DE102011102035A1

DE102011102035A1 - Device for separate acquisition of static and dynamic acceleration of movement of e.g. airplane, has supporting elements have same and different reaction characteristics with respect to horizontal and vertical acceleration components

Info

Publication number: DE102011102035A1
Application number: DE201110102035
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: First Sensor AG
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-05-16
Publication date: 2012-11-22
Also published as: DE102011102035A9

Abstract

The device has mass elements (5,6) that are connected to base plate (7) by elastic supporting elements respectively. The supporting elements of mass elements are designed in such a way that supporting elements have same reaction characteristics at measuring points (10) with respect to horizontal acceleration component acting in one direction, and different reaction characteristics with vertical acceleration component. Independent claims are included for the following: (1) method for separate acquisition of static and dynamic movement acceleration; and (2) computer program for separate acquisition of static and dynamic movement acceleration stored in machine-readable memory medium.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung eines Bewegungsvorganges mit statischen und dynamischen Beschleunigungskomponenten.The invention relates to a device and a method for determining a movement process with static and dynamic acceleration components.

Dynamikrekorder werden in zunehmendem Maße eingesetzt, sei es als Fahrtenschreiber, zur Navigation, zur Steuerung von Maschinen, zur Erkennung von Bewegungen im Sport bis zur Steuerung von Computerspielen.Dynamic recorders are increasingly being used, whether as a tachograph, for navigation, for controlling machines, for detecting movements in sports or for controlling computer games.

Die Anwendungsbreite täuscht jedoch über die Tatsache hinweg, dass es sich bei den meisten zu erfassenden Bewegungen um dynamische Sonderfälle handelt, denn konventionelle Beschleunigungssensoren sind nicht in der Lage, sogenannte statische Beschleunigung von dynamischer Beschleunigung zu trennen.However, the range of application is beyond the fact that most of the movements to be detected are dynamic special cases, because conventional acceleration sensors are not able to separate so-called static acceleration from dynamic acceleration.

Bei dem allgemeinen Fall eines dynamischen Vorgangs jedoch treten beide Beschleunigungsformen in Überlagerungen auf. Die Änderung der Position des zu erfassenden Gegenstandes gegenüber der horizontalen Ebene bestimmt in gleicher Weise den dynamischen Vorgang, wie seine Bewegung.In the general case of a dynamic process, however, both types of acceleration occur in overlays. The change of the position of the object to be detected relative to the horizontal plane determines in the same way the dynamic process, as its movement.

Sämtliche konventionelle Sensoren können daher nur mit Einschränkungen verwendet werden, etwa wenn eine Beschleunigungsform vernachlässigbar gering ist, ein Beschleunigungsverlauf bekannt ist oder wenn ihr Zeitverhalten derart unterschiedlich ist, dass eine elektronische Filterung möglich wird, etwa bei der Erfassung höher frequenter Vibrationen.All conventional sensors can therefore be used only with restrictions, such as when an acceleration form is negligibly small, an acceleration course is known or when its time behavior is so different that electronic filtering becomes possible, for example when detecting higher-frequency vibrations.

Das gemeinsame Prinzip sämtlicher konventioneller Beschleunigungssensoren ist die Messung der Kraft, die durch Einwirkung einer Beschleunigung auf ein federnd oder elastisch gelagertes Masseelement entsteht. Am Markt werden verschiedene Ausführungsformen in Anpassung an unterschiedliche Applikationen hinsichtlich Auflösung, Messbereich, Baugröße, Preis etc. angeboten. So gibt es Sensoren, bei welchen beispielsweise die auf das Masseelement einwirkende Kraft direkt – etwa über ein piezokeramisches Element – und andere, bei welchen diese indirekt über die durch die Kraft hervorgerufene Auslenkungen des elastischen Masseträgers kapazitiv, induktiv oder opto-elektronisch erfasst wird. Entsprechend existieren zahlreiche Varianten bei der Realisierung des Trägers des Masseelements. Stand der Technik sind auch verschiedene Realisierungsmöglichkeiten einer hohen Richtcharakteristik sowie orthogonale Positionierungen von Sensoren zur Erfassung der Raumkomponenten von Beschleunigungskräften aus beliebigen Richtungen.The common principle of all conventional acceleration sensors is the measurement of the force generated by the action of an acceleration on a spring or elastically mounted mass element. On the market different embodiments in adaptation to different applications in terms of resolution, measurement range, size, price, etc. are offered. Thus, there are sensors in which, for example, the force acting on the mass element force directly - such as a piezoceramic element - and others, in which this is detected capacitively, inductively or opto-electronically indirectly via the induced by the force deflections of the elastic mass carrier. Accordingly, there are numerous variants in the realization of the carrier of the mass element. State of the art are also different realization possibilities of a high directional characteristic and orthogonal positioning of sensors for detecting the spatial components of acceleration forces from arbitrary directions.

Das sämtlichen Ausführungsformen zugrundeliegende Prinzip lässt jedoch wie o. a. eine Unterscheidung von statischer und dynamischer Beschleunigung nicht zu. Es kann nicht gesagt werden, ob eine auf das Masseelement einwirkende Kraft durch Bewegungsbeschleunigung oder die Gravitation hervorgerufen wird.The principle underlying all embodiments, however, like o. a distinction between static and dynamic acceleration not. It can not be said whether a force acting on the mass element is caused by acceleration of movement or gravitation.

Hierdurch lassen sich selbst einfache dynamische Vorgänge, wie das Verrutschen eines Gegenstandes auf einer schiefen Ebene oder eine Handbewegung nicht erfassen.As a result, even simple dynamic processes, such as the slippage of an object on an inclined plane or a hand movement can not be detected.

Die einzige Möglichkeit, die beiden Beschleunigungsformen zu trennen, besteht in der Anwendung eines Kreiselsystems, da die Kreiselebene einen von der Auflageebene des Kreisels und von Beschleunigungen unabhängigen Bezug darstellt.The only way to separate the two types of acceleration is to use a gyroscope system, as the gyroscopic plane is independent of the gyro's support plane and accelerations.

Aufgrund der äußerst komplexen Mechanik, die zur Realisierung des rotierenden Systems erforderlich ist, sind Kreiselsysteme nur für eine begrenzte Zahl von Anwendungen geeignet. Auch über Gyratoren ist die Erkennung des Winkels des Sensors gegenüber der horizontalen Ebene nicht möglich, da diese nur kurzzeitige Winkeländerungen, also Relativwerte und nicht Absolutwerte erfassen.Due to the extremely complex mechanics required to realize the rotating system, gyro systems are only suitable for a limited number of applications. It is also not possible to detect the angle of the sensor with respect to the horizontal plane via gyrators since these only detect short-term angle changes, ie relative values and not absolute values.

Die Realisierung eines Sensorsystems zur Trennung von statischer und dynamischer Beschleunigung mit ausschließlich ruhenden Elementen wird derzeit nicht für möglich gehalten.The realization of a sensor system for the separation of static and dynamic acceleration with exclusively stationary elements is currently not considered possible.

Zur Umgehung der Kreiseltechnologie werden gegenwärtig Verfahren untersucht, welche auf einer gepulsten Lichtleiterstrecke basieren. Die erforderliche Länge des Lichtleiters liegt jedoch zwischen 200 m und 2 km. Diese Untersuchungen belegen das große Interesse an Alternativlösungen zur Kreiseltechnologie, ohne jedoch bisher zu praktischen Lösungen gekommen zu sein.To circumvent gyro technology, methods based on a pulsed optical fiber path are currently being investigated. However, the required length of the light guide is between 200 m and 2 km. These studies demonstrate the great interest in alternative solutions to gyroscope technology without having come up with practical solutions.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren aufzuzeigen, die eine Trennung von statischen und dynamischen Beschleunigungskomponenten bei beliebigen Bewegungsvorgängen ermöglichen.The object of the present invention is to provide a device and a method which enable a separation of static and dynamic acceleration components in any movement processes.

Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Vorrichtungsanspruch 1, das grundsätzliche Verfahren beschreibt Anspruch 18. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved with the device claim 1, the basic method describes claim 18. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß sind mindestens zwei Sensoren vorgesehen, die aus einer Grundplatte und einem auf dieser angeordneten elastischen Abstützung bestehen, an welcher mindestens ein Masseelement befestigt ist, und an welcher zudem mindestens ein Messpunkt vorgesehen ist, über welchen die Auslenkung der Abstützung oder die dort entstehende Kraft infolge von Beschleunigungskräften auf das Masseelement, elektronisch oder mechanisch erfasst wird, und welche die gleiche Ausrichtung auf Beschleunigungskräfte in einer senkrecht zur Grundplatte stehenden Ebene aufweisen, und welche derart geformt sind, dass bei den Sensoren unterschiedliche Reaktionscharakteristiken auf Bewegungs- und Gravitationsbeschleunigung auftreten, wobei die unterschiedlichen Reaktionscharakteristiken derart ausgeprägt sind, dass bei Normierung der Sensorausgangssignale auf gleiche Reaktionen auf Beschleunigungskomponenten parallel zur Grundplatte in Richtung der Sensorausrichtung die Reaktion auf Gravitationskräfte bei den Sensoren in einem Quadranten stark unterschiedlich und in dem anderen Quadranten nur relativ gering unterschiedlich sind, so dass durch eine mathematische Verknüpfung der Sensorausgangssignale die bei den Sensoren gleichen Beschleunigungskomponenten zur Grundplatte kompensiert werden und der Verlauf der Gravitationskraft eine eindeutige Zuordnung zwischen Gravitationskraft und Ausgangssignal ermöglicht.According to the invention, at least two sensors are provided, which consist of a base plate and an elastic support arranged thereon, to which at least one mass element is attached, and on which at least one measuring point is provided, via which the deflection of the support or the force resulting therefrom of acceleration forces on the mass element, electronically or mechanically detected, and which have the same orientation on acceleration forces in a plane perpendicular to the base plate, and which are shaped such that different reaction characteristics to motion and gravitational acceleration occur in the sensors, wherein the different reaction characteristics are so pronounced that when normalizing the sensor output signals to the same Reactions to acceleration components parallel to the base plate in the direction of the sensor orientation, the reaction to gravitational forces in the sensors in one quadrant are very different and only slightly different in the other quadrant, so compensated by a mathematical linkage of the sensor output signals the same acceleration components to the base plate and the course of the gravitational force allows a clear correlation between gravitational force and output signal.

