DE10332592A1 - Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung - Google Patents

Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE10332592A1
DE10332592A1 DE10332592A DE10332592A DE10332592A1 DE 10332592 A1 DE10332592 A1 DE 10332592A1 DE 10332592 A DE10332592 A DE 10332592A DE 10332592 A DE10332592 A DE 10332592A DE 10332592 A1 DE10332592 A1 DE 10332592A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transponder
telemetry device
based microwave
microwave
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10332592A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10332592B4 (de
Inventor
Rick Portland Campbell
Doug Hastings Brumm
Glen Houghton Barna
Carl Houghton Anderson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Michigan Technological University
University of Michigan
Original Assignee
Michigan Technological University
University of Michigan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Michigan Technological University, University of Michigan filed Critical Michigan Technological University
Publication of DE10332592A1 publication Critical patent/DE10332592A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10332592B4 publication Critical patent/DE10332592B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/04Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/006Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of the effect of a material on microwaves or longer electromagnetic waves, e.g. measuring temperature via microwaves emitted by the object
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Eine Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung für eine sich bewegende Maschinenanordnung umfasst einen Mikrowellensender, der außerhalb der sich bewegenden Maschinenanordnung angeordnet ist, um eine Kammer der sich bewegenden Maschineanordnung mit Mikrowellenenergie zu füllen. Die Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung umfasst weiterhin einen Transponder, der innerhalb der sich bewegenden Maschinenanordnung angeordnet ist, um eine Bedingung eines Teils der sich bewegenden Maschinenanordnung zu messen und ein moduliertes Mikrowellensignal auszugeben, das Informationen zu der Bedingung enthält. Die Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung umfasst weiterhin einen Empfänger, der außerhalb der sich bewegenden Maschinenanordnung angeordnet ist, um die modulierte und die kontinuierliche Signalkomponente des Signals zu trennen und Informationen aus der modulierten Komponente zu extrahieren.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Mikrowellen-Telemetrie und insbesondere eine Transponderbasierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung zum Feststellen von Bedingungen in oder an einer Maschinenanordnung.
  • Es ist bekannt, Bedingungen in einer Maschine wie etwa in einem Verbrennungsmotor oder einem Drehmomentwandler für ein Kraftfahrzeug festzustellen. Gewöhnlich umfasst der Motor einen Motorblock mit einer Vielzahl von Zylindern und sich hin und her bewegenden Kolben, die in den Zylindern angeordnet sind. Die Kolben werden durch eine Kurbelwelle über Verbindungsstangen hin- und herbewegt.
  • Es ist vorteilhaft, Bedingungen wie Temperatur, Druck, Spannung, Beschleunigung, Nähe, Geschwindigkeit usw. innerhalb einer Maschinenanordnung wie etwa in einem Verbrennungsmotor festzustellen. Es ist jedoch schwierig, die Bedingungen von beweglichen Teilen und aus eingeschlossenen Bereichen des Motors als zuverlässiges und nutzbares Signal auf kosteneffiziente Weise zu erhalten. Zum Beispiel wurde vorgeschlagen, Signale aus dem Motor unter Verwendung von Gleitringen und/oder mechanischen Verbindungen zu erhalten. Dies bringt jedoch eine Anzahl von inhärenten Nachteilen mit sich. Gleitringe sind gegenüber einem elektrisches Rauschen empfindlich, wodurch die Zuverlässigkeit beeinträchtigt wird. Mechanische Verbindungen sind schwer zu installieren, erfordern umfangreiche Modifikationen am Motor und können nur einer beschränkten Geschwindigkeit, d.h. Umdrehungszahl des Motors pro Minute, ausgesetzt werden.
  • Es ist auch bekannt, eine Mikrowellen-Telemetrievorrichtung zum Feststellen von Bedingungen vorzusehen. Ein Beispiel einer derartigen Vorrichtung ist in dem US-Patent Nr. 5,555,457 an Campbell et al. angegeben, das hier unter Bezugnahme eingeschlossen ist. In diesem Patent umfasst eine Vorrichtung einen Sensor, um den internen Druck eines Drehmomentwandlers festzustellen und ein diesen Druck wiedergebendes elektrisches Signal zu erzeugen. Die Vorrichtung umfasst auch einen Mikrowellensender, der in dem Drehmomentwandler enthalten ist und das elektrische Signal zu einer Mikrowellenenergie umwandelt, die in das Innere des Drehmomentwandlers gestrahlt wird. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine stationäre Mikrowellen-Empfangsantenne, die zu dem Inneren des Drehmomentwandlers hin ausgerichtet ist, um die Mikrowellen zu empfangen und ein der Mikrowellenenergie entsprechendes elektrisches Signal an eine entfernte Empfangseinrichtung außerhalb des Drehmomentwandlers zu senden.
