DE1548614A1 - Verfahren zum Messen nichtelektrischer Groessen mit einem aktiven Messglied und entsprechende Messgeraete - Google Patents

Description

einem aktiven Meßglied und entsprechende !'.leßgeräte

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen nichtelektrischer Qx'oßexi mit einem aktiven Keßglied und I,^;Eei3geräte zur Uurchführun"^,· dieses Lleßverfaiirens. . ■

Im folgenden TDezeichnet der Ausdruck ⁿI;Ie!dglied" das Organ, welches das Anzeigegerät des Meisgerätes'betätigt, und zwar !•dt Hilfe eines von ihm ausgehenden Signalen, d£is abhängig γόη dem zu messenden Phänomen ist« Außerdem wird das Meßglied ."aktiv." genannt, wenn es selbst durch äußere Zufuhr von Energie kleine störungen erzeugt, durch die im IPeId des Meßgliedes örtliche, kontrollierbare Veränderungen erzeugt werden, die ihrerseits vom zu messenden Phänomen abhängig sind. Eben diese Veränderungen erzeugen das Meßsignal, mit dem das Anzeigegerät durch das Meßglied betätigt wird« ^v '

up ist z. 13. ein !Thermo erl era ent·, ein Meßglied*, das mit einem von ihm ausgehenden Strom ein Anzeigegalvanometer betätigt und ein b'ignal liefert, das von einem lemporatureffekt abhängig iat,

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Brief vom Blatt 2 Dipl.-Ing. G. Schllebs

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

V/enn dao Thermoelement folglich durch den Joule-Iiffekt erwärmt wird, wird es zu einem aktiven Meßglied.

Dbenoo ist ein ständig und mit konstanter Leistung elektrisch geheizter Draht in einem ihn umgebenden Medium ein aktives Meßglied. Seine Gleichgev/iciitsteinperatur ist ein Signal, das beispielsweise von der Geschwindigkeit des Mediums abhängt, in dem der Draht angeordnet ist_o Diese Geschwindigkeit iot dann eine Größe, die man messen will«

Die bis jetzt bekannten Meßverfahren mit aktiven Meßgliedern sind bekanntlich mit dem schwerwiegenden linchteil eines beträchtlichen Feldes behaftet, das um das Meßglied durch die von ihm ausgehende, wenn auch geringfügige störung geschaffen wird.

''Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, diesen ITachteil zu beseitigen.

Hierzu ist das erfindun^sgemäße Meßverfahren mit aktivem Meßglied im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied einerseits durch Energiezufuhr in kurzen Impulsen eine Zustandsänderung erfährt und andererseits mit Hilfe eines Anzeigegerätes dao von ihm als Folge der in seiner Umgebung durch die bei jedem Impuls - verursachte Störung erzeugten und vom zu messenden Phänomen abhängigen Änderung ausgehende Antwortsignal gemessen wird.

Bo ist es möglich, dao Ütörungsfeld deo Meß -liedes räumlich und zeiblich zu begrenzen und folglich beträchtliche "tjcheitelwert"-Änderungen des üignales zu beobachten, während im Mittel gleichzeitig eine sehr geringe Störenergie übertrugen wird.

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'vorteilhaft werden die Xursimpulse in regelmäßig en Zeitinter- Yv, lien wiederholt.' i'an verfügt so schließlich über ein Ileßver foJireiis üt,s auf den Niveau des Ue ßg Ii ede s seitlich und räum-, lieh srbark- beschränkte ,-J to rung en zu err ei dien gestattet, oie sich aber re^elmüßi:: wiederholen. Das !leß^lied arbeitet also in sich vn. ed erholend en- vollständigen Ließsyklon, jeweils ausgehend von einen auf anglichen ■ trleichijer/ichtsiaustaiiä, der durch den Iiupuls imterbroc.ion wird und der-sich nach dem Yers'chvrinden ciec jlntv/ortoi^nfilo v/ieder einstellt«