Mit der beschriebenen Sensoranordnung werden einmal die Bewegungsbeschleunigungskomponenten

– in der Ausrichtungsebene der Sensoren parallel zur Grundplatte und
– senkrecht zur Grundplatte ermittelt.

With the described sensor arrangement, once the motion acceleration components

- In the alignment plane of the sensors parallel to the base plate and
- determined perpendicular to the base plate.

Zu anderen wird die statische Beschleunigung, hervorgerufen durch die Schräglage der Grundplatte zur horizontalen Ebene in der Ausrichtungsebene der Sensoren ermittelt.For others, the static acceleration caused by the inclination of the base plate to the horizontal plane in the alignment plane of the sensors is determined.

Statische Beschleunigungskomponenten im hier gebrauchten Sinne sind Gravitationsbeschleunigungen.Static acceleration components in the sense used here are gravitational accelerations.

Horizontale und vertikale Beschleunigungen im hier gebrauchten Sinne sind Bewegungs- oder auch dynamische Beschleunigungskomponenten.Horizontal and vertical accelerations in the sense used here are motion or dynamic acceleration components.

Die Ebene oder die Ebenen in denen die Auslenkung erfolgt bzw. in denen die Masseelemente schwingen, werden als Sensorebene bezeichnet.The plane or planes in which the deflection takes place or in which the mass elements oscillate are called the sensor plane.

Quadrant ist ein Ausschnitt der Sensorebene.Quadrant is a section of the sensor plane.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung eines Bewegungsvorganges mit statischen und dynamischen Beschleunigungskomponenten besteht aus mindestens zwei Sensoren mit ihren Masseelementen, die auf mindestens einer Grundplatte und jeweils mit einer elastischen Abstützung angeordnet sind.An inventive device for determining a movement process with static and dynamic acceleration components consists of at least two sensors with their mass elements, which are arranged on at least one base plate and each with an elastic support.

Die Masseelemente sind dabei in einer oder parallelen Ebenen (Sensorebene) durch Beschleunigungskräfte auslenkbar, wobei die Ebene oder die Ebenen mit der mindestens einen Grundplatte einen 90°-Winkel einschließen und wobei die Abstützungen für eine der Beschleunigungsformen dynamisch oder statisch gleiche und für die andere Beschleunigungsform eine unterschiedliche Reaktionscharakteristik aufweisen und die Auslenkungen der Abstützungen oder äquivalente physikalische Größen an Messpunkten erfassbar und rechentechnisch verarbeitbar sind.The mass elements are deflectable in one or parallel planes (sensor plane) by acceleration forces, wherein the plane or planes with the at least one base plate include a 90 ° angle and wherein the supports for one of the acceleration forms dynamically or statically the same and for the other form of acceleration have a different reaction characteristics and the deflections of the supports or equivalent physical quantities can be detected at measuring points and computationally processed.

Wenn hier auf gleiche Reaktionscharakteristiken verwiesen wird, dann schließt dies auch angenäherte Reaktionscharakteristiken ein.Referencing similar reaction characteristics here also implies approximate response characteristics.

Die Abstützung der Masseelemente kann auf einer gemeinsamen Grundplatte vorgenommen sein oder, was insbesondere für die mikromechanische Ausführung von Bedeutung sein kann, auf verschiedenen Grundplatten. Wesentlich ist, dass die Auslenkungen der beteiligten Massekörper in einer gemeinsamen oder in parallelen Ebenen erfolgt und die Grundplatten der in den Messvorgang für diese Ebenen einbezogenen Sensoren parallel zueinander angeordnet sind.The support of the mass elements may be made on a common base plate or, which may be particularly important for the micromechanical design of importance, on different base plates. It is essential that the deflections of the mass bodies involved take place in a common or in parallel planes and the base plates of the sensors included in the measuring process for these planes are arranged parallel to one another.

Beim Begriff Grundplatte handelt es sich nachfolgend somit entweder um eine gemeinsame Grundplatte der Sensoren oder um parallel zueinander angeordnete Grundplatten.The term base plate is thus below either a common base plate of the sensors or parallel to each other base plates.

Der Winkel zwischen der Horizontalen und der Grundplatte, welcher durch Lageänderung des Sensors entsteht, wird mit (α) bezeichnet. Der Winkel (α) ist, wie nachstehend noch erläutert wird, der Gravitationskraft zugeordnet, was in Kennlinien seinen Ausdruck findet.The angle between the horizontal and the base plate, which results from a change in position of the sensor, is denoted by (α). The angle (α), as will be explained below, associated with the gravitational force, which finds its expression in characteristics.

Dieser Winkel (α) wird dabei für eine Bewegung im Koordinatensystem X-Y ermittelt. Bei einer räumlichen Bewegung im Koordinatensystem X-Y-Z ist somit mindestens eine weitere Sensoranordnung im Koordinatensystem Y-Z und/oder X-Z notwendig.This angle (α) is determined for a movement in the coordinate system X-Y. In the case of a spatial movement in the coordinate system X-Y-Z, at least one further sensor arrangement in the coordinate system Y-Z and / or X-Z is thus necessary.

Gemessene äquivalente physikalische Größen zur Auslenkung, die z. B. kapazitiv, optisch, opto-elektronisch oder induktiv messbar ist, können auch direkt gemessene Kräfte (z. B. piezoelektrisch erfasste Kräfte) oder Verformungen sein.Measured equivalent physical quantities for displacement, e.g. B. capacitive, optical, opto-electronically or inductively, can also be directly measured forces (eg., Piezoelectric detected forces) or deformations.

Von Vorteil für das Messverfahren ist es, wenn die Abstützungen der Sensoren gegenüber der Grundplatte in einem Winkel (β) vorgenommen sind, wobei der Winkel (β) ungleich 90° sein sollte. Durch diese Neigung gegenüber der Grundplatte wird erreicht, dass die Differenzen der Kennlinienverläufe der Sensoren in einem Quadranten stark unterschiedlich und in dem anderen Quadranten nur geringfügig unterschiedlich sind. Die Auflösung der Winkelinformation (α) wird dadurch deutlich verbessert.It is advantageous for the measuring method if the supports of the sensors are made at an angle (β) with respect to the base plate, wherein the angle (β) should not be equal to 90 °. By this inclination relative to the base plate is achieved that the differences in the characteristic curves of the sensors in one quadrant are very different and only slightly different in the other quadrant. The resolution of the angle information (α) is thereby significantly improved.

Für Messungen in einem Quadranten und bei vernachlässigbarer Vertikalbeschleunigung sind zwei Sensoren, deren Abstützungen für eine der Beschleunigungsformen (dynamisch oder statisch) gleiche und für die andere Beschleunigungsform eine unterschiedliche Reaktionscharakteristik aufweisen, auf der Grundplatte angeordnet.For measurements in one quadrant and with negligible vertical acceleration two sensors whose supports for one of the acceleration forms (dynamic or static) have the same and for the other form of acceleration a different reaction characteristic, arranged on the base plate.

Für allgemeine Beschleunigungsmessungen in zwei Quadranten sind in einer oder parallelen Ebenen (Sensorebenen) vier Sensoren mit Masseelementen jeweils auf Abstützungen angeordnet, wobei jeweils zwei Sensoren ein Paar bilden, deren Abstützungen für eine der Beschleunigungsformen (dynamisch oder statisch) gleiche und für die andere Beschleunigungsform eine unterschiedliche Reaktionscharakteristik aufweisen.For general acceleration measurements in two quadrants, four sensors with mass elements are arranged on supports in one or parallel planes (sensor planes), whereby two sensors form a pair, whose supports are identical for one of the acceleration forms (dynamic or static) and one for the other acceleration form have different reaction characteristics.

Die Paare werden bevorzugt zueinander spiegelsymmetrisch bezogen auf die Grundplatte angeordnet.The pairs are preferably arranged with mirror symmetry relative to the base plate.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist auch vorgesehen, dass anstelle von vier Sensoren mit Masseelementen drei Sensoren Anwendung finden. Ein Sensor übernimmt bei dieser Ausführung eine Doppelfunktion, indem er mit dem jeweils anderen Sensor ein Paar für die messtechnische Auswertung bildet.In an advantageous further development, it is also provided that three sensors are used instead of four sensors with mass elements. A sensor takes on a double function in this embodiment by forming a pair for the metrological evaluation with the respective other sensor.

Die Sensoren für die Messung in einem und/oder mehr Quadranten werden bevorzugt in Sensorblöcken angeordnet.The sensors for the measurement in one and / or more quadrants are preferably arranged in sensor blocks.

Die messtechnische Verarbeitung der gemessenen Größen zur Bestimmung der Beschleunigungskomponenten beruht auf einer Eliminierung von Beschleunigungsanteilen durch mathematische Verarbeitung der zeitgleich gemessenen Auslenkungen der Sensoren, nachfolgend mathematische Eliminierung genannt. Dies kann im einfachsten Fall durch Differenzbildung erfolgen, ist aber nicht darauf beschränkt.The metrological processing of the measured quantities for the determination of the acceleration components is based on the elimination of acceleration components by mathematical processing of the simultaneously measured deflections of the sensors, referred to below as mathematical elimination. This can be done in the simplest case by difference, but is not limited thereto.

Weisen die Sensoren z. B. Abweichungen im Winkel (β), in den Massengrößen etc. auf, kann es notwendig sein, gemessene Werte zu verstärken oder anderweitig zu bearbeiten, damit bei der jeweiligen Differenzbildung die für die Eliminierung vorgesehene Beschleunigungskomponente auch tatsächlich eliminiert wird.Do the sensors z. For example, if deviations in the angle (β), in the mass quantities, etc., it may be necessary to enhance measured values or otherwise processed, so that in the respective difference formation, the acceleration component provided for the elimination is actually eliminated.

Das Verfahren zur Bestimmung eines allgemeinen Bewegungsvorganges mit statischen und dynamischen Beschleunigungskomponenten mit mindestens drei Sensoren (bei vernachlässigbarer vertikaler Beschleunigung auch mit mindestens zwei Sensoren) jeweils mit Masseelementen, die auf mindestens einer Grundplatte jeweils mit einer elastischen Abstützung angeordnet sind und die in einer oder parallelen jeweils senkrecht zur Grundplatte befindlich Ebenen durch Beschleunigungskräfte auslenkbar sind, wobei die Abstützungen für eine der Beschleunigungsformen dynamisch oder statisch gleiche und für die andere Beschleunigungsform eine unterschiedliche Reaktionscharakteristik aufweisen, sieht vor, dass die Auslenkungen der Abstützungen oder äquivalente physikalische Größen an Messpunkten zeitgleich erfasst werden und eine mathematische Eliminierung der in diesen Messwerten enthaltenen Beschleunigungskomponenten erfolgt, derart, dass zunächst durch paarweise Verknüpfung von zwei Sensoren die Beschleunigungskräfte in Längsrichtung eliminiert werden und anschließend durch Verknüpfung der aus diesen Beschleunigungspaaren gewonnenen Werte die Vertikalbeschleunigung eliminiert wird, so dass als isolierte Größe die Gravitationsbeschleunigung verbleibt, in deren Kenntnis die Vertikalbeschleunigung und anschließend die Längsbeschleunigung rückermittelt werden.The method for determining a general movement process with static and dynamic acceleration components with at least three sensors (with negligible vertical acceleration also with at least two sensors) each with mass elements which are arranged on at least one base plate each with an elastic support and in one or parallel respectively Planes are deflectable by acceleration forces perpendicular to the base plate, the supports for one of the acceleration forms dynamically or statically have the same and for the other form of acceleration a different reaction characteristic, provides that the deflections of the supports or equivalent physical quantities are detected at measuring points at the same time and a mathematical elimination of the acceleration components contained in these measurements takes place, such that initially by pairing two sensors Be acceleration forces are eliminated in the longitudinal direction and then by combining the values obtained from these pairs of acceleration, the vertical acceleration is eliminated, so that as an isolated variable, the gravitational acceleration remains, in whose knowledge the vertical acceleration and then the longitudinal acceleration are detected back.

Bei vernachlässigbarer Vertikalbeschleunigung entfällt die zweite Eliminierung.Negligible vertical acceleration eliminates the second elimination.

Die Rückermittlung der Vertikal- und der Längsbeschleunigung muss für alle Sensoren zum gleichen Ergebnis für die parallele und die senkrecht zur Grundplatte gerichteten Beschleunigungen führen. Sollte dies nicht der Fall sein, kann durch Testalgorithmen eine iterative Annäherung erfolgen (Selbstkalibrierung). Mit anderen Worten, das System besitzt einen Selbstkontrollmechanismus hinsichtlich der korrekten Anordnung der Sensoren und deren Reaktionsnormierung auf eine Beschleunigungsart, vorzugsweise die Längsbeschleunigung.The retro-determination of the vertical and longitudinal acceleration must lead to the same result for all sensors for the parallel and the acceleration directed perpendicular to the base plate. If this is not the case, an iterative approach can be performed by test algorithms (self-calibration). In other words, the system has a self-control mechanism with regard to the correct arrangement of the sensors and their reaction normalization to an acceleration mode, preferably the longitudinal acceleration.

Erfindungsgemäße Vorrichtungen und Auswerteverfahren werden nachfolgend anhand mechanischer Modellausführungen und einer mikromechanischen Ausführung in Silizium beschrieben, wobei z. B. Aussagen zum Zusammenwirken und zur Optimierung, etwa im Interesse einer möglichst einfachen rechentechnischen Auswertung, nicht auf die jeweilige Ausführung beschränkt sind oder diese auf diese Ausführung einschränken.Inventive devices and evaluation methods are described below with reference to mechanical model designs and a micromechanical design in silicon, wherein z. B. statements on interaction and optimization, such as in the interest of the simplest possible computational evaluation, are not limited to the particular design or limit this to this version.

Es zeigen:Show it:

1 einen Sensorblock aus 4 Sensoren in einer Sensorebene, 1 a sensor block of 4 sensors in a sensor plane,

2 die Kennlinien für Beschleunigungen, 2 the characteristics for accelerations,

3 die mathematische Eliminierung von Beschleunigungskomponenten bei vier Sensoren, 3 the mathematical elimination of acceleration components in four sensors,

4 einen Sensorblock aus drei Sensoren, 4 a sensor block of three sensors,

5 die Kennlinien für die Beschleunigungen, 5 the characteristics for the accelerations,

6 die mathematische Eliminierung von Beschleunigungskomponenten bei drei Sensoren und 6 the mathematical elimination of acceleration components in three sensors and

7 eine Ausführung in Silizium. 7 an execution in silicon.

1 zeigt die Vorrichtung zur Bestimmung eines Bewegungsvorganges mit statischen und dynamischen Beschleunigungskomponenten auf hier einer zur Horizontalen 11 um den Winkel (α) geneigten Grundplatte 7 in einer mechanischen Ausführung mit vier Sensoren 1–4. 1 shows the device for determining a movement process with static and dynamic acceleration components on here one to the horizontal 11 around the angle (α) inclined base plate 7 in a mechanical version with four sensors 1 - 4 ,

Die mittels des Sensorblocks mit den Sensoren 1–4 ermittelbaren Beschleunigungsgrößen sind

– der Winkel (α) als Neigung des Sensorblocks, oder genauer, der Grundplatte 7 gegenüber der Horizontalen 11,
– die parallele Beschleunigung (PB) zur Grundplatte 7, auch als Längsbeschleunigung zu bezeichnen und
– die vertikale Beschleunigung (VB) zur Grundplatte 7.

The means of the sensor block with the sensors 1 - 4 can be determined acceleration variables

- The angle (α) as the inclination of the sensor block, or more precisely, the base plate 7 opposite the horizontal 11 .
- the parallel acceleration (PB) to the base plate 7 , also to be called longitudinal acceleration and
- The vertical acceleration (VB) to the base plate 7 ,

Jeder der vier Sensoren 1–4 weist ein Masseelement 5 oder 6 auf, die auf der Grundplatte 7 jeweils mit einer elastischen Abstützung 8, 9 angeordnet sind und die in einer senkrecht zur Grundplatte 7 befindlichen Ebene, der Sensorebene, durch Beschleunigungskräfte auslenkbar sind. Jeweils zwei Abstützungen sind gleich aber spiegelsymmetrisch angeordnet.Each of the four sensors 1 - 4 has a mass element 5 or 6 on that on the base plate 7 each with an elastic support 8th . 9 are arranged and in a perpendicular to the base plate 7 plane, the sensor plane, are deflected by acceleration forces. Each two supports are the same but arranged mirror-symmetrically.

Eine Schlüsselstellung für die universelle Funktionsweise der vorgeschlagenen Vorrichtung kommt den Abstützungen 8, 9 der Massenelemente 5, 6 zu. Diese Abstützungen 8, 9 der jeweils ein Paar bildenden Sensoren 1, 2 und 3, 4 müssen der Bedingung genügen, für eine der Beschleunigungsformen dynamisch oder statisch gleiche und für die andere Beschleunigungsform eine unterschiedliche Reaktionscharakteristik aufzuweisen.A key position for the universal operation of the proposed device comes the supports 8th . 9 the mass elements 5 . 6 to. These supports 8th . 9 each forming a pair of sensors 1 . 2 and 3 . 4 must satisfy the condition of having one or the same dynamically or statically the same for one of the acceleration forms and a different response characteristic for the other acceleration form.

