CH228007A - Verfahren und Einrichtung zum Messen von Beschleunigungen und Drücken. - Google Patents

Description

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 Verfahren und Einrichtung zum Blessen von Beschleunigungen    und   Drücken. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von    Beschleunigungen   und    Drücken   sowie eine Einrichtung zur    Ausführung   dieses Verfahrens. Es    sind      elektromagnetische      i      Messlehren      bekannt,   bei denen mit der Verstellung eines mechanischen    Taststiftes   der Anker einer    Wechselstramspule   verstellt und aus der dadurch verursachten Änderung des    Wechselstromwiderstandes   der Spule auf die Grösse der Verschiebung    bezw.   des dieselbe verursachenden Druckes geschlossen wird.

   Die Anzeige erfolgt dabei über ein Gleichstrominstrument,    welches   über Gleichrichter mit der    Messbrücke   verbunden    ist,      in   welcher der veränderliche induktive    Widerstand   der    Messspule   liegt. Die    Anwendung   von Gleichrichtern bringt den Nachteil mit sich, dass    besondere      Mittel   zur    Kompensation      von      Tem-      peratur-   und    Frequenzfehlernerforderlich   sind, die durch die    Gleichrichter      verursacht   werden. 



     Beschleunigungen   und Drücke werden auch mit    bekannten   Einrichtungen gemessen, die einen    unter   dem Einfluss von Druck- und    Zugkräften   seine    elektrischen      Daten      ändrern-      den   Indikator, wie    insbesondere   einen    piezo-      elektrisch   wirksamen    Kristall   oder    reinen      Kohledruakkörper   enthalten.

   Mit den bekannten    Einrichtungen      dieser   Art mit einem Kristall    sind   jedoch nur    kurzzeitige   Beschleunigungen oder Druckkräfte messbar, da die auf dem    piezoelektrisch      wirksamen   Kristall sich    bildenden   Ladungen    seht   schnell    abgeleitet   werden. Die bekannten Geräte mit einem    Kohledruckkörper      hingegen   zeigen    hysteresis-      artige   Erscheinungen, .die Verschiebungen des    Nullpunktes   mit    si.ch      bringen.   



  Das Verfahren nach    .der   Erfindung hat demgegenüber den    Varzug,   dass mit ihm bei grosser    Messempfindliahkeit   auch die Messung von    Gleichdrücken      und   die    Anschaltung   eines    Wechselstrümverstärkers   ermöglicht wird. Das Wesen der    Erfindung      besteht   .darin, dass die zu messende    Grösse   auf den mit    konstanter   

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 Frequenz    bewegten      Indikator   zur Einwirkung gebracht wird. Man erhält auf diese Weise einen    modulierten   Wechselstrom, der ohne weiteres verstärkungsfähig ist.

   Die periodische    Übertragung   der    Messgrösse   auf den Indikator, also    beispielsweise      einen      piezoeleh-      eri.schen   Kristall oder einen    Kohlekörper,   kann auf verschiedene Weise    erfolgen...   So kann man    beispielsweise   :den    Indikator   um    eine   zweckmässig    senkrecht   zu der zu messenden Kraft stehende Achse rotieren lassen.

   Soll, um    ein   einfaches Beispiel zu nennen, die Erdbeschleunigung gemessen werden, so wird bei einer    Drehung   des    Indikators   um eine senkrecht zur Richtung der    Beschleunigung   stehende Achse die Einwirkung der Beschleunigung auf den Indikator    periodisch   ein Maximum und ein Minimum :durchlaufen,    und   die    Ladungsänderungen      bezw.      Wi.derst.a.n:dsände-      rungen   am Indikator werden entsprechend der Rotation mit dem    Sinus   des Drehwinkels schwanken.

   Mit einem Kollektor kann also vom    rotierenden   Indikator eine    sinusförmige      Wechselspannung   oder ein    sinusförmiger   Wechselstrom abgenommen werden,,    :dessen   Amplitude    proportional   der zu messenden    Be-      schleunigung   ist und der gegebenenfalls über einen Verstärker einem    Mess@   oder    Registrier-      gerät   zugeführt werden kann. 



  Eine besonders einfache    Einrichtung   zur Ausübung    desTerfahrens   nach der Erfindung ergibt sich, wenn man :den Indikator,    bei-      spielsweise   mit einem    ferromabgnetischen      Be:-      lag   versehen, als Schwinganker eines mit Wechselstrom konstanter Frequenz erregten    Elektromagneten   ausbildet.

   Durch die bei diesem    Beispiel   auf :dien Schwinganker einwirkende zu messende Kraft oder    Besehleuni-      gung   wird die vom    Elektromagneten   auf den Schwinganker    ausgeübte   periodische    Iülfs-      kraft   moduliert,    .die   vom Indikator abgenommene oder ihn    durchfliessende   modulierte Spannung    bezw.   der Strom ist unmittelbar einer Verstärkung oder    Transformation   zugänglich.

   Zu    einer   besonders empfindlichen Anzeige des    Messwertes      gelangt   man,    wenn   man die dem Indikator aufgedrückte Antriebsfrequenz mindestens annähernd gleich der    Ei.genschwin;gfrequenz   des Indikators wählt, d. h. dass sie höchstens    5, ä   von der EI    igenschwingfrequenz   abweicht. 



  Es ist leicht    einzusehen,   dass auf diese Weise die    Naohteile   der    bekannten,   mit.    einem      piezoelektri.sch   wirksamen    Kiistall   oder    Kohledruckkürper      arbeitenden   Messgeräte beseitigt werden können.

      Bei   einer Trägerfrequenz von 50 Hz würde eine Ableitung der Ladung auf einem    Piezokristall   jeweils nur für die Dauer einer    lituidertstel   Sekunde erfolgen, so    dass   das    Messergebnis   durch die Grösse der Ableitung rieht verfälscht werden    würde.   Auch die bei    Kohledruckkörpern   stets auftretende    Nullpunktverschiebung   kann bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung vermieden werden, wenn die    auftretende   Wechselspannung verstärkt wird; denn dabei fällt die    Gleiebstromkomponente   heraus.

   Sollen mit einer    Einrichtung   nach der    Erfindun   Druckkräfte, zum Bei-spiel    aerodynamische   Drücke, gemessen werden, so können diese unmittelbar auf den Indikator einwirken,    wä-      rend   bei der    Mes:sting   von    Beschleunigungen   der Indikator    vorteilhafterweise   mit einer auf    Beschleunigungen   ansprechenden    erägenMasse   zu verbinden ist. Im folgenden ist. das Wesen der Erfindung an einigen    Ausführungsbeipielen   der Einrichtung zur    Ausführung   des Verfahrens    erläutert.   



     F'ig.   1 zeigt in    seheniatiseher   Darstellung die Anordnung eines    piezoelelktriseli   wirksamen    Kristalles   1,    welcher   an zwei einander    gegenüberliegenden   Ecken mit: trägen Massen 2 und 3    verbunden   ist und mit einer Welle 4    drehbar   angeordnet ist. Von den metallenen Belägen auf der    Vorder-   und Rückseite des    Krista.lles   werden die Ladungen mittels der Leitungen 5 und 6 auf    Kolle:ktorringe   7 übertragen, von wo die Abnahme erfolgt und einem Messgerät 8 zugeführt wird. Beim Gebrauch wird die Welle 4 senkrecht zu der zu    messenden      Beschleunigung   gerichtet.

   Die Amplitude des abgenommenen    sinusförmigen   Wechselstromes ist also proportional zu der zu    messenden      Beschleunigung.   

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    Fig.   2 zeigt (eine andersartige Anordnung zur    Ausübung   des    Verfahrens   nach der Erfindung. Bier ist -der    piezoelektris,ch   wirksame    Kristall   1, auf seiner    untern   Fläche mit einem    ferramagnebschen   Belag versehen und, als beweglicher Anker an Federn 2 aufgehängt, einem    Elektromagneten   3 zugeordnet, dessen .Spule mit einem Wechselstrom der gewünschten Frequenz gespeist wird.

   Bei jeder Schwingung wird in der    der   zu messenden Beschleunigung entgegengesetzt gerichteten Phase der    Druck   auf den Kristall proportional zur    Beschleunigung   verstärkt. 



  In    ähnlicher   Weise wie beim    AusTüh-      rungsbeispiel   nach    Fiig.   1    erfährt   der Indikator eine    periodische   Beschleunigung-, welche in einer Phase jeweils der zu messenden Beschleunigung    entgegengerichtet   ist. In dieser Phase verstärken sich also die auf den    Tndi-      kator   wirksamen Druckkräfte, so dass wiederum eine durch die zu messende Grösse modulierte und der Verstärkung unmittelbar zugängliche Wechselspannung entsteht,    die   im    vorliegenden      Falldirekt   einem    Messgerät   8 zugeführt wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRüCHE: I. Verfahren zum Blessen von Beschleuni- gungen und Druckkräften mit einem unter Druck- und Zugeinwirkung seine elektrischen Daten verändernden Indikator, dadurch gekennzeichnet, dass die zu messende Grösse auf den .mit konstanter Frequenz bewegten Indikator zur Einwirkung gebracht wird.

   II. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeich- net durch ein. den Indikator in eine periedi- sche Bewegung mit konstanter Frequenz ver- setzendes Antriebsmittel. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Einrichtung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenf r@e- quenz des schwingenden Indikators mindestens annähernd gleich seiner Antriebsspannung ist. 2. Einrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator an einer mit gleichförmiger Geschwindigheii:

   umlaufenden, senkrecht zur Richtung .der zu massenden Grösse angeordneten Welle befestigt ist. 3. Einrichtung mach Patentanspruch II, dadurch .gekennzeichnet, dass der Indikator als Schwinganker eines mit Wechselstrom konstanter Frequenz erregten Elektromagneten ausgebildet ist. 4. Eirichtung nach Patentanspruch 11 und Unteranspruch. 3, dadurch gekennzeichnet, dass. der Indikator mit einem ferromagne,- tischen Belag versehen ist. 5.

   Einrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator ein als Wderstandsgeber wirkender Kohledruckkörper ist. 6. Einrichtung naeh Patentanspruch Il. dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator ein als Spannungserzeuger wirkender Kristall ist.