DE1523205A1 - Kraftkompensierter Beschleunigungs- und Schwingungsmesswandler - Google Patents

Kraftkompensierter Beschleunigungs- und Schwingungsmesswandler

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DE1523205A1
DE1523205A1 DE19661523205 DE1523205A DE1523205A1 DE 1523205 A1 DE1523205 A1 DE 1523205A1 DE 19661523205 DE19661523205 DE 19661523205 DE 1523205 A DE1523205 A DE 1523205A DE 1523205 A1 DE1523205 A1 DE 1523205A1
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acceleration
force
vibration transducer
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measuring
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Sonderagger Dipl-Masch- Conrad
Keller Dipl-Phys Hannes
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Kistler Instrumente AG
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Kistler Instrumente AG
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    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/09Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up
    • G01P15/0907Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up of the compression mode type

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

  • Kraftkompensierter Beschleunigungs- und Schwingungsmesswandler Beschleunigungs-Messwandler werden nicht nur zur Messung linearer Beschleunigungen sondern auch finir wechselnde Beschleunigungen wie Vibrationen oder Schwingungen eingesetzt.
  • Unter dem Begriff Beschleunigungs-Messwandler soll in dieser Schrift ein Messwandler für atatische wie dynamische, lineare wie wechselnde Beschleunigung verstanden werden.
  • Beim Bau von Beachleunigunge-Messwandlern wird der piezoelektrische Effekt angewendet. Solche Messwertwandler bestehen dann *us einer seismischen Masse, welche mittels bekannten Spannmitteln aber eine Anzahl von piezoelektrischen Scheiben gegen die Montageplattform gepresstwird. Wird das ganze System Beschleunig@ so bewirkt dit seismische Masse eine Kraft P = m # b auf die piezoelektrischen Kristalleinheiten aus, welche dadurch eine entsprechende elektrische Ladung Q erzeugen. AIs Piezokristalle können sowohl kera@@isch erzeugte da auch natürliche Kristalle wie Quarz. Seignettesalz etx. Verwendung finden.
  • Neben diesem hauptanwendungsfalle sind im Handel auch andere kraftempfindliche Messzellen, anstelle der piezoelektrischen anzutreffen, z. B. die piezoresistiven Dehnungsmessstre@@engeber kapazitiven oder induktiven Geber. S ie fallen ebenfalls in den Anwendungsbereich dieser Erfindung. Der Einfachheit halber wird die Erfindung anhand des piezoelektrischen Beschleunigungs-Messwandlera erltutert.
  • Eine hauptschwierigkeit solcher handelsüblicher Beschleunigungs-Messwandler besteht in der Tatsache, dame das zwischen Messe und Fundament angeordnett Kristellpaket nicht nur auf Kräfte, hervorgebracht durch Beschleunigungseinwirkung, sondern auch auf Kräfte, hervergebracht durch mechanische Krafteinwirkungen wie Vorspannungeänderungen, Gehäusekräfte etc. reagiert, wodurch solche Instrumente in vielen Fällen nicht die Beschleunigung des Systems messes, sondern eine Unzahl von Kraftwirkungen registrieren. FOr Anwendungsfälle, wo saw einwandfreie Trennung von Kräften, welche dureb B u solchen, welche durch andere Einwirkungen zustande kornmen, sind solex Messgeräte nicht verwendbar.
  • Diese Nachteilebestehender Accelere@@eter rühren in erster Linie von der Tatsache her, dass das Kristall-Masse System unter mechanische Vors gewetzt werden muss. Sobeld es möglich sein wird dieses System durch ein Löt- oder Schwelzsverfahren zu einer festgefögten Einheit zu verbinden, so dass das Kristallpaket nicht nur Druck, -gondern auch zugkräfte übertragen kann, sind mechanische Vorspannmittel nicht mehr notwendig. Solche Beschleunigungs-Messwandler existieren wohl in der Fachliteratur, su ihrer Verwirklichung sind aber nech jehrelenge Forechungen notwendig. Die Henptachwierigkeiten besethen darin, Methoden zu finden, um die Kristallplatten untereinander sonde auch mit der Masse und der Fundamentplatte mit kaltschwissendem Let sa verbinden.
  • Der Erfindung liegt nun ein Beschleunigungs-Messwandler zu Grunde, der belotante und erprobte technische Mittel anwende% und welcher eine einwandfreie Trennung der unerwünschten Kräfte von den Beschleunigungskrten gewährleistet. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Mes@system verwendet wird, welches alle Kräfte, die nicht von der Beschleunigung herrühren, kompensiert. In diesem erfindungsgemässen Messsystem v e aueeere Kräfte, die auf das Kristallpaket einwirken können, wie etwa Aenderungen der Vorspannung durch Temperaturgradienten -oder äussere mechanische Vorspannung beim Montieren - oder Schalldruck auf das Wandlergehäuse - oder aber durch Körperschall ent-Ntehende Druckstösse - durch gegenpolige Ladung eines weitern Kristallpakets vollständig kompens@er@ Die Erfindung br@ngt son@@ völlig neue Asperme in den Bereich praktischer Möglichkeiten, wodurch Beschleunigungs-Messwandler gebaut werden können. welche nicht eine Mischung undefinierbarer Kräfte, welche auf dem Oszillographenschirm als "Gras" sichtbar werden, registrieren, zondern einwandfreie, der Beschleunigung des Wandlers entsprechende Werte ergeben.
  • Der Gedanke der Erfindung ist an den folgenden Figuren nicher erläutert: Es zeigen : Fig. l Ein Querschnitt durch eine mögliche Form eines Beschleunigungs-Messwandler Fig. 2 Ein Querschnitt durch einen handelsüblichen piezoelektrischen Beschleunigungs-Messwandler Fig. Ein Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Messwandlers.
  • Fie. 4 Ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Messwandlers mit zwei Ausgängen, unter Einwirkung des ausseren Kraftimpulses Pi Fig. 5 Messignale an beiden Ausgangen des Wandlers nach Fig. 4 unter Einwirkung des äusseren Kraftimpulses Pl Fig. 6 Ein Querschnitt durch den Wandler nach Fig. 4 jedoch unter Einwirkung eines Beschleunigungsimpulses b Fig. 7 Messignale an beiden Ausgängen des Wandlers nach Fig. 6 unter Einwirkung des Beschleunigungsimpulses b FI 8 in Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemssen Messwandlers mit 2 Ausgängen ter or. beiden Ausgängen des Wandlers nach Fig. 8 unter Einwirkung des äusseren Kraftimpulses P1 Fig. 10 Ein Querschnitt durch den Wandler nach Fig. 8 jedoch unter Einwirkung eines Beschleunigungsinapulses b 11 Messigs@le ig. beiden Ausgängen des Wandlers nach Fig. 10 Matey Eiawirkang g eines Beschleunigungsimpulses b Fig. 12 Ein Querschnitt durch einen handelsüblichen Beschleunigungs-Messwandler unter Einwirkung des äusseren Kraftimpulses P1 Fig. 12 Das Messignal am Ausgang des Wandlers nach Fig. 12 unter inwrkung des äusseren Kraftimpulses P1 F Querschnitt durch Wandler nach Fig. 12 jedoch unter Einwirhnag sitits Beschleunigungsimpulses b Fig. 15 Das Messignal am Ausgang des Wandlers nach Fig. 14 unter Einwirkung des Beschleunigungsimpulzes b Fig. Ein Querschnitt durch eine Kombination Beschleunigungs-Kraftmeaswandler zur Bestimmung von Impedanzen.
  • Fig. Querschnitt durch einen Pr@@messwandller für Beschleunigang it aufgeschraubtem Prüfling Fig. Querschnitt durch einen Beschleunigungs-Messwandler ausgebildet als Stabmesswandler Fig. 19 Diagramm von Druckwellent welche sich durch Wandler nach Fig. 18 fortpflenzen Fig. 20 Ein Querschnitt eines Beschleunigungs-Measwandlers in Stabform gestaltet für besonders günstigen Durchschnitt von Körperschallwellen Der bis anhin angestrebte Beschleunigungs-Messwandler ist in Figur 1 dargestellt. Dieser besteht aus der Fundamentplatte 1, aus dem Krist@llpaket 2, der seismischen Masse 3 und einem Schutzgehäuse 4. Das piezoelektrische Paket 2 besteht aus einer Anzahl von plattenförmigen piesoclulttrXch Schelben, zwischen welchen Metallfolien oder aufgedampfte odor chemisch aufgetragene Metallschichten 5 liegen. Verbindungsmittel 6 verbinden die gleichpoligen Seiten der Platten miteinander und mit der Fundamentplatte 1. Auf der Gegenseite werden die gegenpoligen lwn durch ähnliche Mittel zum Ausgangsstecker 7 geführt. Das Kristallpaket 2 ist sowohl unter sich, als auch mit der Fundamentplatte l und der Masse 3 mit einer Löt-, Schweiss - oder Fusionsverbindung zu einer soliden Einheit zusammengefügt.
  • In Figer 2 ist ein dobfibhOer Beschleunigungs-Messwandler gese bestehend aus der Fundamentplatte 21, dem Kristallpaket 22, der Masse 23, der Vorspannfeder 24 und der Vorspannschraube 25.
  • In diesem Fall tiad die Kristallplatten lediglich aufeinander gelegt und zwar so, dass jeweils gleicuhpolige Flhchen gegeneinander zu Megen kommen, wobei zwischen diese flhchen wiederum dünne Metallfolien oder Metallillme als Ladungsträger nach aussen verwendet werden. Die gleichpoligen Ladungen werden wiederum durch Sammelleiter 26 mit dem FuRnt 21 verbunden oder aut der gegenüberliegenden Seite zum Stocker 27 abgeführt. Die Vorspannfeder 24 wird mittels Spannschraube 25 so vorespannt, dass auch bei der hnchsten zu messenden Beschleunigung ein Abheben der Masse 23 vom Kristallpaket 22 nicht errelcht wird. Auf diese Weise wird das Kristallpaket lediglich auf Druck beansprucht.
  • In Figur 3 ist ein erfindungsgemässer Beschieunigungs-Messwandler gezeigt. Dieser besteht aus der Fundamentplatte 31, aus dem positiv gepolten Kristallpaket 3Z, der Masse 33, dem negativ Sepoltea zristau~ paket 34 und der Verschlussschraube 35. Die beiden Kristallpakete sind so im Messier montier dzs bei einer Krafteinwirkung P das Kristallpaket 34 eine negeüve ladung an den Sammelleiter 36 und Kristallpaket 32 eine positive Ladung an den Sammelleiter 36 abgibt. Dieser ist mit dem Stocker 37 verbunden. Die Masse 33 ist mit Schiebesitz in die Verldngerung der Fnndamentplatte 31 eingepaMt und kann sich so@it in axialer Richtung frei bewegen. Die Kristallpakete 32 und 34 können aus einer beliebigen Anzahl von Kristallplatten bestehen, wobei die von beiden Paketen erzeugten Ladungen gegenpolig und je nach Anwendungsfall von gleicher oder verschiedener Grösse vorgesehen sind. Für volle Kraftkompensation vie in Fig. 4, 5, 8 und 9 müssen beide Pakete gleich grosse, jedoch gegenpolige Ladungen erzeugen.
  • Die Funktionsweise eines erfindungsgemässen Beschleuniguns-Messwandlere wird in den Figuren 4 - 11 näher erläutert.
  • Figur 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform in einem starren Ge-Muse 41. In diesem Gehäuse sind die Kristallpakete 42 und 44. sowie die Masse 43 unter hoher mechanischer Vorspannung eingebaut. Zur besseren Erklärung der Wirkungsweise sind beide Kristellpakete mit eigenen Ausgängen 45 und 46 versehen. Diese beiden Ausgänge werden normalerweise in einem einzigen zusammengefasst.
  • In Figur 6 sind die Ladungen dargestellt, die von einer Messvorrichtung festgestellt werden, wenn ein Kraftimpuls P1 auf das Messsystem wirkt.
  • Ein slcher Kraftimpuls kann z. B. durch einen Wärmeschock auf das Gehäuse hervorgerufen werden. Durch die Anordnung der Polarität der bMen Kristallpakete ergibt sich am Ausgang 46 ein negativer Impuls, von genau gleicher Grösse, unter Voraussetzung gleicher absoluter Empfindlichkeit der beiden Kristallpakete. Bei Zusammenschalten dieser Impulse heben sie sich vollständig auf. Der Wandler gibt also durch eine solcho Krafteinwirkung kein iinal ab.
  • In Figur 6 ist der gleiche Wandler gezeigt, jedoch bei Einwirkung eines Beschleunigungsimpulses b out die Unt*rlage 60. Au di*ftr tior ist starr ausgebildet. d. h. die Wandungen 61 sind massiv ausgeführt und die beiden Kristallsätze mit der Masse 63 sind wieder um unter Vorspannung eingebaut Die Betchleunigung b bewirkt nun, dass die Masse 63 unter dem Einfluss der auf sie einwirkenden Kraft P - m - b eine minimale Verlagerung um den Weg s awfQhrt. Dadurch wird dz der t 64 um den Betrag s komprimiert, das untere paket 62 um den Betrag s entlastet. Durch die Kompression gibt das Paket 64 definitionsgemäss einen negativen Ladungsimpuls entsprechend Figur 7, während Kristallpaket 62 durch htlztiuiag eue dem hoch vorgespanntem Zustand ebenfalls einen negativen Ladungsimpuls abgibt. Bei Zusammenschaltung der beiden Aus-Sie ergibt sich somit ein doppelter negativer Impuls, d. h. beide Kristallpakete aind Sletchwertig am Messvorgang einer Beschleunigung beteiligt.
  • In Figur 8. let ein weitere erfindungsgemässer Messwandler schematisch gezoigt,, jedoch mit einer elastischen Vorspannung der Kristallpakete 83 und 84 und der Manse 83. Dan Gehãue 80 gebt in die Hülse 81 über.
  • Entsprechend Figur 9 bewirktmmeinKreftimpulePtMfdenKrieteU-tz 84 definitionsgem@ss einen negativen Impuls während der Kristallsatz 82 einen positiven Impuls genou gleicher Amplitude erzeugt. Nach Zusammenschalten hebe nich die beiden Impulse wieder auf.
  • Ein gleicher Merawandler ist in Figur 10 gezeigt, jedoch water Einwirkung eer Beechleunigung b auX die Messunterlage 100. Ddurch wirkt aut die Masse 103 eine Kraft P1 = m - b nach oben, wodurch der Kristallsatz 101 komprimiert wird und der Kristallsatz 102 entlastet wird. Die Masse der Deckplatte 104 bewirkt ebenfalls eine Kraft P2 so dess die Deckplatte 104 um die Strecke s2 angehoben wird, da sich die Hülse 105 elastisch deformiert.
  • Diener Entlastungseinfluss wird auf Figur 11 erklärt: Figurt 11 a) zeigt den Ladungsimpuls herrührend von der seismischen Axas Figur 11 b) denjenigen herrührend von der Deckplatte 104.
  • Figur 11 c) zeigt die Addition der Impulse von Figur 11 a) und b); während Figur 11 d) die Addition nach zusammenschaltung seigt, welche@ dem Impuls nach Figur 7 entspricht. Es ist somit erreich@, dass ein Beschleunigungs-Messwandller gebeut werden kann, dessen Ausgangssig@@@ völlig unebhängig von der Vorspannung des Kristallpakets ist, immer unter der Voraussetzung gleicher abscluter Empfindlichkeit der beiden Kristallpakete. Je starrer das Gehäuse gebaut ist, um so gleichmässiger beteiligen sich beide Kristallpakete am Signalausgang. Zudem ist die kraft@ompensierende Wirkunjg ebenfalls völlig unabhängig von der Grössenordnung der Vorspannung, da jede Krafteinwirkung vollständig kompensiert wird. Es lot zu diesen Dariegungen ersichtlich, dass der erfindungsgemäsee Beschleunigungs-Messwandler nunmehr lediglich Beschleunigungen miset und unbeeinflusst von Krafteinwirkungen ist, im Gegensatz dazu wie dies andmm handd handelsüblichen Messwandler gezeigt werden soll.
  • In Figur 12 ist ein handelsüblicher Messwandler gezeigt, bestehend aus dem Gehäuse 121, dem Kristallpaket 122, der Masse 133, der Vorspannfeder 124 und der Montageschraube 125. Wirkt nun ein Kraftimpuls P1@ sei es durch Temperaturschock, Schalldruck etc. @i@ Montageschraube 125 auf die Vorspannfeder 124, so ergibt sich ein negative Signalimpuls entsprechend Figur 13, und zwar ist daran die gesamte Empfindlichkeit des ganzen Kristallpaketes beteiligt. Wirkt nun anderseits ein Beschleunipngaimpule b entsprechend Figur 14 auf die Messunterlage 140, so wird die Mo 141 durch die Kraft P i m # b gegen die Vorspannfeder 144 und Montageschraube 145 gedrückt. Durch die Lageveränderungs wird die Masse 141 angebhoben und der Kristallsatz 142 entlastet. Dadurch entsteht am Ausgang entsprechend Figur 15 ein positives Signal, das messignal. Aue dom Vergleich der Figuren 12 und 14 ist somit ersichtlich, dass am Ausgang eines solchen Messwandlers nicht mehr unterschieden werden kann, ob das Signal durch Krafteinwirkung oder Beschleunigungseinwirkung entstanden ist, was in vielen Fällen völlig unbefriedigende R*siltate ergibt.
  • Nachdem die Funktionwweiwe der Erfindung dargestellt bourde, en noch wenige Anwendungegebiete angefahrt werden.
  • Figur 16 zeigt eine Kombination eines erfindungsgemässen Beschleunigungs-Messwandlers mit einem piezoelektrischen Kraftmesswandler@ in Serie geschaltet. Solche anordnungen werden in Schwingungsuntersuchen zu Impedanzmessungen benötigt. Sie besteht aus dem starren Gehäuse 161, den beiden Kristallsatzen 162, der Masse 163, dem kraftmessenden Kristallsatz 164 und der Druckplatte 165. Die Gehausewand 166 don Kraftmesssatzes ist sehr elastisch gehalten damit ein möglichst grosser TeU der zu messenden Kraft liber den Kristallsatz 164 geleitet wird.
  • Dessen Ausgang wird mit dem Stecker 167 verbunden, währendem die Beschleunigungs-Kristallsatse 162 mit dom Stecker 168 rbunden sind.
  • Die Einheit gestattet Montage in einem bewegenden System und erlaubt einwandfreie Trennung der Messung von Kraft und Beschleunigung desselben EisweitereitessMAi&agi«taFgr17gesaigwed&<Brfindung als Prüf@tandard f@r fhangaPrM&as"dr.aMeBeweM.«m!a<M<Wtaaef vrw$Bd-wdn!?t.Satahtwdaam&etsMntttMaCta< lw<lcha)ß&ufsahwiaadeüaBtt?0meaM<rtMaata& Auf u@ der Deckplatte 172 ist ein handelsüblicher Beschleunigungs-Messwandler 173 kraftschlüssig verbunden montiert. Die ganze Einheit wird nun auf einen handelsüblichen Vibrator montiert und die beiden Signale werden nun verglichen. Durch die völlige Kraftunempfindlichkeit des erfindungsgemässen Wandlers ergibt sich ein geeigneter Prüfstandard für Kalibrierung von Beschleunigungs-Messwandlern jeder Art.
  • In regur 18 ist ein erfindungsgemässer Wandler gezeigt, der als Einbauelement in beliebige bewegliche Systeme geeignet ist. Er besteht aus den beiden symmetrischen Krperhälften 181 und 182, die in der Mitte nach bekannten Verfthren zusammengeschweisst oder geschraubt soin Mnaen und zwiechen ihren Druckfmchen 18S und 184 die erfindungsgemässe Kristallanordnung aufweigen Die beiden Krietelleetze sind mit dem Ausgang 185 verbunden. Durch die Möglichkeit der völlig 11 en Anordnung der Verbindungeteile 181 und 182 ergibt aich nua der grosse Vorteil, dass eintretende Körperschallwelllen P unbehindert durch den Mosawandl*r durchtraten können und am anderen End in du Verbindungsglied 187 weitergeleitet werden. Würde statut des erfindungsgemässen ein handelsüblicher Wandler so eingebaut, so würde eine im Eingangsglied 1@@ eintreffende Körperschallwelle an der Masse reflektiert was zu unangenehmen Signalstörungen führen kann. Die erfindungsgemässe Ausführung gents indium unbehinderte Kraftübertragung über den eingebauten Messwaadler chne sa befürchten, daoe dadurdh da Messignal verändert würde.
  • In Figur 19 sind die Verhältnisse dargestellt, wenn eine Körperschallwelle mit stellem Druckanstieg und der Amplitude P in don Messwandler einläuft mit der Geschwindigkeit v. Bei Auftreffen auf den ersten Kristallgtz entsteht *in powitiver Signalimpuls, der nack Durchlaut durch den srit fiats wieder auf den Wert Null abgebaut wird. Je kürzer nun die Distanz zwischen den beiden Kristallsätzen gestaltet werden kann, um so geringer ist die Störung, die noch durch Körperschallwellen erzeugt werdenMnnen.EinWandlernchdieeemGedankenietihFigur30 dargestellt. Darin wind wiederum zwei Anschlussstücke 200 und 205 vorgesehen, welche mit den symmetrischen Teilen 201 und 304 verbunden sine. t Die aktive seismische Masse ist schwingradförmig ausgebildet mit möglichst dünner Flanschpartie zwischen den Kristallsätzen, damit die beiden mich aufhebenden Impulse zeitlich möglichst nahe zusammenliegen.
  • Ein durchlaufender Druckimpule ist in Figur 18 a) dargestellt, mit der Amplitude p und der Fortpflanzungsgeschwindigkeit v. Figur 19 b) zeigt den potitiven Signalimpuls des Kristallsatzes 188 währenddem Figur 19 c) denum df Zdt T = V/X verschebenen, negative signalimpuls des Kristallsatzes 189 zeigt. Figue 19 d) gibt das am Ausgang 185 registrierte @ Wird mm die Flanschpartie X der seismischen Masse zwischen den Kristallsätzen entsprechend Figur 20 etwa 2 mm gewählt, so beträgt der zeitliche Unterschied T(Figur 19 d) grössenordnungsmässig 1 Mikrosekunde, was ohne Schwierigkeiten ausgefiltert werden kann.
  • Die Erfindung ermöglicht somit die wirtschaftliche Herstellung von kraftkom pen@ierten Beschleunigungs-Messwandlern, welow zu bedeutenden Verbesserungen in der Messtechnik führen wird, da die Erfindung gestattet, Beschleunigungs- und Krafteinflüsse an bewegenden Syatemen getrennt su srfsone Zudem sind auch die sonst sehr ge-Nr¢ht Temperaturschockeinflüsse von auszen praktisch eliminiert, da die dadurch hervorgerufenen Vorspannungsänderungen durch die eingebaute Kraftkompensation wirkungoloo auf das Aungangasigmd worden.
  • Ferner ermöglicht die Erfindung ganz neue Konstruktionsformen von Beschleunigungs-Messwandlern, die als Einbauglieder in Bewegungaübertragungsorgane vorgesehen werden können und völlig kraftschlüssige Verbindungen gestatten, die praktisch keine Veränderung der Elastizität dex Verbindung erbringen. Zudem ermöglicht die Ertindung auch gans notte Kombinationen von Beschleunigungs- und Kraftmessgeräten, welche wiederum völlig kraftschlüssig sein können und in beliebige Systeme eingobaut werden. Endlicb ermöglicht die Erfindung auch Beschleunigungs-Messgeräte, bei denen die sehr unbeliebten Körperschallwellen praktisch unbehindert durch die Messwandler durchlaufen können und keine nennensverte Störsignale hervorrufen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Masse schwungradförmig ausgebildet ist und die Partie zwischen den D mCgMchst dQnn ist.
  • N Erfindung eignet sich insbesondere für den Einbau von allen Arten von piezoclektrischen Materialien, sowohlkünstlicher als auch natürlicher.
  • Sie ist aber nicht auf piesoelektrische Mittel beschränkt, da sie ebensogut fOr dle anderen Messsysteme angewendet werden kann, bei denen die Beschleunigungsmessung über eine Kraftmessung erflgt.
  • In den beschriebenen Beispielen wurden durchwegs auf die Gegenpoligkeit der beiden KristaUpstete Wert gelegt. Die Erfindung ist aber auch auf F'le enwendbar, wo gleichgepolte Resellen von Vorteil aind und wo die Signale der beiden Mezellen zusammengeachaltet oder aber auch einzeln aus dem Wandler herausgeführt werden können. Sie gestattet auch durch Anwendung einfacher Mittel sehr wirtechaftliche hochpraziee Messinstrumente herzustellen, da alle kostspieligen Konstruktionen Vorsorgen zur Reduzierung von Krafteinflüssen waren, die mit einem Schlag @ überflüssig werden durch die Kraftkompensation, welche die Uebel an der Wurzel erfasst.

Claims (8)

  1. Patentansprüche: 1. Beschleunigungs- und Schwingungsmesswandler bestehend aus einer seismischen Masse und einem Kraftmesssystem, dadurch gekennzeichnet, daM die seismische Masse zwischen zwei Kraftmesselementen angeordnet ist, wobei die Signale beider Messelemente verwendet werden.
  2. 2. Bewchlwunigungt-und Schwingungsmesswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die seismische Masse (33) swischen zwei Kraftmewaelementen (32) (34) vorgesehen ist, wobei die beiden Messelemente unter gleichgerichteter Krefteinwirkung gegenpolige Signale erzeugeii, wodurch eine eindeutige Unterscheidung zwischen Störkräften und der Beachleunigungskraft erreicht wird.
  3. 3. Beschleunigungs- und Schwingungsmesswandler nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Messelemente gleiche absolute Empfindlichkeit haben, wodurch eine vollständige Kraftkompensation erreicht wird und nur Beschleunigungskräfte gemessen werden.
  4. 4. Beschleunigungs-und Schwingungsmesswandler nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, das die beiden Messelemente aus einer beliebigen Zahl von piezkeramischen oder auch natorliehen plesoelektrischen Platten, wie z. B. Quarskristall bestehen können, und deren Ladungen durch bekannte Mittel wie Metallelektroden oder donne Metallfilme abgefQhrt. werden und dass die beiden Pakete so abgestimmt sind, dass sie bei Einwirkung einer bestimmten Kraft genau gleich grosse aber entgegengesetzt gepolte Ladungen abgeben.
  5. 5. Beschlaunigungs- und Schwingungsmesswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsatz in ein Gehäuse mit elastischen Seitenwänden eingebaut wird, wobei Mittel zur Einstellung der Vorspannung vorgeaeaen werden können.
  6. 6. Beschleunigungs- und Schwingungsmesswandler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass er mit elnem Kraftmesselement (164) im gleichen Gehäuse (161) montiert wirdt wobei Beechleunigunga-und Krattsignele separat abgeführt werden.
  7. 7. Beschleunigungs- und Schwingungsmesswandler nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, du er ale Kalibrierstandard (171) ausgebildet fat aux dem beliebige PrQfmeMwandler (173) montiert werden einen können, wobei das ganse System auf Vibrator gesetzt wird um die beiden Signale zu vergleichen.
  8. 8. Beschleunigungs- und Schwingungsmesswandler nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnete dams der Korper symmetrisch gestaltet (182) (181) Lot zum Einbau zwischen 2 Verbindungsgliedern (186) (187), so dass ein zig kraftschlüssiges Verbindungsglied entsteht, das bestimmte Zug-und Druckkräfte praktisch ohne Veränderung der Federkonatante des Syeiema übertragen kann und nur Beachleunigungskrafte des Systems migat.
    W.BeaeMeumgun-uadSehwinguagMaeeewodlerNMhAnspruchl.2, @ und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse (203) zwischen den Kristallsätzen (202) und (203) möglichet dünn gemacht wird und das für das Beschleunigungssignal nötige Volumen schwungradförmig (203) um die Messzellen angeordnet ist, wodurch erreicht wird, dass die K6rperse schallwellen mit geringster zeitlicher Verschiebung die beiden Meeaelemente durchlaufen.
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