  • Es werden derzeit verschiedene Techniken verwendet, um die Temperatur eines Kolbens in einem Verbrennungsmotor zu messen. Zum Beispiel sendet eine Infrarot-Telemetrie Informationen „innerhalb einer Sichtlinie" als Infrarotlichtimpulse von den Pfaden zu einem stationären Photodetektor, der auf der Kurbelwelle des Motors angebracht ist. Ein weiteres Beispiel ist das Kontaktpunktverfahren, das einen kontinuierlichen elektrischen Gleitkontakt zwischen dem Kolben und dem stationären Kontakt auf dem Motorblock aufrechterhält. Ein weiteres Beispiel ist das Induktionsspulenverfahren, das Information nur an der höchsten und niedrigsten Position des Kolbenwegs sendet, wenn eine sich bewegende sekundäre Spule im System mit einer stationären primären Spule im Motor gekoppelt wird. Ein weiteres Beispiel ist eine „L-Link"- oder „Grasshopper"-Verbindung, die dafür ausgebildet ist, den Kabelbaum zu unterstützen, der Informationen von dem Kolben zur. Außenseite des Motors leitet. Ein weiteres Beispiel ist eine Hochfrequenz-Telemetrie, die Informationen von dem Kolben mittels eines am Kolben befestigten Hochfrequenzsenders überträgt, wobei dieser Hochfrequenzsender Wellen zu einer Antenne in der Kurbelwelle des Motors sendet. Ein weiteres Beispiel sind sogenannte „templugs", d.h. kleine und mit einem Gewindeversehene Stöpsel aus einer Stahllegierung, die mit einer speziellen Hitzebehandlung behandelt wurden. Wenn die Stöpsel höheren Temperaturen ausgesetzt werden, werden sie einem Glühhärtungsprozess unterworfen, wobei dann die Härte der Stöpsel gemessen wird, um zu bestimmen, welcher Temperatur sie ausgesetzt wurden.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung zum Feststellen von Bedingungen in oder an einer sich bewegenden Maschinenanordnung anzugeben.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung zum Feststellen von Temperatur, Druck, Spannung, Beschleunigung, Nähe, Geschwindigkeit usw. in oder an einer sich bewegenden Maschinenanordnung wie etwa einem Kolben in einem Verbrennungsmotor oder einem Blattelement in einem Drehmomentwandler anzugeben.
  • Um die vorstehend genannten Aufgaben zu lösen, gibt die vorliegende Erfindung eine Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung für eine sich bewegende Maschinenanordnung an. Die Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung umfasst einen Mikrowellensender, der außerhalb der sich bewegenden Maschinenteile angeordnet ist, um eine Kammer der sich bewegenden Maschinenanordnung mit Mikrowellenenergie zu füllen. Die Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung umfasst auch einen Transponder, der innerhalb der sich bewegenden Maschinenanordnung angeordnet ist, um eine festgestellte Bedingung eines Teils der sich bewegenden Maschinenanordnung zu messen und ein moduliertes Mikrowellensignal auszugeben, das Informationen zu der festgestellten Bedingung enthält. Die Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung umfasst weiterhin einen Empfänger, der außerhalb der sich bewegenden Maschinenanordnung angeordnet ist, um die modulierte und kontinuierliche Signalkomponente des Signals zu trennen und Informationen aus der modulierten Komponente zu extrahieren.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass eine Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung für eine sich bewegende Maschinenanordnung wie etwa einen Verbrennungsmotor angegeben wird. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Transponderbasierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung eine kleinere Packungsgröße aufweist und nicht auf eine „Sichtlinie" beschränkt ist, was mehr Freiheit für die Platzierung des Senders und des Empfängers gestattet. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Transponderbasierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung eine elektromagnetische Frequenz verwendet, die relativ unbeeinflusst von andren Störungen in dem Motor ist und tatsächlich durch Reflexionen innerhalb der Grenzen einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verstärkt wird. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung einen niedrigen Stromverbrauch hat, keine Drähte benötigt, einfach zu installieren ist, kontinuierliche Datenübertragungen unterstützt und eine sehr geringe Dämpfung durch das Motoröl in einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors erfährt. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Transponderbasierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung einen Transponder umfasst, der kleiner als herkömmliche Sender ist und einen wesentlich niedrigeren Stromverbrauch aufweist.
  • Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
  • 1 ist eine Teilansicht einer Transponder-basierten Mikrowellen-Telemetrievorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die in einer Betriebsbeziehung mit einer sich bewegenden Maschinenanordnung wie etwa einem Verbrennungsmotor gezeigt ist.