Die dargestellten Ausführungen der Sensorpaare 1, 2 und 3, 4 erfüllen diese Bedingung, indem die Abstützung 8 ein Stab 8.1 oder ein Streifen 8.1 ist, wobei bei einem Streifen 8.1 dieser in der Streifenebene elastisch verformbar ist. Die Abstützung 9 wird durch einen abgewinkelten oder gebogenen Stab oder Streifen gebildet mit den Abschnitten 9.1, 9.2.The illustrated embodiments of the sensor pairs 1 . 2 and 3 . 4 Satisfy this condition by supporting it 8th a staff 8.1 or a strip 8.1 is, taking a strip 8.1 this is elastically deformable in the strip plane. The support 9 is formed by an angled or curved rod or strip with the sections 9.1 . 9.2 ,

Da das Auswerteverfahren auf einer mathematischen Eliminierung von Beschleunigungskomponenten z. B. durch eine Differenzbildung zwischen den zeitgleich gemessenen Messwerten für die Auslenkung oder einer anderen äquivalenten physikalischen Größe der Messpunkte 10 infolge der Wirkung von Beschleunigung beruht, ist es zweckmäßig, wo möglich, bauliche Übereinstimmung und optimierte Ausbildungen vorzusehen.Since the evaluation method based on a mathematical elimination of acceleration components z. B. by a difference between the measured simultaneously measured values for the deflection or other equivalent physical size of the measuring points 10 due to the effect of acceleration, it is appropriate, where possible, to provide structural conformity and optimized training.

In diesem Sinne ist in vorteilhaften Ausführungen vorgesehen, dass der Abschnitt 9.1 des Stabes oder Streifens der Abstützung 9 im Anfangsbereich von der Grundplatte 7 aus gesehen in der Form und der Verformbarkeit jeweils dem Stab oder Streifen 8.1 entspricht.In this sense, it is provided in advantageous embodiments that the section 9.1 the rod or strip of support 9 in the starting area of the base plate 7 seen in the form and the deformability in each case the rod or strip 8.1 equivalent.

Dazu gehört auch, dass der abgewinkelte Abschnitt 9 zum Abschnitt 9.1 einen Winkel von 90° einschließt. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die beiden Abschnitte 9.1, 9.2 eine unterschiedliche Länge aufweisen, vorzugsweise der Abschnitt 9.2 länger als der Abschnitt 9.1 ist.This also includes that the angled section 9 to the section 9.1 an angle of 90 °. Further, it is advantageous if the two sections 9.1 . 9.2 have a different length, preferably the section 9.2 longer than the section 9.1 is.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll anhand von 2 und 3 grundsätzlich erläutert werden.The inventive method is based on 2 and 3 basically explained.

2 zeigt einen halben Sensorblock mit den Kennlinien der Reaktionscharakteristiken der Sensoren 1 und 2, wobei die Kennlinien der Sensoren 3 und 4 spiegelgleich ausfallen, so dass auf eine gesonderte Darstellung verzichtet wurde. Oben sind die Sensoren 1 und 2 dargestellt und darunter die jeweiligen Gravitationsbeschleunigungskennlinien in Bezug auf das Ausgangssignal (AW), das am Messpunkt 10 gemessen wird und im folgenden durch mathematische Eliminierung von Beschleunigungskomponenten bearbeitet wird. 2 shows a half sensor block with the characteristics of the reaction characteristics of the sensors 1 and 2 , where the characteristics of the sensors 3 and 4 mirrored fail, so that was dispensed with a separate presentation. Above are the sensors 1 and 2 below and the respective gravitational acceleration characteristics with respect to the output signal (AW), that at the measuring point 10 is measured and subsequently processed by mathematical elimination of acceleration components.

Die Abstützungen 8, 9 der jeweils ein Paar bildenden Sensoren 1, 2 und 3, 4 müssen der Bedingung genügen, für eine der Beschleunigungsformen dynamisch oder statisch gleiche und für die andere Beschleunigungsform eine unterschiedliche Reaktionscharakteristik aufzuweisen.The supports 8th . 9 each forming a pair of sensors 1 . 2 and 3 . 4 must satisfy the condition of having one or the same dynamically or statically the same for one of the acceleration forms and a different response characteristic for the other acceleration form.

Dies wird bei den Sensorpaaren dadurch erreicht, dass die Abstützung 8 ein Stab 8.1 und die Abstützung 9 durch einen abgewinkelten Stab gebildet ist mit den Abschnitten 9.1, 9.2.This is achieved in the sensor pairs in that the support 8th a staff 8.1 and the support 9 formed by an angled rod is with the sections 9.1 . 9.2 ,

Die Sensoren weisen folgende Kennliniencharakteristika auf:
Der Kennlinienverlauf für statische Beschleunigung, also für unterschiedliche Positionswinkel des Sensorblockes gegenüber der horizontalen Ebene, ist bei Sensor 1 bzw. 4 durch die Änderung der Gravitationskraft senkrecht zur Stabebene gegeben. Es ergibt sich der in 2 dargestellte linke Kennlinienverlauf. Beim abgewinkelten Sensor 2 bzw. 3 ist dem Kennlinienverlauf von Sensor 1 bzw. 4 ein weiterer Anteil überlagert, welcher sich durch den als Hebel wirkenden abgewinkelten Abschnitt 9.2 ergibt. Dies zeigt der in 2 rechts dargestellte Kennlinienverlauf. Eine ausführliche Erläuterung erfolgt weiter unter 5 und 6.The sensors have the following characteristic curves:
The characteristic curve for static acceleration, ie for different position angles of the sensor block with respect to the horizontal plane, is at sensor 1 respectively. 4 given by the change of gravitational force perpendicular to the rod plane. It results in the 2 illustrated left characteristic curve. With the angled sensor 2 respectively. 3 is the characteristic curve of sensor 1 respectively. 4 superimposed on another portion, which is characterized by acting as a lever angled section 9.2 results. This shows the in 2 right characteristic curve. A detailed explanation will continue under 5 and 6 ,

Das Verfahren zur Bestimmung eines Bewegungsvorganges mit statischen und dynamischen Beschleunigungskomponenten bei dieser Anordnung mit vier Sensoren 1–4 mit Masseelementen 5, 6, die auf mindestens einer Grundplatte 7 jeweils mit einer elastischen Abstützung 8, 9 angeordnet sind und die in einer oder parallelen jeweils senkrecht zur Grundplatte 7 befindlich Ebenen durch Beschleunigungskräfte auslenkbar sind, wobei die Ebene oder die Ebenen mit allen Grundplatten 7 einen 90°-Winkel einschließen und wobei die Abstützungen 8, 9 für eine der Beschleunigungsformen dynamisch oder statisch gleiche und für die andere Beschleunigungsform eine unterschiedliche Reaktionscharakteristik aufweisen, wobei jeweils zwei Abstützungen gleich aber spiegelsymmetrisch angeordnet sind und die Auslenkungen der Abstützungen oder äquivalente physikalische Größen an Messpunkten 10 erfassbar und rechentechnisch verarbeitbar sind, sieht vor, dass die Auslenkung oder eine andere physikalische Größe mindestens eines Messpunktes 10 der jeweiligen Sensoren 1–4 unter Beschleunigungsbedingungen zeitgleich gemessen wird und die Messwerte einer mathematische Eliminierung – hier einer Differenzbildung – unterzogen werden, die mindestens umfasst: The method for determining a movement process with static and dynamic acceleration components in this arrangement with four sensors 1 - 4 with mass elements 5 . 6 on at least one base plate 7 each with an elastic support 8th . 9 are arranged and in one or parallel each perpendicular to the base plate 7 planes are deflectable by acceleration forces, with the plane or planes containing all base plates 7 include a 90 ° angle and the supports 8th . 9 for one of the acceleration forms have the same dynamic or static and for the other form of acceleration a different reaction characteristic, each two supports are arranged the same but mirror-symmetrical and the deflections of the supports or equivalent physical quantities at measuring points 10 can be detected and computationally processable, provides that the deflection or another physical size of at least one measuring point 10 the respective sensors 1 - 4 under acceleration conditions is measured at the same time and the measured values are subjected to a mathematical elimination - here a difference formation - which comprises at least:

1. Differenzbildung1. Difference formation

Die dynamische Beschleunigungskomponente, die parallel zur Grundplatte 7 gerichtet ist (Längsbeschleunigung), wird kompensiert, indem eine Differenzbildung der gemessenen Auslenkungswerte oder der äquivalenten physikalische Größen der Sensoren 1 und 2 als einem Paar und der spiegelgleich angeordneten Sensoren 3 und 4 als weiterem Paar erfolgt.The dynamic acceleration component, parallel to the base plate 7 is directed (longitudinal acceleration) is compensated by taking a difference of the measured deflection values or the equivalent physical sizes of the sensors 1 and 2 as a pair and the mirror-like arranged sensors 3 and 4 as a further pair.

Voraussetzung dafür ist, dass die Sensoren 1 bis 4 jeweils auf die gleiche Reaktion auf Längsbeschleunigung normiert sind. Voraussetzung für den Erhalt aussagefähiger Berechnungsergebnisse ist weiter, dass die Gravitationskennlinien der Sensoren 1 bis 4 in den beiden Quadranten voneinander abweichende Kennlinienverläufe aufweisen. Je stärker die Abweichung, desto geringer sind die Einflüsse resultierend aus Fertigungstoleranzen, Messfehlern bei der Messung der Auslenkung usw.Prerequisite is that the sensors 1 to 4 each normalized to the same reaction to longitudinal acceleration. The prerequisite for obtaining meaningful calculation results is further that the gravitational characteristics of the sensors 1 to 4 have in the two quadrants deviating characteristic curves. The greater the deviation, the lower are the influences resulting from manufacturing tolerances, measurement errors in the measurement of the deflection, etc.

