CH671463A5

CH671463A5 -

Info

Publication number: CH671463A5
Application number: CH271786A
Authority: CH
Inventors: Gerd Prof Dr Sc Techn Jaeger; Rainer Dr Sc Techn Gruenwald; Hans-Joachim Dr-Ing Buechner; Walter Dipl-Ing Schott
Original assignee: Ilmenau Tech Hochschule
Priority date: 1985-07-31
Filing date: 1986-07-07
Publication date: 1989-08-31
Also published as: DE3621862A1; DD239868A1

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die zur hochgenauen Druckmessung eingesetzt werden kann. DESCRIPTION The invention relates to a device according to the preamble of claim 1, which can be used for high-precision pressure measurement.

Entsprechend der DE-PS 2 851 866 ist ein Druckmessgerät bekannt, bei dem ein Faltenbalg mit einem Druck beaufschlagt und der dadurch verursachte Hub mittels einer Schubstange auf einen am Ende gabelförmig ausgebildeten Hebelarm übertragen wird. Der andere, längere Hebelarm verschiebt ebenfalls über ein gabelförmiges Endstück einen Anzeigestift. Die Lage dieses Anzeigestiftes ist damit ein Mass für den eingeleiteten Druck. According to DE-PS 2 851 866, a pressure measuring device is known in which pressure is applied to a bellows and the stroke caused thereby is transmitted by means of a push rod to a lever arm which is designed in the form of a fork. The other, longer lever arm also moves a display pin over a fork-shaped end piece. The position of this indicator pin is therefore a measure of the pressure introduced.

Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, dass durch Spiel in dem Übertragungshebel erhebliche Fehler entstehen. Weiterhin werden bei dieser Vorrichtung keine elektrischen Ausgangssignale erzeugt und somit ist eine automatische Messwertverarbeitung nicht möglich. A disadvantage of this device is that considerable errors occur due to play in the transmission lever. Furthermore, no electrical output signals are generated in this device and automatic measurement value processing is therefore not possible.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, mit der Drücke in gasförmigen und flüssigen Medien bei kleinen Messunsicherheiten so gemessen werden können, dass digitale elektrische Ausgangssignale zur Verfügung stehen. The object of the invention is to provide a device with which pressures in gaseous and liquid media can be measured with small measurement uncertainties so that digital electrical output signals are available.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben. The solution to this problem is specified in the characterizing part of claim 1.

Die Biegeplatte, der Grundkörper, die Befestigungsplatte, die Montageplatte und der Verbindungssteg können aus Kieselglas, Silizium oder Metall bestehen. Weiterhin ist es möglich, den Federbalg aus Kieselglas oder Silizium herzustellen. The bending plate, the base body, the fastening plate, the mounting plate and the connecting web can consist of silica glass, silicon or metal. It is also possible to manufacture the bellows from silica glass or silicon.

Der u-förmige Verformungskörper kann auch aus zwei Biegeplatten und einem Quersteg bestehen, wobei die Befestigungsplatte am Quersteg angebracht ist. Die Tripelreflektoren können als Tripelstreifen ausgebildet sein. Wird der Federbalg mit einem Innendruck beaufschlagt, so dehnt er sich in seiner Längsrichtung aus. Dadurch wird die Biegeplatte des u-förmigen Verformungskörpers deformiert, so dass die beiden an der Biegeplatte befestigten Tripelreflektoren verschoben werden. Da die Tripelprismen am äusseren Ende der Biegeplatte angeordnet sind, ist der Verschiebeweg der Tripelprismen grösser als der Hub des Federbalges. The U-shaped deformation body can also consist of two bending plates and a crossbar, the fastening plate being attached to the crossbar. The triple reflectors can be designed as triple strips. If an internal pressure is applied to the bellows, it expands in its longitudinal direction. As a result, the bending plate of the U-shaped deformation body is deformed, so that the two triple reflectors attached to the bending plate are displaced. Since the triple prisms are arranged at the outer end of the bending plate, the displacement path of the triple prisms is greater than the stroke of the bellows.