  • 2A ist ein Blockdiagramm eines Transponders der Transponder-basierten Mikrowellen-Telemetrievorrichtung von 1.
  • 2B ist ein Schaltungsschema eines Transponders der Transponder-basierten Mikrowellen-Telemetrievorrichtung von 1.
  • 3 ist ein Blockdiagramm der Transponder-basierten Mikrowellen-Telemetrievorrichtung von 1.
  • 4 ist ein Kurvendiagramm der Spannung in Bezug auf die Zeit für die Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung von 1.
  • 5 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung der Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung von 1.
  • Mit Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1 wird im Folgenden eine Ausführungsform einer Transponderbasierten Mikrowellen-Telemetrievorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Betriebsbeziehung zu einer sich bewegenden Maschinenanordnung wie etwa einem Verbrennungsmotor gezeigt, der allgemein durch das Bezugszeichen 12 angegeben wird. Der Verbrennungsmotor 12 umfasst einen Motorblock oder eine Kurbelwelle 14 mit wenigstens einem Zylinder 16. Der Verbrennungsmotor 12 umfasst auch einen Kolben 18, der beweglich in dem Zylinder 16 angeordnet ist. Der Verbrennungsmotor 12 umfasst eine Verbindungsstange 20, deren eines Ende mittels einer geeigneten Einrichtung wie etwa einem Zapfen 22 schwenkbar mit dem Kolben 18 verbunden ist. Der Verbrennungsmotor 12 umfasst auch eine drehbare Kurbelwelle 24, die mittels einer geeigneten Einrichtung wie etwa einem Zapfen 26 mit dem Ende der Verbindungsstange 20 verbunden ist. Der Verbrennungsmotor 12 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter herkömmlicher Verbrennungsmotor.
  • Die Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung 10 umfasst einen Transponder 28, der mittels einer geeigneten Einrichtung mit dem Kolben 18 oder der Verbindungsstange 20 verbunden ist. Der Transponder 28 misst eine Bedingung wie etwa die Temperatur des Kolbens 18 in dem Verbrennungsmotor 12 und moduliert das von einem weiter unten beschriebenen Sendeempfänger 32 empfangene Signal, um ein Signal zu erzeugen, das Informationen zu der Bedingung enthält, indem die Streueffizienz der Transponderantenne variiert wird. Dabei ist zu beachten, dass es sich bei der Bedingung um Temperatur, Druck, Spannung, Beschleunigung, Nähe, Geschwindigkeit usw. handeln kann. Es ist weiterhin zu beachten, dass die Ausführungsform in Bezug auf den Verbrennungsmotor 12 gezeigt ist, wobei die Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung 10 jedoch auch verwendet werden kann, um Bedingungen in oder an einer anderen sich bewegenden Maschinenanordnung wie etwa einem Drehmomentwandler festzustellen. Weiterhin ist zu beachten, dass der Transponder 28 an einer beliebigen, ausreichenden Raum gewährenden Position angebracht werden kann und derart gepackt werden kann, dass er Belastungen wie Stößen, Vibrationen oder Temperaturen standhält.
  • Die Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung 10 umfasst weiterhin eine Empfangsantenne 30, deren eines Ende sich durch die Kurbelwelle 14 erstreckt, um das modulierte Mikrowellensignal von dem Transponder 28 zu empfangen. Die Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung 10 umfasst einen Sendeempfänger 32, der mit dem anderen Ende der Empfangsantenne 30 verbunden ist. Der Sendeempfänger 32 ist vom Mikrowellentyp und kann das modulierte Signal empfangen und Mikrowellenenergie senden. Die Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung 10 umfasst weiterhin eine Sendeantenne 34, deren eines Ende mit dem Sendeempfänger 32 verbunden ist und deren anderes Endes sich durch die Kurbelwelle 14 erstreckt, um die Kurbelwelle 14 des Verbrennungsmotors 12 mit Mikrowellenenergie aus dem Sendeempfänger 32 zu füllen. Dabei ist zu beachten, dass temperaturempfindliche Thermistoren (nicht gezeigt) in dem Kolben 18 verwendet werden, um die Temperatur des Kolbens 18 festzustellen. Die Thermistoren sind mittels einer geeigneten Einrichtung wie etwa Drähten (nicht gezeigt) mit dem Transponder 28 verbunden.