Die in 2 dargestellten Sensoren 1 und 2 des ersten Sensorpaares erfüllen diese Bedingungen. Der gewählte Winkel β beträgt um die 30° und die Länge des Schenkels 9.2 entspricht etwa dem Dreifachen der Länge des Schenkels 9.1 und der Stababstützung 8.1.In the 2 illustrated sensors 1 and 2 of the first sensor pair meet these conditions. The selected angle β is about 30 ° and the length of the leg 9.2 is about three times the length of the thigh 9.1 and the bar support 8.1 ,

Während die Längsbeschleunigung auf den Sensor 1 nur in Form einer Schubbiegung wirkt, überlagern sich bei Sensor 2 Schubbiegung und Momentenbiegung.While the longitudinal acceleration on the sensor 1 only works in the form of a shear bend, overlap with sensor 2 Shear bending and moment bending.

Um bei Sensor 1 die gleiche Reaktion, d. h. Auslenkung, auf Längsbeschleunigung im Sensorausgangssignal zu erhalten wie bei Sensor 2 ist somit eine Verstärkung des Ausgangssignals um einen bestimmten Faktor notwendig.To sensor 1 the same reaction, ie deflection, to get longitudinal acceleration in the sensor output signal as in sensor 2 Thus, an amplification of the output signal by a certain factor is necessary.

Dies vorausgeschickt, sind in 2 die Kennlinien der Gravitation dargestellt, links für Sensor 1 und rechts für Sensor 2. Im Zuge der 1. Differenzbildung zwischen diesen Kennlinien ist die Längsbeschleunigung eliminiert, denn die gleiche Reaktion der beiden Sensoren 1 und 2 auf Längsbeschleunigung im Messpunkt 10 war Voraussetzung.That being said, are in 2 the characteristics of gravity shown, left for sensor 1 and right for sensor 2 , In the course of the 1st difference formation between these characteristics, the longitudinal acceleration is eliminated, because the same reaction of the two sensors 1 and 2 on longitudinal acceleration in the measuring point 10 was a requirement.

Die 3a und 3b zeigen den Differenzverlauf der Gravitationsverläufe der Sensoren nach der 1. Differenzbildung.The 3a and 3b show the difference course of the gravitational courses of the sensors after the 1st difference formation.

Die obere Kennlinie (3a) entspricht dabei der Differenzbildung zwischen den Sensoren 1 und 2 und die mittlere Kennlinie (3b) der Differenzbildung von den Sensoren 3, 4.The upper characteristic ( 3a ) corresponds to the difference between the sensors 1 and 2 and the mean characteristic ( 3b ) of subtraction from the sensors 3 . 4 ,

2. Differenzbildung2. Difference formation

Die vertikal zur Grundplatte 7 wirkende dynamische Beschleunigungskomponente wird kompensiert durch eine Differenzbildung zwischen den um die dynamische, parallel zur Grundplatte 7 gerichtete Beschleunigungskomponente bereinigten Werte der Sensorpaare 1, 2 und 3, 4, ebenfalls im einfachsten Fall durch Subtraktion oder wo notwendig durch eine Pegelanpassung der Messwerte vor der Differenzbildung, um tatsächlich den Messwertanteil der vertikalen dynamischen Beschleunigung zu eliminieren.The vertical to the base plate 7 acting dynamic acceleration component is compensated by a difference between the around the dynamic, parallel to the base plate 7 directed acceleration component adjusted values of the sensor pairs 1 . 2 and 3 . 4 also in the simplest case by subtraction or where necessary by a level adjustment of the measured values before the difference formation, in order to actually eliminate the measured value component of the vertical dynamic acceleration.

Durch das hier verwendete identische aber spiegelgleich angeordnete Sensorpaar 3, 4, deren Ausgangssignale bei der ersten Differenzbildung in gleicher Weise bearbeitet wurden wie beim Sensorpaar 1, 2, kann die Vertikalbeschleunigungskomponente durch Subtraktion erfolgen, da auf jeden Sensor die gleiche Beschleunigungskraft einwirkt, folglich auch in den Differenzverläufen nach der 1. Differenzbildung die gleichen Vertikalbeschleunigungsanteile enthalten sind.By the same but mirror-symmetrically arranged sensor pair used here 3 . 4 whose output signals were processed in the same way as for the pair of sensors during the first subtraction 1 . 2 , The vertical acceleration component can be carried out by subtraction, since the same acceleration force acts on each sensor, and consequently the same vertical acceleration components are also contained in the difference profiles after the 1st difference formation.

Bei einer Differenzbildung zwischen den Paaren 1, 2 und 3, 4 heben sich die vertikalen dynamischen Beschleunigungen zur Grundplatte 7, dargestellt in 3a und 3b, gegenseitig auf.At a difference between the pairs 1 . 2 and 3 . 4 the vertical dynamic accelerations lift to the base plate 7 represented in 3a and 3b , each other.

In die vorgenannten Differenzbildungen sind als Bestandteil der Messwerte der einzelnen Sensoren 1–4 auch die Anteile der statischen Beschleunigung als bisher unbekannte Größe enthalten. Nach den vorgenannten Eliminierungen bleibt dieser Wert als Differenzwert, dem ein bestimmter Winkel (α) zuzuordnen ist, übrig. In 3c ist der vollständige Kennlinienverlauf der Differenzwerte dargestellt.In the aforementioned differences are part of the measured values of the individual sensors 1 - 4 also contain the proportions of static acceleration as previously unknown size. After the aforementioned eliminations, this value remains as the difference value to which a certain angle (α) is to be assigned. In 3c the complete characteristic curve of the difference values is shown.

Durch diese Subtraktion wird zudem erreicht, dass wegen der Unsymmetrie der Gravitationskennlinien in den beiden Quadranten in einem Quadrant die Gravitationswerte (α) negativ und im anderen Quadranten positiv sind, d. h. eine eindeutige Zuordnung zwischen den Sensorausgangssignalen und Winkelwert in beiden Quadranten vorliegt. This subtraction also achieves that because of the asymmetry of the gravitational characteristics in the two quadrants in one quadrant, the gravitational values (α) are negative and positive in the other quadrant, ie there is a clear association between the sensor output signals and angle value in both quadrants.

Der so ermittelte Winkel (α) der Grundplatte 7 gegenüber der Horizontalen 11 wird zur Bestimmung der parallelen Beschleunigung (PB) zur Grundplatte 7 und der vertikalen Beschleunigung (VB) zur Grundplatte 7 genutzt.The thus determined angle (α) of the base plate 7 opposite the horizontal 11 is used to determine the parallel acceleration (PB) to the base plate 7 and the vertical acceleration (VB) to the base plate 7 used.

Ist die Bestimmung eines Bewegungsvorganges mit statischen und dynamischen Beschleunigungskomponenten vorgesehen, bei dem die vertikale Beschleunigung vernachlässigbar ist und wo nur ein Quadrant von Interesse ist, kann mit zwei Sensoren 1–2 gearbeitet werden, wobei die Sensoren 1, 2 wie vorab beschrieben angeordnet sind und die Abstützungen 8, 9 für eine der Beschleunigungsformen dynamisch oder statisch gleiche und für die andere Beschleunigungsform eine unterschiedliche Reaktionscharakteristik aufweisen.If the determination of a movement process with static and dynamic acceleration components is provided, where the vertical acceleration is negligible and where only one quadrant is of interest, two sensors can be used 1 - 2 be worked, with the sensors 1 . 2 arranged as described above and the supports 8th . 9 have dynamically or statically the same for one of the acceleration forms and a different reaction characteristic for the other acceleration form.

Die Auslenkung oder eine andere physikalische Größe mindestens eines Messpunktes 10 der Sensoren 1, 2 wird unter Beschleunigungsbedingungen, bei denen die Vertikalbeschleunigung vernachlässigbar ist, zeitgleich gemessen und die Messwerte werden einer Differenzbildung unterzogen die mindestens umfasst:
Die dynamische Beschleunigungskomponente, die parallel zur Grundplatte 7 gerichtet ist, wird kompensiert, indem eine Differenzbildung, im einfachsten Fall eine Subtraktion der gemessenen Auslenkungswerte oder der äquivalenten physikalische Größen der Sensoren 1 und 2 erfolgt.The deflection or other physical quantity of at least one measuring point 10 the sensors 1 . 2 is measured at the same time under acceleration conditions where the vertical acceleration is negligible, and the measured values are subtracted, which comprises at least:
The dynamic acceleration component, parallel to the base plate 7 is compensated by subtraction, in the simplest case a subtraction of the measured deflection values or the equivalent physical quantities of the sensors 1 and 2 he follows.

Die Differenzbildung zur Eliminierung der vertikalen Beschleunigung entfällt, da deren Vernachlässigung als Voraussetzung für diesen Bewegungsvorgang angenommen wurde.The subtraction to eliminate the vertical acceleration is omitted, as their neglect was assumed as a prerequisite for this movement process.

Auch hier ist die vorgenannte Differenzbildung als Bestandteil der Messwerte der einzelnen Sensoren 1–2 der Anteil der statischen Beschleunigung als bisher unbekannte Größe enthalten. Nach den vorgenannten Eliminierungen bleibt dieser Wert als Differenzwert, dem ein bestimmter Winkel (α) zuzuordnen ist, übrig.Again, the aforementioned difference formation is part of the measured values of the individual sensors 1 - 2 the proportion of static acceleration as previously unknown size included. After the aforementioned eliminations, this value remains as the difference value to which a certain angle (α) is to be assigned.

Der so ermittelte Winkel (α) der Grundplatte 7 gegenüber der Horizontalen 11 wird zur Bestimmung der parallelen Beschleunigung (PB) zur Grundplatte 7 genutzt, was rechentechnisch erfolgt.The thus determined angle (α) of the base plate 7 opposite the horizontal 11 is used to determine the parallel acceleration (PB) to the base plate 7 used, which is done computationally.

4 zeigt einen Sensorblock mit drei Sensoren 12–14 als eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorgenannten Ausführung mit vier Sensoren 1–4. 4 shows a sensor block with three sensors 12 - 14 as an advantageous embodiment of the aforementioned embodiment with four sensors 1 - 4 ,

Der Sensor 12 übernimmt bei dieser Anordnung eine Doppelfunktion. Er ist einmal Bestandteil des Sensorpaares 12, 13 und einmal Bestandteil des Sensorpaares 12, 14.The sensor 12 assumes with this arrangement a double function. He is once part of the sensor pair 12 . 13 and once part of the sensor pair 12 . 14 ,

Um auch hier das vorgenannte Prinzip der schrittweisen Eliminierung von Beschleunigungskomponenten als Bestandteil eines Messwertes durchführen zu können, ist in einer vorteilhaften Ausführung eine spezielle Anordnung der Abstützungen 8, 9 vorgenommen worden.In order to be able to carry out the aforementioned principle of the gradual elimination of acceleration components as part of a measured value, in an advantageous embodiment, a special arrangement of the supports 8th . 9 been made.

Ausdrücklich sei aber darauf hingewiesen, dass diese spezielle Ausführung das System nicht beschränkt. Vielmehr sind auch andere Längenverhältnisse und Winkel möglich.It should be emphasized, however, that this special design does not limit the system. Rather, other aspect ratios and angles are possible.

Für den Winkel β₂ zwischen der Abstützung 8.1 und der Grundplatte 7 des Sensors 13 ist hier ein Wert von 25° gewählt worden. Die Abstützung 8.1 des Sensors 14 ist dazu spiegelsymmetrisch angeordnet, und um den Winkel β₃ = –25° gegenüber der Grundplatte 7 geneigt. Die Neigung der Abstützung 9.1 des Sensors 12 weist einen Neigungswinkel zur Grundplatte 7 von β₁ auf, hier 60°.For the angle β ₂ between the support 8.1 and the base plate 7 of the sensor 13 Here, a value of 25 ° has been chosen. The support 8.1 of the sensor 14 is arranged mirror-symmetrically, and by the angle β ₃ = -25 ° relative to the base plate 7 inclined. The inclination of the support 9.1 of the sensor 12 has a tilt angle to the base plate 7 from β ₁ up, here 60 °.

Die Längen der Stababstützungen 8.1 der Sensoren 13 und 14 sind gleich der Länge des Abschnitt 9.1 vom Sensor 12, während die Länge 9.2 des Sensors 12 dem Dreifachen der Länge des Abschnittes 9.1 entspricht.The lengths of the bar supports 8.1 the sensors 13 and 14 are equal to the length of the section 9.1 from the sensor 12 while the length 9.2 of the sensor 12 three times the length of the section 9.1 equivalent.

Um bei Sensor 13 bzw. 14 die gleiche Reaktion, d. h. Auslenkung auf Längsbeschleunigung im Sensorausgangssignal wie bei Sensor 12 zu erhalten ist eine Verstärkung des Ausgangssignals um einen bestimmten Normierungsfaktor notwendig.To sensor 13 respectively. 14 the same reaction, ie deflection on longitudinal acceleration in the sensor output signal as in the sensor 12 To obtain an amplification of the output signal by a certain normalization factor is necessary.

Bei der hier dargestellten Ausführung berechnet sich dieser für die Längsbeschleunigung beispielsweise zu 5,6, wobei bei Sensor 12 zu berücksichtigen sind die Schubbiegung und die Momentenbiegung, während die Längsbeschleunigung auf die Sensoren 13 und 14 nur in Form einer Schubbiegung wirkt und noch dazu gleich ist.In the embodiment shown here, this is calculated for the longitudinal acceleration, for example, to 5.6, wherein at sensor 12 to consider are the shear bend and the moment bending, while the longitudinal acceleration on the sensors 13 and 14 only works in the form of a shear bend and is still the same.

5 zeigt beispielhaft die Gravitationskennlinien für einen Sensorblock mit den Sensoren 12 bis 14 gemäß 4. 5 shows by way of example the gravitational characteristics for a sensor block with the sensors 12 to 14 according to 4 ,

Die Gravitationskennlinie für elastisch abgestützte Massen hat einen sinusförmigen Verlauf, wie er in 5a und b dargestellt ist.The gravitational characteristic for elastically supported masses has a sinusoidal course, as in 5a and b is shown.

Bei einer bestimmten Anfangswinkellage, hier bei den Sensoren 13 und 14 mit den Neigungswinkeln β₁ und β₂ zur Grundplatte, verschiebt sich jeweils der Arbeitspunkt auf der Kennlinie um den entsprechenden Winkel 90° – β₁, hier 65°, und –(90° – β₂), hier –65° gegenüber den Bezugskoordinaten mit β = 90°. Die Arbeitsbereiche der Sensoren 13 und 14 sind mit S13 und S14 angegeben. Analoges gilt für Sensor 12 mit dem Arbeitsbereich S12.At a certain initial angle, here with the sensors 13 and 14 with the Inclination angles β ₁ and β ₂ to the base plate, shifts in each case the operating point on the curve by the corresponding angle 90 ° - β ₁ , here 65 °, and - (90 ° - β ₂ ), here -65 ° relative to the reference coordinates with β = 90 °. The working areas of the sensors 13 and 14 are indicated with S13 and S14. The same applies to sensor 12 with the work area S12.

In der 5a ist die resultierende Kennlinie des Sensors 12 unter dem Einfluss der Gravitation dargestellt. Diese setzt sich zusammen aus den Kennlinienverläufen der Momentenbiegekomponente (MBK) und der Schubbiegekomponente (SBK).In the 5a is the resulting characteristic of the sensor 12 shown under the influence of gravity. This consists of the characteristic curves of the torque bending component (MBK) and the shear bending component (SBK).

In 5b ist der nichtnormierte Kennlinienverlauf der Sensoren 13 und 14 unter dem Einfluss der Gravitation dargestellt.In 5b is the non-normalized characteristic curve of the sensors 13 and 14 shown under the influence of gravity.

In den 6 wird die schrittweise mathematische Eliminierung der einzelnen Beschleunigungskomponenten gezeigt.In the 6 the stepwise mathematical elimination of the individual acceleration components is shown.

Um bei Sensor 13 bzw. 14 die gleiche Reaktion, d. h. Auslenkung auf Längsbeschleunigung im Sensorausgangssignal wie bei Sensor 12 zu erhalten ist eine Verstärkung des Ausgangssignals um den oben angegebenen Normierungsfaktor notwendig. Nur dann führt die erste Differenzbildung zwischen den Auslenkungsmesswerten (Ausgangssignale AW) zu einer Eliminierung der Längsbeschleunigungskomponente.To sensor 13 respectively. 14 the same reaction, ie deflection on longitudinal acceleration in the sensor output signal as in the sensor 12 To obtain an amplification of the output signal by the above-mentioned normalization factor is necessary. Only then does the first difference formation between the deflection measured values (output signals AW) lead to an elimination of the longitudinal acceleration component.

In der 6a sind bezogen auf gleiche Arbeitsbereiche die Gravitationskennline des Sensors 12 und die normierte Kennlinie des Sensors 14, die durch Multiplikation mit dem Normierungsfaktor entstanden ist, dargestellt.In the 6a are related to the same work areas the gravitational characteristic of the sensor 12 and the normalized characteristic of the sensor 14 represented by multiplication by the normalization factor.

In der 6b sind bezogen auf gleiche Arbeitsbereiche die Gravitationskennline des Sensors 12 und die normierte Kennlinie des Sensors 13, die durch Multiplikation mit dem Normierungsfaktor entstanden ist, dargestellt.In the 6b are related to the same work areas the gravitational characteristic of the sensor 12 and the normalized characteristic of the sensor 13 represented by multiplication by the normalization factor.

Die Darstellungen lassen auch erkennen, dass die Voraussetzung für den Erhalt aussagefähiger Berechnungsergebnisse erfüllt ist, nämlich dass die Gravitationskennlinien der Sensoren in den beiden Quadranten voneinander abweichende Kennlinienverläufe aufweisen.The illustrations also show that the prerequisite for obtaining meaningful calculation results is fulfilled, namely that the gravitational characteristic curves of the sensors in the two quadrants have different characteristic curves.

Werden nun, wie verfahrensgemäß vorgesehen ist, in der 1. Differenzbildung jeweils die Kennlinienverläufe in den 6a und 6b voneinander subtrahiert, was dem Inhalt der jeweils schraffierten Flächen entspricht, erhält man als resultierende Zwischenkennlinien die in 6c und 6d dargestellten. Die 6c stellt die Kennlinie die Differenzbildung von Sensor 14 und Sensor 12 und die 6d die Differenzbildung der Sensoren 13 und 12 dar. Die Darstellung in 6d ist dabei bereits normiert worden auf eine gleiche Vertikalbeschleunigung wie die Kennlinie in 6c, so dass bei der 2. Differenzbildung die Vertikalbeschleunigung tatsächlich eliminierbar ist.Are now, as provided in accordance with the method, in the 1st difference formation in each case the characteristic curves in the 6a and 6b subtracted from each other, which corresponds to the content of the hatched areas, you get as resulting intermediate characteristics in 6c and 6d shown. The 6c the characteristic curve represents the subtraction of sensor 14 and sensor 12 and the 6d the difference of the sensors 13 and 12 dar. The representation in 6d has already been normalized to the same vertical acceleration as the characteristic in 6c , so that in the 2nd difference formation, the vertical acceleration is actually eliminated.

Da die Auslenkung von Sensor 14 und Sensor 12 bei Vertikalbeschleunigung in die gleiche Richtung verlaufen, ist deren Differenzbetrag gegenüber dem Differenzbetrag von Sensor 13 und Sensor 12, bei welchen die Auslenkungen entgegengesetzt sind, geringer, so dass das Differenzsignal von Sensor 14 und 12 angehoben oder das Differenzsignal von Sensor 13 und Sensor 12 abgesenkt werden muss, um auf gleiche Pegel zu kommen. Durch diese Normierung werden auch die Pegel der Differenzkennlinien angeglichen. Da die Reaktion auf Vertikalbeschleunigungen bei Sensor 14 und Sensor 13 wegen der Normierungsfaktoren hinsichtlich gleicher Längsbeschleunigung größer ist als die bei Sensor 12, werden die Vorzeichen der Differenzbildung durch diese Sensoren gegeben. Die Differenz von Sensor 14 und Sensor 12 ist daher negativ, die von Sensor 13 und Sensor 12 positiv, was bedeutet, dass bei der 2. Differenzbildung die Werte zu addieren sind, um die Vertikalbeschleunigung zu eliminieren.Because the deflection of sensor 14 and sensor 12 with vertical acceleration in the same direction, their difference is compared to the difference of the sensor 13 and sensor 12 , in which the deflections are opposite, lower, so that the difference signal from sensor 14 and 12 raised or the difference signal from sensor 13 and sensor 12 must be lowered in order to come to the same level. This standardization also adapts the levels of the differential characteristics. Since the reaction to vertical accelerations at sensor 14 and sensor 13 because of the normalization factors in terms of equal longitudinal acceleration is greater than that at sensor 12 , the signs of difference are given by these sensors. The difference of sensor 14 and sensor 12 is therefore negative, that of sensor 13 and sensor 12 positive, which means that in the second subtraction the values have to be added in order to eliminate the vertical acceleration.

6e zeigt das Ergebnis der 2. Differenzbildung, so dass einem gemessenen Sensorausgangssignal ein bestimmter Winkel (α) zuzuordnen ist. 6e shows the result of the second difference formation, so that a measured sensor output signal is assigned a certain angle (α).

Der so ermittelte Winkel (α) der Grundplatte 7 gegenüber der Horizontalen 11 wird zur Bestimmung der vertikalen (VB) und der parallelen (PB) Beschleunigung zur Grundplatte 7 genutzt, was rechentechnisch erfolgt.The thus determined angle (α) of the base plate 7 opposite the horizontal 11 is used to determine vertical (VB) and parallel (PB) acceleration to the base plate 7 used, which is done computationally.

Bei der in 4 dargestellten Sensorkonstellation lässt sich somit auch durch mathematische Verknüpfung die gewünschte Gravitationskennlinie erreichen, wobei geringfügige Pegelanpassungen zur Eliminierung der Längs- als auch die Vertikalbeschleunigung die Charakteristik der Gravitationskennlinie nicht beeinflussen.At the in 4 The sensor constellation shown can thus be achieved by mathematical linkage the desired gravitational characteristic, with slight level adjustments to eliminate the longitudinal and the vertical acceleration does not affect the characteristics of the gravitational characteristic.

7 zeigt eine erste Modellausführung für eine mikromechanische Ausführung mit 2 Sensoren. Die Anordnung der Sensoren 1, 2 ist als dreidimensionale Mikrostruktur in einem Trägermaterial ausgebildet mit Masseelementen 5, 6 und elastischen Abstützungen 8, 9, wobei als Trägermaterial vorzugsweise einkristallines Silizium (Si) oder Quarz oder Glas oder ein Lack eingesetzt ist. 7 shows a first model of execution for a micromechanical design 2 Sensors. The arrangement of the sensors 1 . 2 is designed as a three-dimensional microstructure in a carrier material with mass elements 5 . 6 and elastic supports 8th . 9 , wherein as the carrier material preferably monocrystalline silicon (Si) or quartz or glass or a lacquer is used.

Die Abstützung 8 der Masse 5 ist auch in der mikromechanischen Ausführung ein Stab 8.1 oder ein Streifen 8.1, wobei bei einem Streifen 8.1 dieser in der Streifenebene elastisch verformbar ist. Die Abstützung 9 der Masse 6 wird durch einen abgewinkelten oder gebogenen Stab oder Streifen gebildet mit den Abschnitten 9.1 und 9.2.The support 8th the crowd 5 is also in the micromechanical design a rod 8.1 or a strip 8.1 , where with a strip 8.1 this is elastically deformable in the strip plane. The support 9 the crowd 6 is formed by an angled or curved rod or strip with the sections 9.1 and 9.2 ,

Analog gilt dies bei der Anordnung von drei oder vier Sensoren wie oben beschrieben. Im Weiteren werden deshalb nur noch Sensoren erwähnt.Analogously, this applies to the arrangement of three or four sensors as described above. In the following, therefore, only sensors are mentioned.

In einer vorteilhaften Ausführung ist die dreidimensionale Mikrostruktur der Sensoren in einer Wanne des Trägermaterials ausgebildet, wobei Wannenwände eine Grundplatte 7 bilden.In an advantageous embodiment, the three-dimensional microstructure of the sensors is formed in a trough of the carrier material, wherein trough walls form a baseplate 7 form.

Ebenso kann die dreidimensionale Mikrostruktur der Sensoren in einem gemeinsamen Rahmen des Trägermaterials angeordnet sein oder in einem Rahmen für jeden Sensor oder für Sensoren, wobei eine oder zwei parallele Rahmenseiten jeweils die Grundplatte 7 bilden.Likewise, the three-dimensional microstructure of the sensors can be arranged in a common frame of the carrier material or in a frame for each sensor or for sensors, wherein one or two parallel frame sides in each case the base plate 7 form.

Weiter ist vorgesehen, dass die dreidimensionale Mikrostruktur der Sensoren gekapselt ausgeführt ist, vorzugsweise vakuumierbar. Das hat den Vorteil, dass messwertverfälschende Gaswiderstände ausschließbar sind.It is further provided that the three-dimensional microstructure of the sensors is executed encapsulated, preferably vacuumable. This has the advantage that reading-distorting gas resistors can be excluded.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist in das Trägermaterial neben den Sensoren auch die Elektronik zur Auswertung der Messergebnisse integriert.In a further advantageous embodiment, the electronics for evaluating the measurement results are integrated into the carrier material in addition to the sensors.

Die Herstellung der dreidimensionalen Mikrostruktur kann mittels herkömmlicher Verfahren wie das bulk micromachining, die LIGA-Technik, Prägen oder auch Elektroerodieren vorgenommen werden, ohne dass damit eine Beschränkung auf diese Verfahren vorgenommen sein soll.The preparation of the three-dimensional microstructure can be carried out by conventional methods such as bulk micromachining, the LIGA technique, embossing or electroerodizing, without being limited to these methods.

Für das Ausmessen werden bevorzugt die optische Detektion von Referenzpunkten, die kapazitive Auswertung z. B. durch Abstandsmessung zwischen Abstützungen und Festpunkten und resistive Auswerteverfahren mittels Piezotechnik oder Dehnmessstreifen genutzt.For the measurement, the optical detection of reference points, the capacitive evaluation z. B. by distance measurement between supports and fixed points and resistive evaluation using piezo technology or strain gauges used.

Mit der vorgeschlagenen Sensortechnik lassen sich Bewegungsvorgänge mit statischen und dynamischen Beschleunigungskomponente allgemeinster Art ohne Vernachlässigung von einzelnen Beschleunigungskomponenten analysieren. Durch die kostengünstige mikromechanische Ausführung unterliegt diese Sensortechnik keiner Einsatzbeschränkung. Sie wird nicht nur in der Industrie sondern als Massenprodukt auch bei Konsumgütern zu einer neuen Qualität führen.With the proposed sensor technology, motion processes with static and dynamic acceleration components of the most general type can be analyzed without neglecting individual acceleration components. Due to the low-cost micromechanical design, this sensor technology is subject to no use restriction. It will lead to a new quality not only in the industry but also as a mass product in consumer goods.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Sensorsensor
22: Sensorsensor
33: Sensorsensor
44: Sensorsensor
55: Masseelementmass element
66: Masseelementmass element
77: Grundplattebaseplate
88th: Abstützungsupport
8.18.1: StababstützungStaff support
99: Abstützungsupport
9.19.1: Abschnitt der Abstützung 9 Section of the support 9
9.29.2: Abschnitt der Abstützung 9 Section of the support 9
1010: Messpunktmeasuring point
1111: Horizontalehorizontal
1212: Sensorsensor
1313: Sensorsensor
1414: Sensorsensor
GG: Gravitationgravitation
AWAW: Ausgangssignaloutput
PBPB: parallel zur Grundplatte gerichtete Beschleunigungacceleration directed parallel to the base plate
VBVB: vertikal zur Grundplatte gerichtete Beschleunigungvertical acceleration towards the base plate
MBKMBK: MomentenbiegekomponenteMoment bending component
SBKSBK: SchubbiegekomponenteThrust bending component

Claims

Device for determining a movement process with static and dynamic acceleration components with at least two sensors ( 1 . 2 ) with mass elements ( 5 . 6 ) on at least one base plate ( 7 ) each with an elastic support ( 8th . 9 ) are arranged and which are deflectable in one or parallel planes by acceleration forces, wherein the plane or the planes with the at least one base plate ( 7 ) include a 90 ° angle and the supports ( 8th . 9 ) for one of the acceleration forms have the same dynamic or static and for the other form of acceleration a different reaction characteristic and the deflections of the supports or equivalent physical quantities at measuring points ( 10 ) are detectable and computationally processable.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the arrangement of the sensors ( 1 . 2 ) or ( 1 ) - ( 4 ) or ( 12 ) - ( 14 ) is formed as a three-dimensional microstructure in a carrier material with mass elements ( 5 . 6 ) and elastic supports ( 8th . 9 ), wherein as the carrier material preferably monocrystalline silicon (Si) or quartz or glass or a lacquer is set.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that in the case of several base plates ( 7 ) the base plates ( 7 ) in a measurement sensors to be included ( 1 - 4 ) or ( 12 - 14 ) are each arranged parallel to each other.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that for measurements in a quadrant and negligible vertical acceleration two sensors ( 1 . 2 ), on at least one base plate ( 7 ) are arranged, can be used.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that for general acceleration measurements in two quadrants in one or parallel planes four sensors ( 1 - 4 ) with mass elements ( 5 . 6 ) on supports ( 8th . 9 ) are arranged.