Durch die Verschiebung der Tripelprismen kommt es im Interferometer zu einer Änderung des Gangunterschiedes der miteinander interferierenden Teilstrahlen und damit zur Auswanderung der Interferenzstreifen, die mit Hilfe von fotoelektrischen Empfängern erfasst werden können. Durch die Winkel +1) und - T| der 60 "-Prismen können mit den fotoelektrischen Empfängern um 90 " phasenverschobene Signale abgetastet werden, die nach einer Auswerteschaltung richtungsabhängig einem Zähler zugeführt werden. Der Zählerstand ist dabei ein proportionales Abbild des eingeleiteten Druckes. Durch die Dimensionierung des Federbalges und der Biegeplatte des Verformungskörpers kann der Druckmessbereich in einem grossen Bereich variiert werden. The displacement of the triple prisms leads to a change in the path difference of the partial beams interfering with one another in the interferometer and thus to the migration of the interference fringes, which can be detected with the aid of photoelectric receivers. Through the angles +1) and - T | of the 60 "prisms can be scanned with the photoelectric receivers phase-shifted signals by 90", which are fed to a counter depending on the direction after an evaluation circuit. The counter reading is a proportional representation of the pressure introduced. By dimensioning the bellows and the bending plate of the deformation body, the pressure measuring range can be varied over a wide range.

Die Erfindung soll anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt: The invention will be explained in more detail using several exemplary embodiments. The accompanying drawing shows:

Fig. 1 : Seitenansicht der Anordnung mit u-förmigem Verformungskörper, Faltenbalg und Interferometer Fig. 1: Side view of the arrangement with a U-shaped deformation body, bellows and interferometer

Fig. 2: Draufsicht der Anordnung Fig. 2: top view of the arrangement

Fig. 3 : Interferometer mit Teilerprisma, Umlenkprisma und Tripelreflektoren Fig. 3: Interferometer with divider prism, deflection prism and triple reflectors

Fig. 4: Verformungskörper mit zwei Biegeplatten Fig. 4: Deformation body with two bending plates

Entsprechend Fig. 1 ist der Federbalg 1 über die Koppelstücke 2 und 3 mit einem u-förmigen Verformungskörper 4 verbunden, wobei der u-förmige Verformungskörper 4 aus der Biegeplatte 4.1 und dem Grundkörper 4.2 besteht. Der Federbalg 1 ist aus Metall, die Biegeplatte 4.1 aus Kieselglas und der Grundkörper 4.2 aus Kieselgut hergestellt. Am Grundkörper 4.2 ist eine Befestigungsplatte 5 aus Kieselgut fest angebracht. Die Befestigungsplatte 5 ist entsprechend Fig. 2 beidseitig vom Grundkörper 4.2 am Grundgestell 6 gehaltert. An der Biegeplatte 4.1 des Verformungskörpers 4 sind ein Tripelreflektor 7 und über den Verbindungssteg 14 aus Kieselgut der Tripelreflektor 10 angebracht. Am Grundkörper 4.2 sind eine Montageplatte 8 und das Umlenkprisma 11 fest angeordnet. Das Teilerprisma 9 besteht entsprechend Fig. 3 aus zwei 60 "-Prismen 9.1 und 9.2, wobei am 60 "- 1, the bellows 1 is connected via the coupling pieces 2 and 3 to a U-shaped deformation body 4, the U-shaped deformation body 4 consisting of the bending plate 4.1 and the base body 4.2. The bellows 1 is made of metal, the bending plate 4.1 made of silica glass and the base body 4.2 made of silica. A mounting plate 5 made of gravel is firmly attached to the base body 4.2. 2, the mounting plate 5 is held on both sides of the base body 4.2 on the base frame 6. A triple reflector 7 is attached to the bending plate 4.1 of the deformation body 4 and the triple reflector 10 is attached via the connecting web 14 made of silica. A mounting plate 8 and the deflection prism 11 are fixedly arranged on the base body 4.2. 3, the divider prism 9 consists of two 60 "prisms 9.1 and 9.2.

2 2nd

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 671463 3 671463

Prisma 9.1 der 90 "-Winkel um den Winkel -1| und am 60 °- dungssteg 14 und die Montageplatte 8 können aus Kieselglas Prism 9.1 of the 90 "angle around the angle -1 | and at the 60 ° extension bridge 14 and the mounting plate 8 can be made of silica glass

Prisma 9.2 der 90 "-Winkel um den Winkel + t| abweichen. hergestellt sein. Prism 9.2 of the 90 "angle deviate by the angle + t |.

Das Teilerprisma 9 besitzt drei 60 "-Winkel, und es sind die Die Biegeplatte 4.1, der Grundkörper 4.2, die Befestigungs- The divider prism 9 has three 60 "angles, and there are the bending plate 4.1, the base body 4.2, the fastening

entspiegelten Platten 19 und 20 und die verspiegelten Platten platte 5, die Montageplatte 8 und der Verbindungssteg 14 21 und 22 in einer Flucht angeordnet. Das Interferometer mit s können aus Silizium bestehen. anti-reflective plates 19 and 20 and the mirrored plates plate 5, the mounting plate 8 and the connecting web 14 21 and 22 arranged in alignment. The interferometer with s can be made of silicon.