  • Wie in 2A gezeigt, weist der Transponder 28 vier spezifische Teile auf. Der Transponder 28 umfasst einen Schalter 28a, eine Informationssammelschaltung 28b, eine Antenne 28c und eine Stromquelle 28d, die einen Gleichstrom oder Induktionsstrom zuführt. Der Schalter 28a schaltet die Antenne 28c mit einer Frequenz EIN bzw. AUS, die durch die Informationssammelschaltung 28b bestimmt wird. Es ist zu beachten, dass das EIN- bzw. AUS-Schalten der Antennenamplitude die gestreute Komponente der eingehenden Mikrowellenenergie oder des Trägers von dem Sendeempfänger 32 moduliert. Dabei ist zu beachten, dass dies durch das Schalten der Antenne zwischen resonanten (mit hoher Signalausgabe) und nicht-resonanten (mit niedriger Signalausgabe) Bedingungen bewerkstelligt wird.
  • 2B zeigt ein Schaltungsschema des Transponders 28. Der Transponder 28 umfasst einen Timer-Chip 36 wie zum Beispiel einen LM555CN-Typ oder einen AD537 Spannung-zu- Frequenz-Wandler und eine Diode 38 wie zum Beispiel eine HP5082-2835 Schottky-Diode, die als Schalter 28a dient. Der Transponder 28 umfasst auch eine Stromquelle 28d wie etwa eine 9V-Batterie 40 und einen ersten Widerstand 42, der mit einer Seite der Diode 38 verbunden ist: Der erste Widerstand 42 ist auch mit dem Timer-Chip 36 verbunden und weist einen vorbestimmten Widerstand von etwa 1 kΩ auf. Der Transponder 28 umfasst einen zweiten Widerstand 44, der mit der anderen Seite der Diode 38 und dem Timer-Chip 36 verbunden ist. Der zweite Wiederstand 44 weist einen vorbestimmten Wiederstand von etwa 1 kΩ auf. Der Transponder 28 kann andere elektrische Komponenten umfasst, die elektrisch mit dem Timer-Chip 36 verbunden sind: etwa einen Kondensator 46 mit einer vorbestimmten Kapazität von 10 nF, einen dritten Widerstand 48 mit einem vorbestimmten Widerstand von etwa 1 kΩ und einen vierten Widerstand 50 mit einem vorbestimmten Widerstand von 3,3 kΩ. Es ist zu beachten, dass diese Widerstände und der Kondensator 46 die Frequenz bestimmen, mit der die Diode schaltet. Es ist weiterhin zu beachten, dass einer der Widerstände ein Thermistor ist.
  • Der Timer-Chip 36 wird als Informationssammelschaltung 28b verwendet, welche die Diode 38 mit einer durch das festgestellte Signal bestimmten Rate EIN und AUS vorspannt.
  • Die Diode 38 erfordert eine vorbestimmte Spannung von etwa 0,5 V, bevor sie vollständig Strom leitet. Die Diodenamplitude moduliert den eingehenden Träger aus der Sendeantenne 34, und seine Drahtanschlüsse strahlen das AM-Signal zurück zu der Empfangsantenne 30. Die Signalentwicklung in der Zeit- und Frequenzdomäne für den Transponder 28 ist in 4 gezeigt. Dabei ist zu beachten, dass der Timer-Chip 36 entfernt werden kann und die Rechteckwellenausgabe aus der Informationssammelschaltung mit der Diode 38 verbunden werden kann. Es ist weiterhin zu beachten, dass diese Alternative auch gestattet, auf einen Thermistor zu verzichten.
  • 3 zeigt die Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung 10 diagrammatisch. Der Sendeempfänger 32 umfasst einen Signalerzeuger 32a zum Senden eines Signals mit 2 bis 26 Gigahertz (GHz), in der gezeigten Ausführungsform vorzugsweise 2,144199 GHz, und einen Empfänger 32b zum Empfangen eines Signals mit einer Frequenz von ungefähr 144 Megahertz (MHz) sowie zum Ausgeben eines Signals von ungefähr 1,0 KHz. Der Sendeempfänger 32 kann einen ersten Ringmischer 52 für einen ersten Kanal des Hochfrequenzsignals und einen zweiten Ringmischer 54 für einen zweiten Kanal des Hochfrequenzsignals umfassen. Die Mischer 52 und 54 können ein Hochfrequenzsignal von ungefähr 0 bis ungefähr 18 GHz empfangen. Der Sendeempfänger 32 kann einen Frequenzmultiplizierer 56 mit einem Ausgang zu den Mischern 52 und 54 umfassen, die eine Eingabe von dem Signalerzeuger 32a empfangen. Der Frequenzmultiplizierer 56 ist ein 20X-Frequenzmultiplizierer mit einem FLO von 2,0 GHz. Der Empfänger 32b empfängt die Ausgabe von den Mischern 52 und 54. Ein Spektralanalysierer 58 und ein Audioverstärker 60 können mit dem Ausgang des Empfängers und miteinander verbunden sein, um die Mikrowellen-Telemetrievorrichtung 10 zu analysieren. Der Spektralanalysierer 58 kann ein HP3585A mit einem Bereich von ungefähr 20 Hz bis ungefähr 40 MHz sein, und der Audioverstärker 60 kann ein Elektro-Voice-Modell EV 1282 sein.
