DD218794A3 - Verfahren und einrichtung zur messung von kraft oder druck - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur messung von kraft oder druck Download PDFInfo
- Publication number
- DD218794A3 DD218794A3 DD24562382A DD24562382A DD218794A3 DD 218794 A3 DD218794 A3 DD 218794A3 DD 24562382 A DD24562382 A DD 24562382A DD 24562382 A DD24562382 A DD 24562382A DD 218794 A3 DD218794 A3 DD 218794A3
- Authority
- DD
- German Democratic Republic
- Prior art keywords
- signal
- weighted
- interdigital transducer
- pressure
- measured
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 1
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 abstract description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
- G01L1/162—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices using piezoelectric resonators
- G01L1/165—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices using piezoelectric resonators with acoustic surface waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/48—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/54—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using means specified in two or more of groups G01D5/02, G01D5/12, G01D5/26, G01D5/42, and G01D5/48
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/22—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0001—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
- G01L9/0008—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations
- G01L9/0022—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations of a piezoelectric element
- G01L9/0025—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations of a piezoelectric element with acoustic surface waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN UND EINE EINRICHTUNG ZUR MESSUNG VON KRAFT ODER DRUCK. SIE KANN AUF ALLEN GEBIETEN DER TECHNIK ANGEWENDET WERDEN. ES IST ZIEL DER ERFINDUNG, EIN VERFAHREN UND EINE EINRICHTUNG ZU SCHAFFEN, WELCHE EINE HOHE EIMPFINDLICHKEIT BESONDERS IM BEREICH KLEINSTER AENDERUNGEN ERREICHEN, DEREN HERSTELLUNGSAUFWAND GERING IST, DIE MINIATURISIERBAR SIND UND EIN LEICHT AUSWERTBARES SIGNAL BEREITSTELLEN, ERFINDUNGSGEMAESS WIRD DIE AUFGABE DADURCH GELOEST, DASS AUF EINEM PIEZOELEKTRISCHEN SUBSTRAT ZWEI INTERDIGITALWANDLER AUFGEBRACHT SIND, WOBEI EIN WANDLER DEN SENDEWANDLER DARSTELLT, DAS SENDESIGNAL SELBST ALS CODIERTES SIGNAL, VORZUGSWEISE BINAERPHASENGETASTETES ODER FREQUENZMODULIERTES SIGNAL AUSGEBILDET IST UND DER ZWEITE WANDLER ALS FILER, VORZUGWEISE ALS MATCHED-FILER, DIENT. BEI DIESER ALS KORRELATIONSFILTER AUSGELEGTEN STRUKTUR VERAENDERT SICH DIE AUTOKORRELATIONSFUNKTION BEI EINWIRKUNG VON KRAFT ODER DRUCK AUF DIE INTERDIGITALWANDLERSTRUKTUR DES MATCHED-FILTERS IN EMPFINDLICHER, GUT MESSBARER WEISE.
Description
.Verfahren "und Einrichtung zur Messung von Kraft oder Druck
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Messung von.Kraft, oder Druck auf allen Gebieten der Technik, wie Zug- und Druckkräfte, Drücke in Gasen, Gasgemischen und Flüssigkeiten,
Charakteristik der bekannten technischen lösungen
Es sind Einrichtungen zur Messung von Kraft oder Druck bekannt, die die Deformation von Dehnungsmeßstreifen oder Halb- ;leiterwiderständen ausnutzen. Die dazu notwendigen Schaltungen I arbeiten nach dem Brückenprinzip und gestatten es nur mit ; jhohem Aufwand, selbstabgleiehende Einrichtungen herzustellen, : j (Taschenbuch Betriebsmeßtechnik, Berlin, 1974, S, 367 ff.) : ]Weiterhin sind mikroakustische Anordnungen bekannt, die über . idi'e Bildung einer Phasendifferenz zweier akustischer Ober-.j f läehenwellen eine Amplitudenveränderung des Ausgangs signals ; I erzielen, Nachteilig ist die im Bereich kleiner Deformationen !sehr hohe Abhängigkeit von der Prequenzkonstanz des Meßsigjnalgenerators und die relativ geringe Empfindlichkeit, ! (Akusticeskij zumal Hr, 6/1978, S, 813)
Weiterhin sind Einrichtungen zur Messung von Kräften und kleinen Wegen bekannt, die die Verstimmung von Kapazitäten,, welche in den frequenzbestimmenden Teilen eines Oszillators angeordnet sind, ausnutzen. Nachteilig ist die begrenzte Empfindlichkeit der Anordnung und ihr integrationsunfreundlicher Aufbau. . (Ostrowski j : Elektrische Meßtechnik, Berlin 1974, S0 259 ffJ ;
Weiterhin sind mikroakustische Oszillatoren auf der Basis von akustischen Verzögerungsleitungen zur Druckmessung bekannt, bei denen die Deformation der Verzögerungsleitung eine Frequenzänderung hervorruft, nachteilig macht sich an diesen Einrichtungen die begrenzte Auflösung im unteren Meßbereich bemerkbar. (Hewlett-Packard-Journal, 1981, December),
Ziel der Erfindung
Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Messung von Kraft oder Druck zu schaffen, welche eine hohe Empfindlichkeit besonders im Bereich kleinster Änderungen erreichen, den Herstellungsaufwand senken, eine · weitere Miniaturisierung erzielen und die elektrischen Ausgangssignale in leicht auswertbarer Form bereitstellen können. ' '' ' ' · : ' :
Darlegung des Wesens der Erfindung :- :
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine spezielle, als Korrelationsfilter ausgebildete Interdigitalwandlerstruktur die zu messende nichtelektrische Größe als Fehlanpassung des Filters an das angepaßte Sendesignal nachzuweisen, indem die zu messende Größe (Kraft oder Druck) durch Einwirkung, auf den Interdigitalwandler dessen Geometrie und damit die Korrelationsfunktion verändert. Da Sendesignal und Empfangsfilter hinsichtlich maximalem Haupt-2Tebenzipfelverhältnis der Korrelationsfunktion für den Fall ohne Einwir-
kung der Meßgröße optimiert werden, ergibt sich bei Einwirkung der MeSgröße eine empfindliche Veränderung der Korre- .: lationsfunktion durch Phasenverschiebung zwischen Signal und Korrelationsfilter, . '
Es ist Aufgabe der Erfindung,, die Interdigitalwandler sowohl für die Erzeugung als auch den Empfang von binärphasengetasteten Signalen und Chirpsignalen einzusetzen, um den Korrelationsgewinn infolge Impulskompression des Signales in Abhängigkeit von der zu messenden Größe empfindlich zu verändern. Λ
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf einem piezoelektrischen Substrat zwei Interdigitalwandler ; aufgebracht sind, wobei ein Wandler als Signalsender und der andere Wandler als Filter für den Empfang des Sendesignales ausgebildet, sind. Das Empfangsfilter stellt ein Matehed-Filter für das Sendesignal dar und ist entweder für den Empfang eines binärphasengetasteten (PSK)-Signales oder eines frequenzmodulierten (Chirp)-Signales durch entsprechende Wandlerwiehtung·ausgebildet. Wirken keine Meßgrößen auf die Interdigitalwandlerstruktur des Matched-Filters ein, so wird am Ausgang des Filters die Autokorrelationsfunktion mit maximalem Haupt-Sebenzipfelverhältnis gemessen,-Wirken hingegen entsprechende Meßgrößen auf den Interdigitalwandler ein, so wird die Geometrie des Wandlers und 'in dessen Folge die Übertragungsfunktion des Wandlers geändert und: das vom Sendewandler erzeugte Signal fehlabgestimmt empfangen. Das äußert sich in einer Verkleinerung der Autokorrelationsspitze und ist damit elektronisch auswertbar. Als PSK-Signale können Barker-Codes oder "Folgen maximaler länge" mit guten Korrelationseigenschaften angewendet werden oder frequenzmodulierte Sinussignale, die durch Polaritäts- und Abstandswichtung der Interdigitalwandler erzeugt werden.
Ausführungsbeispiel .
Die Erfindung soll an folgenden Beispielen näher erläutert . werden, ,
Auf Bild 1 ist eine Druckmeßeinrichtung dargestellt. Sie7 enthält zwei auf dem piezoelektrischen Substrat (1) aufgebrachte Interdigitalwandler (2) und (3)# Das Substrat (1) ist in dem Gehäuse (4) so angeordnet, daß es die Membran einer Druckkammer (50 bildet, Dex Sendewandler. (2) ist ein breitbandiger uniformer Wandler, der das ihm angebotene phasencodierte Binärsignal s.(t) in eine akustische Oberflächenwelle umwandelt, die sich in Richtung des polaritätsgewichteten Empfangswandlers (3) ausbreitet. Dabei wird das phasen-
' ι codierte Binärsignal ebenfalls durch ein Oberflächenwellenba'uelement (6) mit einem polaritätsgewichteten, zu dem Empfangswandler (3) inversen Interdigitalwandler erzeugt. Zur Anregung des Bauelementes (6) dient ein Impulsgenerator (8), Der Wandler (3) ist als Matched-Filter ausgebildet, welches die Autokorrelationsfunktion des Oberflächenwellensignals erzeugt. Wirkt nun die zu messende Größe, in diesem Falle der Druck, auf das als Membran ausgebildete Substrat (1) ein, kommt es zu einer Deformation der Geometrie des Wandlers (3) und damit zu einer Änderung der Parameter des Matched-Filters, Dabei verändert sich die Amplitude des Korrelationspeaks in Abhängigkeit Von der einwirkenden Meßgröße, das Verhältnis des Korrelationspeaks zu den Hebenzipfeln der AutOkorrelationsfunktion wird in der Auswerteschaltung (7) ; gemessen.
Im Bild 2 ist eine Kraftmeßeinrichtung dargestellt, die aus dem piezoelektrischen Substrat (T), dem Eingangswandler (2),: der als breitbandiger uniformer Wandler ausgelegt ist, und : dem Ausgangswandler (3)» der als abstandsgewichteter (Chirp) Wandler ausgelegt ist, besteht. Das Substrat (1) ist als einseitig eingespannter Biegebalken in einem Gehäuse (4) angeordnet , welches auch das Krafteinleitungsglied (5), das am
: - 5 - .
freien Ende des Biegebalkens angreift, enthält.
Zur Erzeugung des elektrischen Eingangssignals, welches an Wandler (2) ein Chirp-codiertes Oberflächenwellenpaket S2(t) hervorruft, ist ein abstandsgewichtetes Oberflächen-
wellenbauelement (6) mit einen zu Wandler (3) inversen Interdigitalwandler angeordnet, das über den Impulsgenerator
(8) angeregt wird. Damit wird am Ausgang des Wandlers (3) die Autokorrelationsfunktion des Chirpsignals erzeugt.
Wirkt nun die zu inessende Kraft über das Krafteinleitungsglied (5) auf das Substrat (1) ein, wird der Wandler (3) deformiert. Damit ändert sich die Amplitude des Korrelationspeaks in Abhängigkeit von der einwirkenden Meßgröße, was~in der Auswerteschaltung (7) als Verhältnis des Korrelationspeaks zu den Hebenzipfeln ausgewertet wird.
Claims (1)
- · . . '·· ' ": - 6 - . ·. : . '. . ' ' ; . Erfindungsanspruch . .1, Verfahren'zur Messung von Kraft oder Druck über die . Deformation eines Wellenleiters, gekennzeichnet dadurch, daß die zu messende Größe auf einen Interdigitalwandler einwirkt,1 der eine codierte akustische Oberflächenwelle empfängt, welche mittels Korrelat.ions empfang -'decodiert und bezüglich des Korrslationsmazimums ausgewertet wird.2t Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als eodiertes Oberflächenwellensignal ein binärphasengetastetes Signal benutzt wird.3· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß . als codiertes Oberflächenwellensignal ein Chirpsignal . :' benutzt wird,4, Einrichtung zur Eealisierung des Verfahrens nach Punkt 1 ; und 2, zur Erzeugung und zum Empfang des binärphasen- ; codierten Öberflächenwellensignals äquidistante polaritätsgewichtete,zueinander inverse Interdigitalwandler enthaltend, gekennzeichnet dadurch, daß der polaritätsgewichtete Empfangsinterdigitalwandler auf einem durch \' die Meßgröße deformierbaren Substrat angeordnet ist, :5* Sinriehtung zur Realisierung des Verfahrens naeh Punkt 1 und 3» zur Erzeugung und zum Empfang des Oberflächenwellen-Ghirpsignales abstandsgewichtete, zueinander inverse Int erdigital wand! er enthaltend, gekennzeichnet dadurch, daß ; • der abstandsgewichtete Empfangsinterdigitalwandler auf i einem durch die Meßgröße deformierbaren Substrat ange- ; ordnet ist. \ iHierzu 1 Seite Zeichnungen
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD24562382A DD218794A3 (de) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | Verfahren und einrichtung zur messung von kraft oder druck |
| DE19833333129 DE3333129A1 (de) | 1982-12-07 | 1983-09-14 | Verfahren und einrichtung zur messung nichtelektrischer groessen |
| SE8305010A SE8305010L (sv) | 1982-12-07 | 1983-09-19 | Sett och anordning for metning av icke-elektriska storheter |
| CS834283A CS260964B1 (en) | 1982-12-07 | 1983-11-11 | Method and device for non-electrical quantities measuring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD24562382A DD218794A3 (de) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | Verfahren und einrichtung zur messung von kraft oder druck |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD218794A3 true DD218794A3 (de) | 1985-02-13 |
Family
ID=5543050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD24562382A DD218794A3 (de) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | Verfahren und einrichtung zur messung von kraft oder druck |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS260964B1 (de) |
| DD (1) | DD218794A3 (de) |
| DE (1) | DE3333129A1 (de) |
| SE (1) | SE8305010L (de) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3642771A1 (de) * | 1986-12-15 | 1988-06-23 | Kuipers Ulrich | Verfahren und vorrichtung zur messung der messgroesse eines messobjekts |
| DE4134456A1 (de) * | 1991-10-18 | 1993-04-22 | Klaus Brankamp System Prozessa | Verfahren und vorrichtung zur messung der kraftwirkung in einem mechanisch belasteten maschinenteil |
-
1982
- 1982-12-07 DD DD24562382A patent/DD218794A3/de not_active IP Right Cessation
-
1983
- 1983-09-14 DE DE19833333129 patent/DE3333129A1/de not_active Withdrawn
- 1983-09-19 SE SE8305010A patent/SE8305010L/ not_active Application Discontinuation
- 1983-11-11 CS CS834283A patent/CS260964B1/cs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3333129A1 (de) | 1984-06-07 |
| SE8305010D0 (sv) | 1983-09-19 |
| SE8305010L (sv) | 1984-06-08 |
| CS260964B1 (en) | 1989-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AT390519B (de) | Verfahren und pruefgeraet zur beruehrungslosen bestimmung des flaechengewichts bzw. der dicke von duennem material, wie beispielsweise papier, folien oder aehnlichem | |
| DE60312493T2 (de) | Druckmonitor mit oberflächenwellenvorrichtung | |
| DE2505461A1 (de) | Messgroessenumformer | |
| CH701162B1 (de) | Elektro-akustischer Sensor für Hochdruckumgebungen. | |
| WO2005064284A2 (de) | Vorrichtung zur bestimmung und/oder überwachung des volumen- und/oder massendurchflusses eines messmediums | |
| WO1995020749A1 (de) | Verfahren und anordnung zur feststellung und/oder überwachung eines vorbestimmten füllstands in einem behälter | |
| DE4419617A1 (de) | Anordnung zur Feststellung und/oder Überwachung eines vorbestimmten Füllstands in einem Behälter | |
| WO2010006896A1 (de) | VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG UND/ODER ÜBERWACHUNG EINER PROZESSGRÖßE UND VERFAHREN ZUR PRÜFUNG EINER VORRICHTUNG | |
| DE19850802A1 (de) | Sensoranordnung für die Ermittlung physikalischer Eigenschaften von Flüssigkeiten | |
| DE2417836A1 (de) | Wandlereinrichtung | |
| DD218794A3 (de) | Verfahren und einrichtung zur messung von kraft oder druck | |
| EP0628155B1 (de) | Schaltungsanordnung für einen geber | |
| DE102015102200A1 (de) | Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften eines Mediums und Vorrichtung zur Bestimmung von Eigenschaften eines Mediums | |
| DE10018665B4 (de) | Längensensor mit Piezoeffekt | |
| DE102018009754B4 (de) | Messeinrichtung zur Ermittlung einer Fluidgröße | |
| AT383220B (de) | Messwertaufnehmer mit einem piezoelektrischen messelement | |
| DD226964A1 (de) | Verfahren und einrichtung zur temperaturmessung | |
| DE3719842A1 (de) | Druckmesseinrichtung | |
| WO2020035336A1 (de) | MESSEINRICHTUNG ZUR ERMITTLUNG EINER FLUIDGRÖßE | |
| DE10392760B4 (de) | SAW-Sensoreinrichtung unter Verwendung einer akustischen Schlitzwelle, die entlang einem Schlitz läuft und zugehöriges Verfahren | |
| DE102015003196B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Restwertverarbeitung bei der Ansteuerung eines Sensors | |
| EP2720021A2 (de) | Kraftmesseinrichtung | |
| DE102004060903A1 (de) | Vorrichtung zur Erfassung von physikalischen Eigenschaften eines Gases oder eines Gasgemisches mittels eines Hochfrequenz-Resonators | |
| WO2019001760A1 (de) | Messeinrichtung und verfahren zur ermittlung einer fluidgrösse | |
| DE102006042724B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Detektion einer Substanz eines Fluids |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |