DE1213147B - Beschleunigungsmesser mit schwingenden Saiten - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIp

Deutsche Kl.: 42 ο-17

Nummer: 1213 147

Aktenzeichen: C 31042IX b/42 ο

Anmeldetag: 3. Oktober 1963

Auslegetag: 24. März 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen Beschleunigungsmesser mit schwingenden Saiten mit zwei gleichen Saitenabschnitten, die eine träge Masse tragen, wobei die Richtung dieser beiden Saitenabschnitte die Richtung der zu messenden Beschleunigung ist und die beiden Saitenabschnitte aus einem Leitermaterial bestehen und jeweils mit einem Wechselspannungsgenerator verbunden sind, der auf die Resonanzfrequenz des betreffenden Saitenabschnitts abgestimmt ist, und mit Differenzeinrichtungen zur Messung der Differenz der Resonanzfrequenzen der beiden Saitenabschnitte und damit der Beschleunigung.

Die linearen Beschleunigungsmesser mit schwingenden Saiten sind in der Technik allgemein bekannt. Ihre Wirkungsweise beruht darauf, daß die Resonanzfrequenz einer schwingenden Saite von der darauf ausgeübten Spannung abhängt.

Diese Spannung ändert sich unter der Einwirkung einer Reaktionskraft, welche von der Beschleunigung hervorgerufen wird, die auf den die Saite tragenden Rahmen einwirkt.

Bei einigen bekannten Beschleunigungsmessern trägt die schwingende Saite, die an beiden Enden von dem unter der Beschleunigungswirkung stehenden Rahmen gehalten wird, in ihrer Mitte eine Masse. Die Richtung der Saite entspricht der Richtung der zu messenden Beschleunigung. Unter der Einwirkung der zu messenden Beschleunigung vergrößert diese Masse infolge ihrer Trägheit die Spannung in dem einen Abschnitt der Saite, während sie die Spannung des anderen Abschnitts entsprechend verringert. Wenn die beiden Saitenabschnitte in Schwingung versetzt werden, kann man nach einem Differenzverfahren den Unterschied der Resonanzfrequenzen der beiden Saitenabschnitte und damit die Beschleunigung messen.

Im allgemeinen werden die Saiten durch elektromagnetische Mittel in Schwingung versetzt, welche die Anwendung von Permanentmagneten erfordern. Sie sind daher schwer und umfangreich.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Beschleunigungsmessers mit schwingender Saite, der einen kleineren Raumbedarf und ein geringeres Gewicht als die bekannten Anordnungen hat.

Bei einem Beschleunigungsmesser der eingangs angegebenen Art wird dies nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die träge Masse aus Permanentmagneten besteht, die axiale Luftspalte haben, durch welche sich die beiden Saitenabschnitte erstrecken.

Vorzugsweise weist die träge Masse einen magne-Beschleunigungsmesser mit schwingenden Saiten

Anmelder:

CSF-Compagnie

Generale de Telegraphie Sans FiI, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:
Raymond Mathey,
Jean Louis Vernet, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 5. Oktober 1962 (911423)

tisch neutralen Mittelabschnitt auf, der zwischen zwei gleiche Permanentmagnete eingefügt ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die träge Masse von einem Rahmen mit HiMe von zwei Scheiben getragen wird, die jeweils an den Enden der beiden halben Hohlzylinder angeordnet sind, und daß die beiden Scheiben eine so geringe Dicke haben, daß ihre Resonanzfrequenz in der Richtung der Beschleunigung klein gegen die Longitudinalresonanzfrequenz der Anordnung ist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beispielshalber erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines linearen Beschleunigungsmessers mit schwingender Saite nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Masse für einen Beschleunigungsmesser nach der Erfindung,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch die Masse bei dem Ausfuhrungsbeispiel von Fig. 2,

F i g. 4 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Masse,

F i g. 5 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel des Beschleunigungsmessers nach der Erfindung und

F i g. 6 die Darstellung eines Einzelteils der Anordnung von F i g. 5.

609 539/122

F i g. 1 zeigt einen zylindrischen hohlen Rahmen 1, der an beiden Enden durch dielektrische Wände 3 und 4 verschlossen ist. An diesen beiden Wänden sind die beiden Enden 5 bzw. 6 der schwingenden Saite befestigt. Diese besteht aus zwei gleichen Abschnitte 7 und 8, die an ihrem gemeinsamen Ende an eine Masse 9 angelötet sind, die aus einem nichtmagnetischen Material besteht. Diese Masse 9 ist fest mit zwei magnetischen Elementen 10 und 11 verbunden, welche in ihrem mittleren Teil einen Luftspalt 13 bzw. 14 enthalten, durch den sich der Saitenabschnitt 7 bzw. 8 erstreckt.

Die Masse 9 wird an dem Rahmen durch zwei senkrecht zu der schwingenden Saite verlaufende Drähte 15 und 16 gehalten.

Den Saitenabschnitten 7 und 8 wird in an sich bekannter Weise jeweils ein Wechselstrom von einer Quelle 17 bzw. 18 zugeführt, deren Frequenz veränderlich ist.

Die ganze Anordnung steht unter der Einwirkung einer Beschleunigung G, welche in Richtung des Pfeils verläuft.

Diese Anordnung arbeitet in folgender Weise, wenn angenommen wird, daß beim Fehlen jeder Beschleunigung die beiden Saitenabschnitte unter der gleichen Spannung F stehen:

Unter der Einwirkung der Beschleunigung g wird infolge der Trägheit der Anordnung 9, 10, 11 die Spannung des einen Saitenabschnittes 7 um den Wert ZP vergrößert^ während die Spannung des Saitenabschnittes 8 um den Wert — AF verringert wird.

Die von den Quellen 17 und 18 kommenden Wechselströme bewirken, daß die beiden Saitenabschnitte in den Luftspalten 13 und 14 mit der Frequenz ω_± bzw. ω₂ des betreffenden Wechselstroms schwingen.

Die Frequenzquellen 17 und 18 werden durch eine an sich bekannte Anordnung 19 so geregelt, daß sie jeweils auf der Resonanzfrequenz Z₁ bzw. /₂ des betreffenden Saitenabschnittes arbeiten.

Wenn keine Beschleunigung vorhanden ist, haben diese beiden Frequenzen den gleichen Wert /. Beim Vorhandensein einer Beschleunigung gilt:

45 f

Durch Messung von Z₁ und /g erhält man also Af und daraus die Beschleunigung G.

Die Erfindung ermöglicht also den Fortfall von feststehenden Permanentmagneten, wie sie bei den bisher bekannten Beschleunigungsmessern verwendet werden. Man erhält dadurch eine beträchtliche Verringerung des Gewichts.

Fig. 2 und 3 zeigen im Querschnitt bzw. im Längsschnitt ein erstes Ausfuhrungsbeispiel für die Teile9, 10, 11. Die beiden in Fig. 2 im Schnitt dargestellten Elemente 10 und 11 sind zwei gleiche Permanentmagnete. Sie haben die Form eines Hohl-Zylinders, in dessen Diametralebene sich die Polteile SN und S'N' erstrecken;

Der Saitenabsehnitt 7 erstreckt sich durch den Luftspalt 13 und der Saitenabsehnitt 8 durch den Luftspalt 14.

Infolge der Symmetrie der Anordnung wirkt die von der Beschleunigung G hervorgerufene Kraft F auf den Schwerpunkt der Masse ein, welcher dem Schwerpunkt der Gesamtanordnung 9, 10, 11 entspricht; Es entsteht daher kein kippendes Moment.

F i g. 4 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Masse 10. Sie enthält zwei halbzylindrische Elemente 101 und 102, die zwei PolteüeiV und S tragen, zwischen denen sich die Saite 7 erstreckt.

Die im Schnitt in F i g. 5 dargestellte Anordnung

9, 10, 11 ist so ausgeführt, daß der Gesamtschwerpunkt im Mittelpunkt der Masse 9 liegt.

Die Elemente 111 und 112 liegen symmetrisch zu den Elementen 101 und 102 in bezug auf den Mittelpunkt des Teils 9.

Die Anordnung 9, 10, 11 ist mit dem Rahmen 1 über zwei Scheibenil und 22 verbunden und mechanisch von diesem Rahmen entkoppelt. Diese Scheiben sind in F i g. 6 in Stirnansicht dargestellt und an den beiden Enden angeordnet.

Die beiden Scheiben sind dünn (0,1 mm) und bestehen aus einem Material, dessen fhermoelektrischer Koeffizient sehr klein ist, beispielsweise aus Elinvar. Die Dicke dieser Scheiben ist so klein, daß die Eigenschwingungsfrequenz in der Richtung <? klein gegen die Longitudinalschwingungsfrequenz des Geräts ist, damit eine mechanische Entkopplung erhalten wird, welche die Messung nicht beeinträchtigt.

Die Breite der Seheiben ist ausreichend groß, daß eine Torsionsschwingung um die empfindliche Achse des Geräts verhindert wird.

Die beschriebene Anordnung weist die folgenden Vorteile auf:

Die beiden Elementarmassen sind so gewählt, daß ein maximales Magnetfeld für ein minimales Gewicht und einen minimalen Raumbedarf erhalten wird.

Die Anordnung 9, 10, 11 ist mechanisch von dem Rahmen des Beschleunigungsmessers vollkommen entkoppelt.

Der Schwerpunkt der schwingenden Anordnung 9,

10, 11 liegt auf der empfindlichen Achse dieser Anordnung (Achse der Saitenabschnitte 7 und 8), wodurch das Auftreten von störenden Drehmomenten verhindert wird.

Die Meßempfindlichkeit ist gut. Es besteht keine Gefahr für falsche Informationen infolge des Vorhandenseins von Organen, welche die mechanische Entkopplung der schwingenden Anordnung von dem Rahmen bewirken.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Beschleunigungsmesser mit schwingenden Saiten mit zwei gleichen Saitenabschnitten, die eine träge Masse tragen, wobei die Richtung dieser beiden Saitenabschnitte die Richtung der zu messenden Beschleunigung ist und die beiden Saitenabschnitte aus einem Leitermaterial bestehen und jeweils nut einem Weehselspannungsgenerator verbunden sind, der auf die Resonanzfrequenz des betreffenden Saitenabschnitts abgestimmt ist, und mit Differenzeinrichtungen zur Messung der Differenz der Resonanzfrequenzen der beiden Saitenabschnitte und damit der Beschleunigung, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse aus Permanentmagneten besteht, die axiale Luftspalte haben, durch welche sich die beiden Saitenabschnitte erstrecken.

2. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse

einen magnetisch neutralen Mittelabschnitt aufweist, der zwischen zwei gleiche Permanentmagnete eingefügt ist.

3. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Magnete jeweils die Form von zwei halben Hohlzylindern haben.

4. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse von einem Rahmen mit Hilfe von zwei Scheiben ge- ίο tragen wird, die jeweils an den Enden der beiden halben Hohlzylinder angeordnet sind, und daß die beiden Scheiben eine so geringe Dicke haben, daß ihre Resonanzfrequenz in der Richtung der Beschleunigung klein gegen die Longitudinalresonanzfrequenz der Anordnung ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1097 718.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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