  • Während des Betriebs sendet der Signalerzeuger des Sendeempfängers 32 eine sinusförmigen Mikrowellenfrequenzträger an den Transponder 28. Der Transponder 28 moduliert die Amplitude des Trägers mit der Rechteckwellenausgabe des Timer-Chips 36. Das AM-Signal wurde zu zwei Empfangsantennen 30 gestrahlt, die jeweils mit ihren eigenen Mischern 52,54 verbunden waren. Eine lokale Oszillatoreingabe für beide Mischer 52, 54 wurde erzeugt, indem eine stabile Hochfrequenzreferenz von dem Signalerzeuger 32a des Sendeempfängers 32 multipliziert wurde. Die Mischer 52, 54 subtrahierten die lokale Oszillationsfrequenz von der empfangenen Signalfrequenz. Die zwei resultierenden Hochfrequenzsignale wurden zu einem Empfänger 32b des Sendeempfängers 32 gesendet. Der Empfänger nahm dieselbe Frequenz-Abwärtswandlungsoperation nochmals vor. Diesmal vom Hochfrequenzbereich zum hörbaren Bereich (20 Hz bis 20 kHz). Der einzige Unterschied bestand darin, dass die lokale Oszillatorfrequenz einstellbar war, sodass die resultierenden Audiosignale derart eingestellt werden konnten, dass sie in das durch einen Tiefpassfilter erzeugte „Frequenzfenster" fielen. Das Vorhandensein des AM-Signals wurde visuell durch den Spektralanalysierer 58 und den Audioverstärker 60 festgestellt.
  • Die Verifizierung des Betriebs des Transponders 28 wurde erfolgreich unter Verwendung des oben beschriebenen Aufbaus abgeschlossen. Das Vorhandensein der ungeradzahligen Oberschwingungen im oberen und unteren Seitenband des AM-Signals wurden bis zur neunten Harmonischen verifiziert. Durch eine Einstellung der lokalen Oszillationsfrequenz des Empfängers wurde das Spektrum des AM-Signals in der Frequenzdomäne nach vorne und nach hinten verschoben. Wenn eine der Spektralkomponenten des AM-Signals in das Frequenzfenster des Tiefpassfilters fiel, konnte eine scharfe Spitze in dem Spektralanalysierer 58 beobachtet werden und war ein Ton aus dem Audioverstärker 60 hörbar. Wenn die 9V-Batterie 40 des Transponders getrennt wurde, verschwanden die Spitze und der Ton, außer wenn der Träger eingestellt war. Die Spitze und der Ton verschwanden in diesem Fall nicht, weil der Träger weiterhin direkt von dem Signalerzeuger empfangen wurde. Durch Ausschalten des Signalerzeugers konnte dies verifiziert werden. Es ist zu beachten, dass die Ergebnisse dieses Tests auch erwiesen haben, dass der Transponder 28 eine Amplitudenmodulation unter einer Hochfrequenz-Recheckwellenimpulswellenform verwenden kann.
  • 5 zeigt diagrammatisch eine andere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung der Transponder-basierten Mikrowellen-Telemetrievorrichtung 10. Gleiche Teile werden durch entsprechende Bezugszeichen angegeben, die um einhundert (100) erhöht sind. In dieser Ausführungsform der Transponderbasierten Mikrowellen-Telemetrievorrichtung 110 umfasst der Sendeempfänger 132 einen Signalerzeuger 180 zum Senden eines Signals von 1,5 bis 26 Gigahertz (GHz) und einen Empfänger zum Empfangen eines Signals mit einer Frequenz von ungefähr 144 Megahertz (MHz) sowie zum Ausgaben eines Signals mit ungefähr 1,0 KHz. Der Sendeempfänger 132 kann einen Mischer 182 für das Hochfrequenzsignal umfassen. Der Mischer 180 kann ein Hochfrequenzsignal von ungefähr 1,5 bis ungefähr 26 GHz empfangen. Der Sendeempfänger 132 kann ein Filter 184 zum Empfangen einer Eingabe von dem Signalerzeuger sowie zum Filtern des empfangenen Signals umfassen. Der Sendeempfänger 132 kann einen Frequenz-zu-Spannungs-Wandler 186 umfassen, der die festgestellte Bedingung empfängt und eine Eingabe von dem Filter 184 empfängt. Dabei ist zu beachten, dass der Betrieb der Transponder-basierten Mikrowellen-Telemetrievorrichtung 110 dem Betrieb der Transponder-basierten Mikrowellen-Telemetrievorrichtung 10 ähnlich ist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde beispielhaft beschrieben. Dabei ist zu beachten, dass die verwendete Terminologie beschreibend und nicht beschränkend ist.
