DD227528A1

DD227528A1 - SHOCK PULSE INDICATOR

Info

Publication number: DD227528A1
Application number: DD26870284A
Authority: DD
Inventors: Ruediger Salomon; Klaus Nitsche; Dieter Naundorf; Gerhard Boerner
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1984-10-25
Filing date: 1984-10-25
Publication date: 1985-09-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung der Groesse und Richtung von mechanischen Stoessen. Ziel der Erfindung ist eine hohe Messsicherheit. Ausgehend vom Ziel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die unter Ausnutzung des Traegheitsgesetzes Intensitaet und Richtung mechanischer Stoesse misst und das Messergebnis anzeigt. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass als traege Masse eine Magnetfluessigkeit vorgesehen und mit gleicher Dicke ueber die Oberflaeche einen kugelfoermigen Magneten verteilt angeordnet ist, dass in einem Abstand um die Oberflaeche der Magnetfluessigkeit eine Matrixanordnung von Sensoren auf einem gemeinsamen Traeger vorhanden ist, dass ein Befestigungsteil zur mechanisch starren Kopplung des Magneten mit dem Traeger vorgesehen ist und die Sensoren ueber Signalwege mit einer elektronischen Auswerteeinheit verbunden sind.The invention relates to a device for determining the size and direction of mechanical shocks. The aim of the invention is a high measurement reliability. Based on the aim of the invention, the object of the invention to provide a device which measures taking advantage of the Law of Law intensity and direction of mechanical shock and displays the measurement result. The object is achieved by providing a magnetic fluid as a trapezium mass and distributing a spherical magnet with the same thickness over the surface such that a matrix arrangement of sensors on a common carrier is present at a distance around the surface of the magnetic fluid is provided for mechanically rigid coupling of the magnet with the carrier and the sensors are connected via signal paths with an electronic evaluation unit.

Description

StoßimpulsanzeigerShock pulse indicator

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung der Größe und der Richtung von mechanischen Stoßen. Insbesondere können die auf Geräte, Fahrzeuge, Aggregate o. ä. wirkenden Stoßimpulse gemessen und die stoßrichtungsabhängige Empfindlichkeit derartiger Prüflinge bestimmt werden. Auch die Nutzung als Beschleunigungsaufnehmer und als Frequenzmesser für niedrigfrequente Schwingungen ist denkbar. 10The invention relates to a device for determining the size and direction of mechanical impacts. In particular, the effect on devices, vehicles, units o. Ä. Impact pulses can be measured and the shock direction-dependent sensitivity of such specimens are determined. The use as an accelerometer and as a frequency meter for low-frequency vibrations is conceivable. 10

Characteristic of the known technical solutions

Stoß- und Beschleunigungsaufnehmer sind nicht nur aus der mechanischen Meßtechnik bekannt, sondern werden in zunehmendem Maße auch in industrielle Erzeugnisse integriert, z. B. dienen sie in Fahrzeugen als Auslösemechanismen für Sicherheitseinrichtungen (Gurte, Luftkissen). Dabei arbeiten die Aufnehmer nach verschiedenen physikalischen Wirkprinzipien; weit verbreitet sind magnetomechanische Einrichtungen.Shock and accelerometer are not only known from the mechanical measuring technique, but are increasingly integrated into industrial products, such. For example, in vehicles they serve as release mechanisms for safety devices (belts, air cushions). The transducers work according to different physical principles of action; Magneto-mechanical devices are widely used.

In der DE - OS 21 22 471 wird ein Stoß- bzw. Beschleunigungsaufnehmer beschrieben, der eine magnetisierbare elektrisch leitfähige, von einem Dauermagneten in der stabilen Ruhelage gehaltene Kugel aufweist, die beim Einwirken eines Impulses ihre Position ändert und einen elektrischen Stromkreis schließt· Ein.analoges Prinzip liegt dem Aufnehmer zugrunde, der mit der DE - OS 24 26 830 vorgeschlagen wird. Hier befindet sichIn DE-OS 21 22 471 a shock or acceleration sensor is described, which has a magnetizable electrically conductive, held by a permanent magnet in the stable rest position sphere, which changes its position upon the application of a pulse and an electric circuit includes · On. analogous principle is based on the transducer, which is proposed with DE - OS 24 26 830. Here is

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ein vorgespannter Massekörper in einem hermetisch abgedichteten Zylinder mit niedrigviskoser Flüssigkeit. Bei Stoßeinwirkung verändert dieser Körper seine Lage und löst damit Signale aus.a prestressed mass body in a hermetically sealed cylinder with low-viscosity liquid. Upon impact, this body changes its position and thus triggers signals.

Weiterhin ist bekannt, als Massekörper elektrisch leitfähige Flüssigkeiten zu verwenden, z. B. Quecksilber (DE - OS 23 28 259, DE - OS 23 20 583, DE - OS 26 19 448).Furthermore, it is known to use as a mass body electrically conductive liquids, for. As mercury (DE - OS 23 28 259, DE - OS 23 20 583, DE - OS 26 19 448).

Die gemeinsamen Nachteile der dargestellten Lösungen bestehen im wesentlichen darin, daß lediglich das Auftreten von Stoßen aus einzelnen, vorgegebenen Richtungen festgestellt werden kann (ja / nein) und daß keine Aussage über die Größe bzw. Stärke jedes einzelnen Stoßes möglich ist.The common disadvantages of the solutions shown are essentially that only the occurrence of collisions from individual, predetermined directions can be determined (yes / no) and that no statement about the size or strength of each shock is possible.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist eine Einrichtung, die mit hoher Si-. cherheit des Ergebnisses die Ermittlung der Richtung und der Intensität eines mechanischen Stoßes gestattet. Die Einrichtung soll zur Stoßprüfung von Geräten, Fahrzeugen, Aggregaten u. ä. unter Laborbedingungen wie auch als Auslösemechanismus für Sicherheitsvorrichtungen geeignet sein.The aim of the invention is a device with high Si. accuracy of the result allows determination of the direction and intensity of a mechanical impact. The device should be used for shock testing of devices, vehicles, aggregates u. Ä. Under laboratory conditions as well as a release mechanism for safety devices suitable.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Ausgehend vom Ziel liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die unter Ausnutzung des Trägheitsgesetzes die Größe und Richtung mechanischer Stöße mißt und das Meßergebnis anzeigt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als träge Masse eine magnetische Flüssigkeit vorgesehen und mit etwa gleicher Dicke über die Oberfläche eines kugelförmigen Magneten verteilt angeordnet ist, daß in einem vorgegebenen Abstand um die Oberfläche der magnetischen Flüssigkeit eine Matrixanordnung von Sensoren auf einem gemeinsamen Träger vorhanden ist, daß ein Befestigungsteil zur mechanisch starren Kopplung des Magneten mit dem Träger vorgesehen ist und dieBased on the object of the invention, the object of the invention to provide a device which measures the size and direction of mechanical shocks using the law of inertia and displays the measurement result. According to the invention, this object is achieved in that a magnetic liquid is provided as an inert mass and distributed with approximately the same thickness over the surface of a spherical magnet, that present at a predetermined distance around the surface of the magnetic liquid, a matrix array of sensors on a common carrier is that a fixing member for mechanically rigid coupling of the magnet is provided with the carrier and the

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Sensoren über Signalwege mit einer elektronischen Auswerteeinheit verbunden sind.Sensors are connected via signal paths with an electronic evaluation unit.

Vorteilhafter Weise sollte die magnetische Flüssigkeit elektrisch leitfähig sein, der Träger aus elektrisch isolierendem Werkstoff bestehen und als Sensoren elektrische Kontakte vorhanden sein. Der kugelförmige Magnet sollte aus permanentmagnetischem Material gefertigt sein.Advantageously, the magnetic fluid should be electrically conductive, the carrier made of electrically insulating material and be present as sensors electrical contacts. The spherical magnet should be made of permanent magnetic material.

Die wesentlichen Vorteile dieser Lösung bestehen darin, daß nicht nur das bloße Auftreten von Stoßimpulsen registriert werden kann, sondern daß eine präzise Angabe der Stoßrichtung und der Intensität jedes einzelnen Stoßes möglich ist. Die er.findungsgemäße Einrichtung ist auch als Beschleuni— gungsaufnehmer sowie zur Messung niedrigfrequenter Schwingungen verwendbar.The main advantages of this solution are that not only the mere occurrence of shock pulses can be registered, but that a precise indication of the impact direction and the intensity of each individual shock is possible. The device according to the invention can also be used as an acceleration sensor and for measuring low-frequency vibrations.

Aus führungsbeispielFrom management example

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings show

Figur 1 die erfindungsgemäße Lösung in einer QuerschnittsdarstellungFigure 1 shows the solution according to the invention in a cross-sectional view

Figur 2 eine mögliche Anordnung der Sensoren Figure 2 shows a possible arrangement of the sensors

In Figur 1 ist eine elektrisch leitfähige magnetische Flüssigkeit 1 mit etwa gleicher Dicke über die Oberfläche eines kugelförmigen Magneten 2 verteilt angeordnet. In einem Abstand· a um die Oberfläche der magnetischen Flüssigkeit 1 sind auf einem gemeinsamen Träger 3, der aus elektrisch isolierendem Material besteht und als Hohlkugel ausgebildet ist, elektrische Kontakte 4 vorgesehen. Die Kontakte 4 sind an der Innenfläche des Trägers 3 so angeordnet, daß jeder von ihnen einer definierten Position eines rechtwinkligen sphärischen Koordinatensystems entspricht. Das Befestigungsteil 5 dient zur mechanisch starren Kopplung des Magneten 2 mit dem Träger 3- Die Kontakte 4 sind über Signalwege 6 mit der elektronischen Auswerteeinheit 7 verbunden.In FIG. 1, an electrically conductive magnetic fluid 1 with approximately the same thickness is distributed over the surface of a spherical magnet 2. At a distance .alpha. Around the surface of the magnetic fluid 1, electrical contacts 4 are provided on a common carrier 3 which is made of electrically insulating material and is designed as a hollow sphere. The contacts 4 are arranged on the inner surface of the carrier 3 so that each of them corresponds to a defined position of a rectangular spherical coordinate system. The fastening part 5 serves for the mechanically rigid coupling of the magnet 2 to the carrier 3-. The contacts 4 are connected via signal paths 6 to the electronic evaluation unit 7.

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Wirkt ein Stoßimpuls auf den Träger 3 oder auf ein Gerät, das mit dem Träger 3 starr verbunden ist, wird die elektrisch leitfähige magnetische Flüssigkeit 1 deformiert, erreicht die entgegengesetzt zur Stoßrichtung liegenden Kontakte 4 und stellt eine elektrische.Verbindung zwischen zwei oder mehr Kontakten 4 her. Entsprechende Informationen werden über die Signalwege 6 der elektronischen Auswerteeinheit 7 zugeleitet.If a shock pulse acts on the support 3 or on a device which is rigidly connected to the support 3, the electrically conductive magnetic fluid 1 is deformed, reaches the contacts 4 which are opposite to the impact direction and establishes an electrical connection between two or more contacts 4 ago. Corresponding information is supplied via the signal paths 6 of the electronic evaluation unit 7.

Die Auswerteeinheit 7 ermittelt aus der Lage der überbrückten Kontakte 4 im rechtwinkligen sphärischen Koordinatensystem die Richtung des Stoßes und aus der Anzahl der überbrückten Kontakte 4 die Intensität des Stoßes.The evaluation unit 7 determines from the position of the bridged contacts 4 in the rectangular spherical coordinate system, the direction of the shock and from the number of bridged contacts 4, the intensity of the shock.

In Figur 2 ist eine vorteilhafte Anordnung der Kontakte 4 an der Innenfläche des Trägers 3 dargestellt (Ausschnitt).FIG. 2 shows an advantageous arrangement of the contacts 4 on the inner surface of the carrier 3 (detail).

Dabei sind streifenförmige Kontakte 4.1 und punktförmige Kontakte 4.2 im Wechsel vorgesehen. Die streifenförmigen Kontakte 4.1 bilden Horizontalkreise, die punktförmigen Kontakte 4.2, die auf der Rückseite durch Leiter 8 verbunden sind, Vertikalkreise. Unter der Voraussetzung einer Lagedefinition der Kreise ist eine präzise Ermittlung der Lage überbrückter Kontakte 4 und damit der Stoßrichtung möglich.In this case, strip-shaped contacts 4.1 and punctiform contacts 4.2 are provided alternately. The strip-shaped contacts 4.1 form horizontal circuits, the punctiform contacts 4.2, which are connected on the back by conductor 8, vertical circuits. Assuming a position definition of the circles a precise determination of the position bridged contacts 4 and thus the thrust direction is possible.

Selbstverständlich ist auch die Verwendung andersartiger Sensoren, wie Druckaufnehmer möglich. In diesem Fall ist die elektrische Leitfähigkeit der Magnetflüssigkeit nicht erforderlich. Die Intensität des Stoßes wird dann aus der vom Druckaufnehmer registrierten analogen Größe bestimmt.Of course, the use of other types of sensors, such as pressure transducer is possible. In this case, the electrical conductivity of the magnetic fluid is not required. The intensity of the shock is then determined from the analogue size registered by the pressure transducer.

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Claims

- 5 invention claim

1. shock pulse indicator for determining the size and the direction of mechanical shocks with a mass and an electronic evaluation unit, characterized in that as inertial mass provided a magnetic fluid and distributed with approximately the same thickness over the surface of a spherical magnet that in a predetermined distance around the surface of the magnetic fluid is a matrix array of sensors on a common carrier, that a fixing member for mechanically rigid coupling of the magnet is provided with the carrier and the sensors are connected via signal paths with the electronic evaluation unit.

2. shock pulse indicator according to item 1, characterized in that the magnetic fluid is electrically conductive, the carrier consists of electrically insulating material and as sensors electrical contacts are present.

3. shock pulse indicator according to item 1, characterized in that the spherical magnet is made of permanent magnetic material.

For this 1 sheet drawings

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