Apparatus according to claim 5, characterized in that in each case two supports ( 8th ) and ( 9 ) executed the same but mirror-symmetrical on a base plate ( 7 ) are arranged.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the support ( 8th ) in mechanical or micromechanical execution a rod ( 8.1 ) or a strip ( 8.1 ), whereby in the case of a strip ( 8.1 ) is elastically deformable in the strip plane and the support ( 9 ) is formed by an angled or bent rod or strip with the sections ( 9.1 . 9.2 ).

Device according to claim 7, characterized in that the section ( 9.1 ) of the bar or stripe of the support ( 9 ) in the initial area of the base plate ( 7 ) seen in the form and the deformability in each case the rod or strip ( 8.1 ) corresponds.

Device according to claim 7 or 8, characterized in that the support ( 8th ) and the section ( 9.1 ) of support ( 9 ) with the base plate ( 7 ) include an angle (β), where the angle β is <90.

Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the angled portion ( 9.2 ) to the section ( 9.1 ) includes an angle of 90 °.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in three sensors ( 12 . 13 . 14 ) with mass elements ( 5 . 6 ) on at least one base plate ( 7 ) each with an elastic support ( 8th . 9 ) are arranged the angle β ₂ between the support ( 8.1 ) and the base plate ( 7 ) of the sensor ( 13 ) while the support ( 8.1 ) of the sensor ( 14 ) by the angle β ₃ negative with respect to the base plate ( 7 ) and thus in a different direction than the support ( 8.1 ) of the sensor ( 13 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the section ( 9.1 ) of the sensors ( 2 . 3 . 12 ) is shorter than its section ( 9.2 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the three-dimensional microstructure of the sensors ( 1 . 2 ) or ( 1 ) - ( 4 ) or ( 12 ) - ( 14 ) is formed in a trough of the carrier material, wherein trough walls a base plate ( 7 ) form.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the three-dimensional microstructure of the sensors ( 1 . 2 ) or ( 1 ) - ( 4 ) or ( 12 ) - ( 14 ) is arranged in a common frame of the carrier material or in a frame for each sensor or for sensors, wherein parallel frame sides a base plate ( 7 ) form.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the three-dimensional microstructure of the sensors ( 1 . 2 ) or ( 1 ) - ( 4 ) or ( 12 ) - ( 14 ) is encapsulated, preferably vacuumable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the carrier material next to the sensors ( 1 . 2 ) or ( 1 ) - ( 4 ) or ( 12 ) - ( 14 ) the electronics for the evaluation of the measurement results is integrated.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensors ( 1 . 2 ) or the sensors ( 1 ) - ( 4 ) or the sensors ( 12 ) - ( 14 ) for measurement in one and / or several quadrants in sensor blocks ( 11 ) are arranged.

Method for determining a movement process with static and dynamic acceleration components having at least two sensors with mass elements, which are arranged on at least one base plate each with an elastic support and in one or parallel planes perpendicular to the base plate are deflected by acceleration forces, the supports for one of the acceleration forms dynamically or statically have the same and for the other form of acceleration a different reaction characteristic, characterized in that the deflections of the supports or equivalent physical quantities are detected at measuring points at the same time and a mathematical elimination of the acceleration components contained in these measurements takes place such that initially by pairwise mathematical Linkage of two sensors, the acceleration forces are eliminated in the longitudinal direction and then by mathematically combining the values obtained from these acceleration pairs, the vertical acceleration is eliminated, so that as an isolated size, the gravitational acceleration remains, in the knowledge of the vertical acceleration and then the longitudinal acceleration are detected back.

Method according to claim 18 for determining a movement process with static and dynamic acceleration components with four sensors ( 1 - 4 ) with mass elements ( 5 . 6 ) on at least one base plate ( 7 ) each with an elastic support ( 8th . 9 ) are arranged and in one or parallel to each perpendicular to the base plate ( 7 ) planes are deflectable by acceleration forces, the supports ( 8th . 9 ) for one of the acceleration forms dynamically or statically have the same and for the other form of acceleration a different reaction characteristic, each two supports are arranged equal but mirror-symmetrical and the deflections of the supports or equivalent physical quantities at measuring points ( 10 ) are detectable and computationally processable, with the following method steps: the deflection or another physical quantity of at least one measuring point ( 10 ) of the respective sensors ( 1 - 4 ) is measured simultaneously under acceleration conditions and the measured values are subjected to a mathematical elimination of acceleration components comprising at least - the dynamic acceleration component parallel to the base plate ( 7 ) is eliminated by mathematically linking the measured deflection values or the equivalent physical quantities of the sensors ( 1 ) and ( 2 ) as a pair and the mirror-like sensors ( 3 ) and ( 4 ) takes place as another pair, - the vertical to the base plate ( 7 ) acting acceleration component is eliminated by a mathematical link between the dynamic parallel to the base plate ( 7 ) accelerated component adjusted values of the sensor pairs ( 1 . 2 ) and ( 3 . 4 ), and the thus determined angle (α) of the base plate ( 7 ) in relation to the horizontal ( 11 ) is used to determine the parallel acceleration (PB) to the base plate ( 7 ) and the vertical acceleration (VB) to the base plate ( 7 ) used.

Method according to claim 18 for determining a movement process with static and dynamic acceleration components with two sensors ( 1 - 2 ) with mass elements ( 5 . 6 ), which are mounted on a base plate ( 7 ) each with an elastic support ( 8th . 9 ) are arranged and in one or parallel to each perpendicular to the base plate ( 7 ) planes are deflectable by acceleration forces, the supports ( 8th . 9 ) for one of the acceleration forms dynamically or statically have the same and for the other form of acceleration a different reaction characteristic, with the following method steps: the deflection or another physical quantity of at least one measuring point ( 10 ) of the sensors ( 1 . 2 ) is simultaneously measured under acceleration conditions where the vertical acceleration is negligible, and the measurements are subjected to a mathematical elimination of acceleration components comprising at least - the dynamic acceleration component parallel to the base plate ( 7 ) is compensated by mathematically linking the measured deflection values or the equivalent physical quantities of the sensors ( 1 ) and ( 2 ), and the thus determined angle (α) of the base plate ( 7 ) in relation to the horizontal ( 11 ) is used to determine the parallel acceleration (PB) to the base plate ( 7 ) used.

Method according to claim 18 for determining a movement process with static and dynamic acceleration components with three sensors ( 12 . 13 . 14 ) with mass elements ( 5 . 6 ) on at least one base plate ( 7 ) each with an elastic support ( 8th . 9 ) are arranged and which are deflectable in one or parallel planes by acceleration forces, wherein the plane or the planes with all base plates ( 7 ) include a 90 ° angle, with the following method steps: the deflection or another physical quantity of at least one measuring point ( 10 ) of the respective sensors ( 12 - 14 ) is measured simultaneously under acceleration conditions and the measured values are subjected to a mathematical elimination of acceleration components comprising at least - the dynamic acceleration component parallel to the base plate ( 7 ) is eliminated by mathematically linking the measured deflection values or the equivalent physical size of the sensors ( 12 ) and ( 14 ) as a further pair, - which is vertical to the base plate ( 7 ) acting acceleration component is eliminated by a mathematical link between the dynamic parallel to the base plate ( 7 ) accelerated component adjusted values of the sensor pairs ( 12 . 13 ) and ( 12 . 14 ), And the thus determined angle (α) of the base plate ( 7 ) in relation to the horizontal ( 11 ) is used to determine the parallel acceleration (PB) Base plate ( 7 ) and the vertical acceleration (VB) to the base plate ( 7 ) used.

A method according to claim 18 to 21, characterized in that a level adjustment is made such that the characteristics of the gravitational characteristics are not affected, but the acceleration components can be eliminated.

Method according to one of claims 18 to 22, characterized in that in a mismatch of the recalculated values for the vertical and the longitudinal acceleration in sensors by means of test algorithms, an iterative approach for the purpose of calibration is performed.

Method according to one of Claims 18 to 23, characterized in that at least two sensor blocks are used to determine a movement process in the X-Y-Z coordinate system, their sensor planes being at an angle to one another, preferably of 90 °.