Teilerprisma 9, Umlenkprisma 11 und kippinvarianten Die Biegeplatte 4.1, der Grundkörper 4.2, die Befestigungs- Divider prism 9, deflection prism 11 and tilt invariants The bending plate 4.1, the base body 4.2, the fastening

Reflektoren 7 und 10 wird durch eine monochromatische platte 5, die Montageplatte 8 und der Verbindungssteg 14 Reflectors 7 and 10 is a monochromatic plate 5, the mounting plate 8 and the connecting web 14th

Lichtquelle über ein optisches System beleuchtet. Das Inter- können aus Metall sein. Light source illuminated by an optical system. The interior can be made of metal.

ferenzbild wird mit den Fotoempfängern 15 und 16 so abge- Der Federbalg 1 kann aus Kieselglas hergestellt sein. Reference picture is so with the photo receivers 15 and 16- The bellows 1 can be made of silica glass.

tastet, dass zwei um 90 ° phasenverschobene Signale ent- io Der Federbalg 1 kann aus Silizium hergestellt sein. senses that two signals are phase-shifted by 90 °. The bellows 1 can be made of silicon.

stehen. Diese werden in der Impulsformerstufe 17 elektro- Der u-förmige Verformungskörper 4 kann aus zwei Biegenisch so verarbeitet, dass im Vor-Rückwärts-Zähler 18 die platten 4.1 und einem Quersteg 4.3 bestehen, wobei die Befe-Zählung der im Interferenzbild durchgelaufenen Interfe- stigungsplatte 5 am Quersteg 4.3 entsprechend Fig. 4 ange-renzstreifen richtungsabhängig erfolgt. bracht ist. Die Tripelreflektoren 7 und 10 können als Tripel-Der Grundkörper 4.2, die Befestigungsplatte 5, der Verbin- is streifen ausgebildet sein. stand. The U-shaped deformation element 4 can be processed from two bending tables in such a way that the plates 4.1 and a transverse web 4.3 consist in the forwards-backwards counter 18, the Befe counting of the perforation plate passed through in the interference pattern 5 on the crosspiece 4.3 according to FIG. is brought. The triple reflectors 7 and 10 can be designed as triple strips 4.2, the mounting plate 5, the connecting strip.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

671463 PATENT CLAIMS

1. Device for pressure measurement, consisting of bellows, deformation body, interferometer with tilt-invariant reflectors, monochromatic light source, optical systems, photoelectric receivers, pulse shaper stages and forward-backward counter, characterized in that the bellows (1) via coupling pieces (2,3) is connected to a U-shaped deformation body (4), the U-shaped deformation body (4) consists of a bending plate (4.1) and a base body (4.2), on the base body (4.2) a fastening plate (5) is fixedly attached Fastening plate (5) is held on both sides of the base body (4.2) on a base frame (6), a triple reflector (7) is attached to the bending plate (4.1) of the deformation body (4) and a further triple reflector (10) is attached via a connecting web (14) , on the base body (4.2) a mounting plate (8) is fixed, on which a divider prism (9) and a deflection prism (11) are fixed, the divider prism (9) consists of two 60 "prisms (9.1 , 9.2) there is a 90 "angle around the first 60" prism (9.1) - and a 90 "angle around + r | on the second 60" prism (9.2) deviate, the divider prism (9) has three 60 "angles and that on the divider prism (9) first non-reflective plates (19, 20) and second mirrored plates (21, 22) are arranged in alignment.

2. Device according to claim 1, characterized in that the base body (4.2), the mounting plate (5), the connecting web (14) and the mounting plate (8) are made of silica glass.

3. Device according to claim 1, characterized in that the bending plate (4.1), the base body (4.2), the mounting plate (5), the mounting plate (8) and the connecting web (14) consist of silicon.

4. The device according to claim 1, characterized in that the bending plate (4.1), the base body (4.2), the mounting plate (5), the mounting plate (8) and the connecting web (14) consist of metal.

5. The device according to claim 1, characterized in that the bellows (1) is made of silica glass.

6. The device according to claim 1, characterized in that the bellows (1) consists of silicon.

7. The device according to claim 1, characterized in that the base body (4.2), the mounting plate (5), the connecting web (14), the mounting plate (8) made of silica, the bending plate (4.1) made of silica glass and the bellows (1) are made of metal.

8. The device according to claim 1, characterized in that the U-shaped deformation body (4) consists of two bending plates (4.1) and a crossbar (4.3) and the mounting plate (5) is attached to the crossbar (4.3).

9. The device according to claim 1, characterized in that the triple reflectors (7,10) are designed as triple strips.