  • Es können viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung auf der Basis der vorstehenden Lehren vorgenommen werden, ohne dass dadurch der in den beigefügten Ansprüchen definierte Erfindungsumfang verlassen wird. Die vorliegende Erfindung kann in anderer Weise als in der hier beschriebenen spezifischen Weise realisiert werden.
  • Beschriftungen zu 2a
    • a: Gewünschte Information
    • 28b: Informationssammelschaltung
    • 28d: Gleichstromquelle
    • 28a: Schalter
    • 28c: Antenne
    • b: Trägersignal
    • c: Moduliertes Signal
  • Beschriftungen zu 3
    • 32: Signalerzeuger
    • a: Referenz
    • 52: Ringmischer
    • 56: 20X-Frequenzmultiplizierer
    • 54: Ringmischer
    • 40: 9V-Batterie
    • 32b: Empfänger
    • 58: Spektralanalysierer
    • 60: Audioverstärker Elektro-Voice Modell
    • CH: Kanal
  • Beschriftungen zu 4
    • a: Volt
    • b: Informationsammelschaltung + Schottky-Diode
    • c: Empfangener Träger
    • d: Transponder-Ausgabe
  • Beschriftungen zu 5
    • 132: Signalerzeuger
    • a: Nicht moduliert
    • b: Moduliert
    • 182: Mischer
    • c: Bedingung
    • 140: Batterie oder Induktion
    • 186: Frequenz-zu-Spannung-Wandler

Claims (20)

  1. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung für eine sich bewegende Maschinenanordnung mit: einem Mikrowellensender, der außerhalb der sich bewegenden Maschinenanordnung (12) angeordnet ist, um eine Kammer der sich bewegenden Maschinenanordnung (12) mit Mikrowellenenergie zu füllen, einem Transponder (28), der innerhalb der sich bewegenden Maschinenanordnung (12) angeordnet ist, um eine Bedingung eines Teils (18) der sich bewegenden Maschinenanordnung (12) zu messen und ein moduliertes Mikrowellensignal vorzusehen, das Informationen zu der Bedingung enthält, und einem Empfänger, der außerhalb der sich bewegenden Maschinenanordnung (12) angeordnet ist, um die modulierte und die kontinuierliche Signalkomponente des Signals zu trennen und Informationen aus der modulierten Komponente zu extrahieren.
  2. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (28) einen Schalter (28a) umfasst.
  3. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (28a) eine Diode (38) umfasst.
  4. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (28) eine Informationssammelschaltung (28b) umfasst, die elektrisch mit dem Schalter (28a) verbunden ist.
  5. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Informationssammelschaltung (28b) einen Timer- oder ein Oszillator-Chip (36) umfasst.
  6. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (28) eine Antenne (28c) umfasst, die elektrisch mit dem Schalter (28a) verbunden ist, um das modulierte Signal zu senden und die Mikrowellenenergie zu empfangen.
  7. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (28) eine Stromquelle (28d) umfasst, die elektrisch mit der Informationssammelschaltung (28b) verbunden ist.
  8. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sendeantenne (34) elektrisch mit dem Sender verbunden ist und sich in die sich bewegende Maschinenanordnung (12) erstreckt.
  9. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Empfangsantenne (30) elektrisch mit dem Sender verbunden ist und sich in die sich bewegende Maschinenanordnung (12) erstreckt.
  10. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender und der Empfänger eine einzige Einheit (32) sind.
  11. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit: einem Transponder (28), der innerhalb des Motors (12) angeordnet ist, um eine Bedingung eines Kolbens (18) in dem Motor (12) zu messen und ein moduliertes Mikrowellensignal vorzusehen, das Informationen zu der Bedingung enthält, und einem Sendeempfänger (32), der außerhalb des Motors (12) angeordnet ist, um die modulierte und die kontinuierliche Signalkomponente des Signals zu trennen und Informationen aus der modulierten Komponente zu extrahieren.
  12. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (28) einen Schalter (28a) umfasst.
  13. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (28a) eine Diode (38) umfasst.
  14. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (28) eine Informationssammelschaltung (28b) umfasst, die elektrisch mit dem Schalter (28a) verbunden ist.
  15. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Informationssammelschaltung (28b) einen Timer- oder Oszillator-Chip (36) umfasst.
  16. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (28) eine Antenne (28c) umfasst, die elektrisch mit dem Schalter (28a) verbunden ist, um das modulierte Signal zu senden und die Mikrowellenenergie zu empfangen.
  17. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Transponder (28) eine Gleichstromquelle (28d) umfasst, die elektrisch mit der Informationssammelschaltung (28b) verbunden ist.
  18. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sendeantenne (34) elektrisch mit dem Sendeempfänger (32) verbunden ist und sich in den Motor (12) erstreckt.
  19. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Empfangsantenne (30) elektrisch mit dem Sendeempfänger verbunden ist und sich in den Motor (12) erstreckt.
  20. Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit: einem Transponder (28), der innerhalb des Motors (12) angeordnet ist, um eine Bedingung eines Kolbens (18) in dem Motor (12) zu messen und ein moduliertes Mikrowellensignal vorzusehen, das Informationen zu der Bedingung enthält, wobei der Transponder (28) einen Schalter (28a), eine Informationssammelschaltung (28b), eine Antenne (28c) und eine Stromquelle (28d) umfasst, wobei der Schalter (28a) die Antenne (28c) mit einer Frequenz EIN und AUS schaltet, die durch die Informationssammelschaltung (28b) bestimmt wird, um die eingehende Mikrowellenenergie in der Amplitude zu modulieren, und einem Sendeempfänger (32), der außerhalb des Motors (12) angeordnet ist, um eine Kurbelwelle (14) des Motors (12) mit der Mikrowellenenergie zu füllen sowie um die modulierte und die kontinuierliche Signalkomponente des Signals zu trennen und Informationen aus der modulierten Komponente zu extrahieren.
DE10332592A 2002-07-29 2003-07-17 Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung Expired - Fee Related DE10332592B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/207,489 US6999000B2 (en) 2002-07-29 2002-07-29 Transponder-based microwave telemetry apparatus
US10/207489 2002-07-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10332592A1 true DE10332592A1 (de) 2004-02-26
DE10332592B4 DE10332592B4 (de) 2005-08-25

Family

ID=22770779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10332592A Expired - Fee Related DE10332592B4 (de) 2002-07-29 2003-07-17 Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6999000B2 (de)
DE (1) DE10332592B4 (de)
GB (1) GB2391319B (de)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060072580A (ko) * 2004-12-23 2006-06-28 현대자동차주식회사 피스톤 온도측정 장치 및 방법
SE0601035L (sv) * 2006-05-09 2007-11-10 Aba Sweden Ab Kopplingsanordning för gas- och vätskesystem
US8767514B2 (en) * 2007-12-03 2014-07-01 Kolo Technologies, Inc. Telemetric sensing using micromachined ultrasonic transducer
GB0821587D0 (en) * 2008-11-26 2008-12-31 Rolls Royce Plc Torque measurement
GB0821592D0 (en) * 2008-11-26 2008-12-31 Rolls Royce Plc Strain measurement of rotating components
GB0821588D0 (en) * 2008-11-26 2008-12-31 Rolls Royce Plc Strain measurement of rotating components
CN102879117B (zh) * 2012-10-25 2013-12-04 宁夏电力公司银川供电局 一种采用电场感应供电的隔离开关触头温度在线测量和无线传输装置
US8844341B2 (en) 2013-03-04 2014-09-30 Federal-Mogul Corporation Data collector for an internal engine component
CN104677514B (zh) * 2013-11-30 2017-12-15 中国科学院沈阳自动化研究所 一种电动机接线端子无线测温系统
US10225026B2 (en) 2016-06-27 2019-03-05 General Electric Company System for piston rod monitoring
US10200089B2 (en) 2017-06-07 2019-02-05 General Electric Company Sensor system and method

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3806905A (en) * 1971-09-08 1974-04-23 Sperry Rand Corp Transducer and condition monitor
US4075632A (en) * 1974-08-27 1978-02-21 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Interrogation, and detection system
US4444049A (en) * 1980-12-22 1984-04-24 Froude Consine Limited Engine testing apparatus and methods
US4908629A (en) * 1986-03-31 1990-03-13 Lo-Jack Corporation Apparatus for locating and/or tracking stolen or missing vehicles and the like
US4749992B1 (en) * 1986-07-03 1996-06-11 Total Energy Management Consul Utility monitoring and control system
US5106202A (en) * 1990-12-18 1992-04-21 Board Of Control Of Michigan Technological University Apparatus for measuring the temperature of a piston in an internal combustion engine
WO1993015417A1 (en) 1992-01-23 1993-08-05 Saab-Scania Combitech Aktiebolag Device for information transfer
US5550537A (en) * 1994-05-06 1996-08-27 Endress + Hauser, Inc. Apparatus and method for measuring mass flow rate of a moving medium
US5731754A (en) * 1994-06-03 1998-03-24 Computer Methods Corporation Transponder and sensor apparatus for sensing and transmitting vehicle tire parameter data
US5500065A (en) * 1994-06-03 1996-03-19 Bridgestone/Firestone, Inc. Method for embedding a monitoring device within a tire during manufacture
US5555457A (en) * 1995-04-28 1996-09-10 Board Of Control Of Michigan Technological University Microwave telemetry for sensing conditions in enclosed rotating and/or reciprocating machinery
KR100307995B1 (ko) 1996-05-29 2002-03-21 만골드 안톤 이동물체로부터의무선전송장치
US5825302A (en) * 1996-11-20 1998-10-20 Texas Instruments Incorporated System and method for transmitting data using reflected electromagnetic radiation
DE10006235C1 (de) 2000-02-11 2001-08-09 Siemens Ag Kurbeltriebsensor
DE10014076B4 (de) * 2000-03-22 2004-12-09 Nolex Ag Reifenluftdruck-Anzeigevorrichtung
DE10018621A1 (de) 2000-04-14 2001-10-31 Siemens Ag Fernmess-Vorrichtung und -Verfahren
US6278363B1 (en) * 2000-07-14 2001-08-21 Motorola, Inc Method and system for monitoring air pressure of tires on a vehicle
US6318068B1 (en) * 2001-01-10 2001-11-20 John B. Shaw Valve actuating mechanism for a piston engine

Also Published As

Publication number Publication date
US20040017299A1 (en) 2004-01-29
GB2391319A (en) 2004-02-04
US6999000B2 (en) 2006-02-14
DE10332592B4 (de) 2005-08-25
GB2391319B (en) 2006-02-15
GB0312140D0 (en) 2003-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69512657T2 (de) Verfahren zum überwachen von turbinenschaufelschwingungen mittels mikrowellen
DE69935908T2 (de) Sende-empfänger
EP0677752B1 (de) Sensorsystem
DE10332592A1 (de) Transponder-basierte Mikrowellen-Telemetrievorrichtung
DE10345565B4 (de) Impulsradarvorrichtung
DE3534853A1 (de) Verfahren zum betrieb eines ultraschallzerstaeubers zur fluessigkeitszerstaeubung
DE19623468A1 (de) Positionserfassungseinrichtung und Positionszeigeeinrichtung
DE2002012A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Melden von Hindernissen und zur Anzeige der Entfernung der Hindernisse
EP3146358B1 (de) Verfahren zur ortung und zur positionierung sowie ortungssystem, ladestation und ladesystem
DE69406262T2 (de) Auf Kolben montierter Generator, insbesondere für Telemetriesysteme
DE69405571T2 (de) Gepulster epr spektrometer und bilderzeuger niedriger frequenz
DE69423676T2 (de) Verfahren zur Überprüfung eines Thermoelements und Apparat zur Ermittlung einer offenen Schaltung
DE2819783A1 (de) Alarm-eindringsensor
DE69031985T2 (de) Hochgeschwindigkeits-telemetriesystem mit reflektierter impedanz für implantierbare vorrichtung
DE69935483T2 (de) Verarbeitungsverfahren mit einer besonderen wellenform für einen unsynchronisierten koherenten, breitbandigen bistatischen radarbetrieb
EP3997961B1 (de) Haushalts-mikrowellengerät mit modenvariationsvorrichtung
EP3357742A1 (de) Einrichtung zum erfassen von objekten insbesondere für ladesysteme
DE3302731A1 (de) Mikrowellenschranke
DE2240255A1 (de) Bewegungsdetektor auf dopplerfrequenzgrundlage
DE60201301T2 (de) Tragbare Einrichtung zu Messung und Analyse des umgebenden elektromagnetischen Feldes
DE2015319B2 (de) Elektronisches Überwachungssystem mit zwei Abfragesendern und einer die Schwebungsfrequenz bildenden Antworteinrichtung
DE10213845A1 (de) Anordnung zur elektrischen Energieversorgung eines Verbrauchers mittels einer zweigeteilten Übertragungsstrecke
DE4207627C2 (de) Hochauflösendes Pulsradar mit pseudo-statistischer Modulation
DE2805873A1 (de) Ultraschall-ueberwachungsanlage fuer bewegte objekte
DE102013011220A1 (de) Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung der Entfernung eines Objektes

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee