слоистую структуру. Однако в первом варианте держатель может также иметь корпус с гнездом и, по меньшей мере, частично расположенным в нем втулкообразным участком или с, по меньшей мере, частично расположенной в этом гнезде втулкой, который, соответственно которая имеет поверхностный слой и на котором, соответственно в которой, по меньшей мере, частично расположен ультразвуковой преобразователь. Такой участок или такая втулка, на котором, соответственно в которой проходит участок ультразвукового канала, может быть при этом закреплен, соответственно закреплена в гнезде в корпусе соединением с силовым замыканием и/или соединением с геометрическим замыканием и/или присадочным материалом, т.е., например, соединением, образуемым за счет сил трения, соответственно за счет защемления, и/или неразъемным соединением присадочным материалом для образования клеевого соединения.

Втулку или втулкообразный участок соответствующего корпуса можно изготавливать, например, путем обработки заготовки или путем использования соответствующей формы при изготовлении втулки или втулкообразного участка из жидких или пастообразных материалов.

В другом варианте держатель может иметь образующий его корпус из материала поверхностного слоя, вокруг которого, соответственно вокруг гнездовой части в направлении, перпендикулярном направлению излучения, соответственно приема ультразвука, расположен материал с бóльшим полным сопротивлением.

В принципе плотность поверхностного слоя можно выбирать любой при условии, что его полное сопротивление остается меньше полного сопротивления внутреннего слоя держателя. При создании изобретения было установлено, что плотность материала поверхностного слоя предпочтительно должна составлять от 0,3 до 0,8 г/см³. Наиболее эффективное уменьшение вероятности возникновения стоячих волн соответственно появления многократного эха достигается при этом в том случае, когда плотность поверхностного слоя составляет от 0,4 до 0,7 г/см³.

Хотя внутренний слой также в принципе может иметь любую плотность, тем не менее предпочтительно, чтобы она составляла от 0,8 до 1,8 г/см³.

В качестве материала для выполнения поверхностного слоя в принципе можно использовать однородный материал. Однако предпочтителен поверхностный слой, содержащий композиционный материал, на массовую долю которого в этом поверхностном слое приходится более 80%. Особенно предпочтителен при этом поверхностный слой, который в основном, т.е. более чем на 95 мас.%, состоит из композиционного материала.

Под композиционным материалом в принципе могут подразумеваться любые изотропные или анизотропные композиционные материалы. Предпочтительно же использовать композиционный материал, в матрицу которого внедрены мелкие тела, соответственно внедрена часть со свойствами, отличными от свойств матрицы. Особенно предпочтительно использовать композиционный материал, который состоит из матрицы и неупорядоченно распределенных в ней мелких тел, на которых может происходить рассеивание и/или поглощение ультразвука, по меньшей мере, заданной частоты. Тем самым удается дополнительно уменьшить вероятность возникновения стоячих волн, соответственно появления многократного эха.

При создании изобретения неожиданно было установлено, что вероятность возникновения стоячих волн или появления многократного эха можно существенно уменьшить, если материал поверхностного слоя содержит синтактный пенопласт, а предпочтительно полностью выполнен из него. Под синтактным пенопластом, который часто называют также "сферопластом", при этом подразумевается прежде всего материал, состоящий из матрицы и распределенных в ней полых тел (полого наполнителя), преимущественно в виде сфер. Преимущество такого синтактного пенопласта состоит в том, что он, по меньшей мере, частично проницаем для ультразвука заданной частоты, по меньшей мере, небольшая часть которого поэтому может проходить через поверхностный слой к внутреннему слою держателя. Композиционные материалы подобного типа могут обладать тем преимуществом, что полые тела способны частично рассеивать ультразвук, затрудняя тем самым его распространение.

Синтактный пенопласт прежде всего при его применении в устройствах для проверки ценных документов может содержать полые тела, главным образом сферы, диаметром от 5 до 200 мкм. Наряду с полыми телами указанного диаметра, синтактный пенопласт может также содержать полые тела другого диаметра, на долю которых от всего количества полых тел предпочтительно, однако, должно приходиться менее 20% в пересчете на объем пенопласта. Наиболее предпочтительны при этом полые тела диаметром от 5 до 120 мкм. Под диаметром одного из полых тел при этом подразумевается главным образом диаметр наименьшей сферы, в которую можно вписать такое полое тело, т.е. в случае сфер подразумевается прежде всего их обычный диаметр. В указанном интервале значений распределение полых тел по диаметру может быть монодисперсным или равномерным либо, что более предпочтительно, би- либо мультимодальным. Применение полых тел с би- или мультимодальным распределением по диаметру может обладать тем преимуществом, что при предпочтительном использовании сфер в качестве полых тел, соответственно в качестве полого наполнителя удается добиться гораздо более высокой плотности их упаковки, благодаря чему уменьшаются плотность и тем самым полное сопротивление композиционного материала и при определенных условиях повышается рассеивание на нем ультразвука.

Сферы в принципе можно изготавливать из любого материала. Предпочтителен, однако, синтактный пенопласт, содержащий в качестве наполнителя стеклянные сферы, предпочтительно таковые диаметром от 5 до 200 мкм. Преимущество, связанное с применением стеклянных сфер, состоит в их широкой доступности по сравнению со сферами из других материалов.

В качестве матрицы синтактного пенопласта в принципе можно применять любые материалы, допускающие возможность внедрения в них полых тел. В предпочтительном варианте синтактный пенопласт содержит в качестве матрицы полимер, особенно предпочтительно смолу. При этом в зависимости от предъявляемых требований можно использовать, например, эпоксидные или полиуретановые смолы.

Толщину поверхностного слоя можно выбирать, например, в зависимости от заданной частоты ультразвука и полного сопротивления внутреннего слоя держателя. Толщина поверхностного слоя прежде всего может быть больше четверти соответствующей заданной частоте ультразвука длины его волны в поверхностном слое и меньше 10 мм.

Предлагаемое в изобретении устройство не обязательно должно иметь только один ультразвуковой преобразователь. Более того, в предпочтительном варианте предлагаемое в изобретении устройство имеет, по меньшей мере, еще один ультразвуковой преобразователь, а держатель имеет, по меньшей мере, еще один ультразвуковой канал, в котором, по меньшей мере, частично расположен этот еще один ультразвуковой преобразователь, и имеет, по меньшей мере, еще один граничащий с, по меньшей мере, еще одним участком еще одного ультразвукового канала неволокнистый поверхностный слой, полное сопротивление которого меньше полного сопротивления еще одного примыкающего к этому еще одному поверхностному слою внутреннего слоя держателя.

Указанный еще один поверхностный слой в предпочтительном варианте может быть выполнен в соответствии с, по меньшей мере, одним из описанных выше вариантов.

Имеющиеся в этом случае в предлагаемом в изобретении устройстве, по меньшей мере, два ультразвуковых преобразователя, соответствующие ультразвуковые каналы и соответствующие поверхностные, а также внутренние слои не обязательно должны иметь одинаковые свойства и одинаковое исполнение, что, однако, является предпочтительным.

Особенно в подобном случае предпочтительно, чтобы поверхностные слои для, по меньшей мере, двух ультразвуковых каналов, соответственно ультразвуковых преобразователей были образованы участками единственной формованной детали. Этот вариант обладает одновременно несколькими преимуществами. Так, например, последующее снабжение корпуса держателя поверхностными слоями, образуемыми соответствующими втулкообразными участками формованной детали, можно выполнять лишь за одну рабочую операцию.

Для упрощения изготовления может оказаться наиболее целесообразным использовать вариант, в котором держатель имеет, по меньшей мере, два слоя, один из которых образован формованной деталью, в которой могут быть выполнены соответствующие участки ультразвуковых каналов.

Помимо этого при применении синтактных пенопластов с матрицей на основе полимеров подобную формованную деталь часто можно изготавливать особо простым путем без необходимости ее механической обработки.

Предлагаемое в изобретении устройство предпочтительно использовать для ультразвукового исследования ценных документов. Поэтому в соответствии с первым альтернативным вариантом осуществления изобретения положенная в его основу задача решается с помощью ультразвукового датчика для исследования ценных документов, имеющего, по меньшей мере, одно предлагаемое в изобретении устройство.

При этом, например, для обнаружения факта захвата двух либо нескольких слипшихся ценных документов узлом их поштучного отделения от стопки либо для проверки ценных документов предпочтителен прежде всего ультразвуковой датчик, который предназначен для исследования ценных документов с помощью проходящего сквозь них ультразвука и имеет, по меньшей мере, еще одно предлагаемое в изобретении устройство и в котором такие устройства занимают относительно друг друга положение, в котором их держатели образуют зону действия датчика, предпочтительно щелевидную, с возможностью перемещения через нее ценного документа, а ультразвуковые преобразователи устройств, когда один из них рассчитан на работу в качестве излучателя ультразвука, а другой - в качестве приемника ультразвука, образуют, по меньшей мере, один ультразвуковой измерительный участок. Такие ультразвуковые датчики позволяют с высокой надежностью и достоверностью исследовать ценные документы на основе их проницаемости для ультразвука.

При применении подобных ультразвуковых датчиков вероятность возникновения стоячих волн или вероятность появления многократного эха, соответственно его отрицательное влияние можно эффективно дополнительно уменьшить, если держатель устройства, соответственно, по меньшей мере, одного из устройств имеет на обращенной к зоне действия датчика, соответственно к исследуемому ценному документу поверхности, по меньшей мере, один неволокнистый поверхностный слой, полное сопротивление которого меньше полного сопротивления примыкающего к этому поверхностному слою внутреннего слоя держателя. Поверхностный слой, граничащий с зоной действия датчика, в которой при исследовании находится, соответственно через которую перемещается ценный документ, можно выполнять прежде всего в соответствии с одним или несколькими рассмотренными выше вариантами выполнения поверхностного слоя вокруг ультразвуковых каналов. Помимо этого в еще одном предпочтительном варианте такой поверхностный слой можно выполнять в виде формованной детали, одновременно имеющей втулкообразные участки.

В соответствии со вторым альтернативным вариантом осуществления изобретения положенная в его основу задача решается также с помощью ультразвукового датчика для проверки ценного документа в зоне своего действия с помощью ультразвука, по меньшей мере, одной заданной частоты, имеющего выполняющий функцию излучателя ультразвука первый ультразвуковой преобразователь и выполняющий функцию приемника ультразвука второй ультразвуковой преобразователь, при этом ультразвуковые преобразователи расположены таким образом, что они образуют проходящий через зону действия датчика ультразвуковой измерительный участок, а, по меньшей мере, один из ультразвуковых преобразователей имеет расположенный наклонно к ультразвуковому измерительному участку участок поверхности для излучения и/или приема ультразвука.

Ультразвуковой датчик, выполненный по второму альтернативному варианту осуществления изобретения, имеет, таким образом, два ультразвуковых преобразователя, один из которых рассчитан на излучение ультразвука, по меньшей мере, заданной частоты, а другой - на прием ультразвука, по меньшей мере, заданной частоты. В остальном же оба ультразвуковых преобразователя могут иметь одинаковое или разное исполнение.

Благодаря наклону участка поверхности относительно ультразвукового измерительного участка, прежде всего относительно воображаемой линии, соединяющей между собой колеблющиеся излучающие или принимающие ультразвук поверхности ультразвуковых преобразователей, ультразвук излучается в направлении, соответственно принимается с направления, которое также наклонено к направлению ультразвукового измерительного участка. Поскольку и для отражения ультразвука от ценного документа справедливо условие, согласно которому угол падения примерно равен углу отражения, отраженные составляющие исходящего от наклонного участка поверхности ультразвука распространяются в направлении от ультразвукового измерительного участка, благодаря чему стоячие волны не образуются или образуются, по меньшей мере, в степени, в которой они не могли бы исказить результаты проверки ценных документов, соответственно отраженные импульсы, в том числе прежде всего и многократно отраженные импульсы, не попадают вновь или лишь с малой интенсивностью попадают вновь на один из ультразвуковых преобразователей ультразвукового измерительного участка. Помимо этого попадающие на ультразвуковые преобразователи составляющие ультразвука отражаются наклонным участком поверхности в направлении от зоны, в которой непосредственно находится ультразвуковой измерительный участок.

В отличие от решения с наклонным расположением ультразвукового участка относительно поверхности ценного документа с целью снижения отрицательного влияния отраженных сигналов (эхо-сигналов) выполнение ультразвукового преобразователя с наклонным участком поверхности позволяет уменьшить монтажное пространство, необходимое для размещения ультразвукового датчика.

Несмотря на то что участок поверхности для излучения и/или приема ультразвука в принципе может оказаться достаточным выполнять ровным, более предпочтительно, однако, выполнять указанный участок поверхности, по меньшей мере, одного ультразвукового преобразователя вращательно-симметричным относительно направления ультразвукового измерительного участка. В этом случае либо ультразвуковое поле может излучаться в форме ультразвукового конуса, вследствие чего при отражении, например, от ценного документа составляющие ультразвука, распространяющие под бóльшим углом наклона к направлению ультразвукового измерительного участка, будут в результате отражения отклоняться за пределы ультразвукового измерительного участка и поэтому не смогут более воздействовать на ультразвуковые преобразователи, либо попадающие на ультразвуковые преобразователи составляющие ультразвука будут отражаться наружу в сторону от ультразвукового измерительного участка.

Указанный участок поверхности можно прежде всего выполнять конической или усеченно-конической формы. Преимущество этого варианта состоит в возможности особо простого выполнения подобного участка поверхности с одновременным обеспечением особо высокой эффективности его действия.

С целью улучшить направленность излучаемого ультразвука, соответственно с целью получить не слишком широкую, зависящую от угла характеристику приема угол при вершине конуса, форму которого имеет указанный участок поверхности, предпочтительно должен составлять от 160 до 176°.

Для повышения эффективности передачи, соответственно приема ультразвука указанный участок поверхности в предпочтительном варианте имеет максимальный наружный диаметр, значение которого лежит в интервале между соответствующей заданной частоте ультразвука длиной его волны в воздухе и величиной, в десять раз превышающей указанную длину волны. Речь при этом может идти о воздухе при нормальных условиях согласно стандарту DIN или о воздухе с температурой 20°С при давлении 1 бар и с относительной влажностью 75%.

Уменьшить монтажное пространство, необходимое для размещения ультразвукового датчика, до особо малых размеров позволяет далее вариант, в котором ультразвуковой датчик имеет, по меньшей мере, один транспортировочный элемент для направленного перемещения ценного документа через зону своего действия и в котором ультразвуковые преобразователи расположены таким образом, что ультразвуковой измерительный участок образует с перпендикуляром к поверхности ценного документа угол менее 5°. Под транспортировочным элементом могут подразумеваться, например, ремни или ролики либо иные аналогичные транспортировочные элементы, которыми определяется положение ценного документа относительно ультразвукового датчика.

Как уже упоминалось выше, только один из ультразвуковых преобразователей вполне достаточно выполнять с наклонным участком поверхности. Однако особо высокая эффективность работы ультразвукового датчика обеспечивается в том случае, когда и другой ультразвуковой преобразователь выполнен в соответствии с одним из вариантов или в соответствии с комбинацией из, по меньшей мере, двух вариантов, рассмотренных выше в описании второго альтернативного варианта осуществления изобретения.

В таких ультразвуковых датчиках вероятность возникновения стоячих волн или вероятность появления многократно отраженных сигналов, соответственно их отрицательное влияние можно эффективно дополнительно уменьшить, предусмотрев в зоне ультразвукового канала, по которому проходит излучаемый или принимаемый ультразвуковым преобразователем ультразвук, ослабляющий ультразвуковые колебания слой, например, из волокнистого материала, прежде всего из войлока. Однако альтернативно этому или дополнительно к этому в предлагаемом в изобретении ультразвуковом датчике может быть также предусмотрен, по меньшей мере, один ограничивающий зону его действия элемент с неволокнистым поверхностным слоем, полное сопротивление которого меньше полного сопротивления примыкающего к этому поверхностному слою внутреннего слоя указанного элемента. Такой элемент прежде всего может быть выполнен в виде держателя для соответствующего ультразвукового датчика. Граничащий с зоной действия датчика поверхностный слой может быть выполнен далее в соответствии с одним или несколькими из рассмотренных выше вариантов выполнения поверхностного слоя в ультразвуковых каналах. Так, в частности, полное сопротивление материала поверхностного слоя предпочтительно должно составлять от 20 до 75% от полного сопротивления материала внутреннего слоя. В этом случае обеспечивается особо эффективное подавление стоячих волн, соответственно многократно отраженных сигналов.

Помимо этого поверхностный слой в еще одном предпочтительном варианте можно выполнять в виде формованной детали, которая одновременно имеет втулкообразные участки.

Преимущество этого варианта состоит в том, что ультразвук, попадающий на поверхность, ограничивающую зону действия датчика, также не отражается от нее или отражается от нее лишь в существенно ослабленном виде, что существенно ограничивает возможность образования стоячих волн или появления интенсивных многократно отраженных сигналов.

В соответствии с третьим альтернативным вариантом осуществления изобретения положенная в его основу задача решается также с помощью ультразвукового датчика для проверки ценного документа в зоне своего действия с помощью ультразвука заданной частоты, имеющего выполняющий функцию излучателя ультразвука ультразвуковой преобразователь и выполняющий функцию приемника ультразвука ультразвуковой преобразователь, а также, по меньшей мере, один держатель для ультразвуковых преобразователей, который, по меньшей мере, частично ограничивает зону действия датчика и, по меньшей мере, один ограничивающий зону действия датчика участок которого имеет вокруг расположенного в или на держателе ультразвукового преобразователя неволокнистый поверхностный слой, полное сопротивление которого меньше полного сопротивления примыкающего к этому поверхностному слою внутреннего слоя держателя.

Выполненный по этому варианту ультразвуковой датчик может прежде всего иметь по одному для ультразвуковых преобразователей каждого типа держателю, которые, по меньшей мере, частично ограничивают зону действия датчика и, по меньшей мере, один ограничивающий зону действия датчика участок которых имеет вокруг расположенного в или на держателе ультразвукового преобразователя неволокнистый поверхностный слой, полное сопротивление которого меньше полного сопротивления примыкающего к этому поверхностному слою внутреннего слоя держателя.

Применительно к свойствам и отличительным особенностям поверхностного слоя в предпочтительном варианте равным образом относятся варианты, рассмотренные выше в описании поверхностного слоя из первого альтернативного варианта осуществления изобретения.

Так, в частности, для выполнения поверхностного слоя в принципе можно использовать любые материалы, обладающие соответствующим полным сопротивлением. Предпочтительно, однако, выполнять поверхностный слой из материала, средняя плотность которого, по меньшей мере, на 10% меньше средней плотности материала внутреннего слоя держателя. Под "средней плотностью" при этом в случае однородных материалов подразумевается обычная их плотность, а в случае неоднородных материалов подразумевается плотность тех их частей, размеры которых много больше существенных размеров структурных неоднородностей, например, в случае матричных композиционных материалов - внедренных в матрицу частей. Связанное с этим преимущество состоит в том, что плотность материала регулировать проще, чем влиять на скорость распространения в нем ультразвука.

В принципе плотность поверхностного слоя можно выбирать любой при условии, что его полное сопротивление остается меньше полного сопротивления внутреннего слоя держателя. При создании изобретения было установлено, что плотность материала поверхностного слоя предпочтительно должна составлять от 0,3 до 0,8 г/см³. Наиболее эффективное уменьшение вероятности возникновения стоячих волн, соответственно появления многократного эха достигается при этом в том случае, когда плотность поверхностного слоя составляет от 0,4 до 0,7 г/см³.

Хотя внутренний слой также в принципе может иметь любую плотность, тем не менее предпочтительно, чтобы она составляла от 0,8 до 1,8 г/см³.

В качестве материала для выполнения поверхностного слоя в принципе можно использовать однородный материал. Однако предпочтителен поверхностный слой, содержащий композиционный материал, на массовую долю которого в этом поверхностном слое приходится более 80%. Особенно пр