].Iit anderen ./orten_f für jeden 3yj:lus ^eht ans Bignal von einen ^lullv/ert zxis und läuft asynptoticch in diesen Ilullv/ert zurück unter eier Jjedin^une, daß c.ns mitersueilte J'elcl v/ährend ■ des Intervalles avirjclien zviel Impulsen, in füllenden -Periode -2on.onnt_? hinreichend. st£itionär bleibt» 3as ist immer dann ;,iör;licL, vrenn die ?oriod endauor ^e^QiiJibor c-er änderungsgenc]';v7incii^j:eit der untersuchten Phänomene hin::eichend klein ict. '

"fitere KennKeichon des erfinaun^öj;eHüßen Verfahrens sind s

Hm .^le^cht- öen !Tullpunht α es diijnals auf einen Anfangspegel ab. jJs,ö -,ioi-iverfähreo. ist so infolge der periodischen iiacli:-.-steilanc, die aus diesem Ab^leielj resultiert, ge gen D säe G-efahr einer Drift geschützt, aa eine solche Drift während der sehr kleinen !feuer einer Periode vernachlassigbar ist. Außerdem hat der iib-'jleieh des oignals su Beginn jedes Zyklus¹ sur Polge, daJi selbst dann, wenn die Änderungen des Hauptfeldes das Heßsignal beeinflussen, da.s man auf dem Iiiveau des in Buhe befindlichen i.ießgliedes erhält, sich keinerlei Auswirkungen auf die Anzeige ergeben, die ausschließlich von der durch das lüeßglied auui5e0a.ua et en ötorunt; abhängt unä nicht von den Störungen, oic in dorn Feld schon vor dor Urre^ung vorhanden sein können.j man V(;:-meidet no in gevrissem Ilnße die !fehler In-fol;;e vorh^f;2· γ<ύ^ίϊΰ<δο·\υν ΙΌ"! d-'radionteji. iScJiliuX.lich ermöglicht

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BAD ORlQlHAi.

der Abgleich des Signales eine große Anpassungsfähigkeit bei der Anwendung des Verfahrens, da er gestattet, c,as LeBglied gleichzeitig als aktives und als passives i-eßg.Lied mit einem anderen Anzeigegerät, als es für cie vorangehende Aktiv-Messung eingesetzt wurde, zu verwenden. So kann man z„ 1?« ein i'hermoelenuiit einsetzen,, das die mittlere l'enperatur des Ließgliedes (passive Arbeitsweise) anzeigt, ohne caii seine Arbeitsweise als aktives Leßglied zur L.'es sung der '„'ame abfuhr beeinflußt wird«

Da.s erfindun_u.;sgemäße Verfahren kann natürlich bei beliebiger Kennzeichnung des periodischen Lel3si_Lnals angewendet v/er el ο η_β oolche Kennzeichen kon .-.en s, JJ. die 371;^:che der riignalkurve über dem Ilüllnegel sein oder die maxinrle Si.gnalar.iplitue"e or,er zusätzlich 'die üigiialanplitude zu einem bestimmten !.leitpunLt der Pariode.

]]ntsprea.-end einer besonderen Ausführungsfonn des erfinchingogemä/ien Verfahrens benutzt man als kennzeichnende GrÖJ.-e des auf das Anzeigegerät übertragenen I„"<j.-signals caa ".Jnsiszeit" gejiaiiiite Seit.intervr.il, cas zwisclien cen Durchgängen dos ijignalGs diirch zwei bestimmte "Jjasisam-'.lit'.idou" liegt, die durch ein vorherbestimmtes G-esets riituinaiider ν er buna en sind, bevorzugt stellen die beiden Amplituden in konstantem Verhältnis zueinander ο

Selbst wenn die Verstärkung .des oder der zwischen das LIei^;glied und das Anzeigegerät geschalteten Verstärker nicht vollkommen stabil ist, bleibt in diesem Fall das Verhältnis von zwei in sehr dicht aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ausgeführten Liessungen konstant} außerdem erscheint das resultierende Signal in I'orm eines Rechteckimpulses mit einer Breite gleich der-■Zeit, die zwei IJrregungsimpulse trennt, was besonders für Zwecke der Telemetrie angenehm ist. üchließlich muß die Erregeramplitude nicht in vollkommener ',/eise fustgelcgt werden:

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oci ;/,e:.:.iljt, dai; einer der beicen '-gewählten 'Punkte auf der ^jiu-jo-rVsuTYe gekennzeichnet v/erden, kann, ohne da;" die ^.^lituc'e^Xiiöeruhg dieser _2arve eine extreme ,Stabilität "boaitcen nu:3.

ife-acr ·. .nt er bricht ΐ.ιε.η vorteilhaft den IiEouln für cie Energiezufuhr, '/elin dan ,Jignal die erate ^ev/ölilte Amplitude-erreicht hat. . -

Ijs './urde er^T.7"ij-int, er JJ neu lieincn VerGtärker mit α ehr atcbilem ¥errjt-;a"LT.ui."jrj£r&.d' benutiijt.. Infolge des v/ieüerabgleiclifj zu 'iseriici j.edeö Ji^nalü aind lc^oarae Drii'toii dioaea Verstärkern

V/eiter kann auch die durch die ICurzimpulne gelieferte Energie lei-oht vor Und .er Ii ch nein unter der Bedingung, daß der Impiilscharf-.xter r;treng eingehalten v/lrd, waa sich durch einen kurzen Ana ti eg dea ilignala im Verhältnis zur Eückkehrzeit ins Olüich- ^ewieht äußert: tatsächlich v/ird jeder Impuls- automatisch in dem i.-oment untorbroc'ien, in dem dan Signal die ernte gewählte ■Amplitude err ei ei it. . -

Der Absolutwert dieser Amplitude muß nicht a-ehr- genau aein. Allein daa Verhältnis der zwei gewählten Amplituden raui3. unbedingt konstant nein. ""

Zur Kontrollü des Verhältninv/ertea dieaer Amplituden benutzt man bevorzugt ein künstliches analoges Bichaignal, deoaen Form analo'g zum Signal den Meßgliedes ist. Dioses Eichsignal kann vor neiner Verstärkung auf dem lTiveau des Lloßgliedea seibat gelloi'ort werden. IiLn durch nchnelle Aufladung und langame Entladung eihea Kondensatora über Prilziajiionsv/iderständo erhaltenes analoges Eichfjignal gestattet ao, die Arbeitsweise dea H ei! geräte α zu überprüfen. Mit dies ein analogen Üignal kann man nachweisen, daß daa ließergebnie nicht durch kleine Abweichungen

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beeinflußt wird, üie durch verschiedene Driften oder durch Ungleichmäßigkoiten der Verstärkung verursacht .werden, und ebenso wenig durch kleine .änderungen eier Ijrrejunjsiiv'jcnsität oder der Ii'olgefrequenz der Srregerimpulse.

Bei einer ers"ten Abwand luiigsforrii des erfinduitgsgerailiieii Verfahrens benutzt man a^s kennzeichnende lirüße das übertragenen Iießsignals die Differenz zweier .oignalaxiplitudeii an OT/ei bes-timüiten

Bei einer v/eiteren Abwa-iidlun^sform dea erfiiidiiiijsgerUUjen Yerf ahrens, bei clem in sich \_v'iederholenden Zeit int ervc Ilen den Ivlei3glied durch kurze liapulse iibertra^cene Y/Llrtieeiier^ie geliefert wird, benutzt man als Kennseichen für jedes 'i'emperaturantwortaignal, das die Auiheizung des lieJö^liode-ij entsprechend dem zu untersuchenden Phänomen angibt, den 's7ert der Ableitung der Amplitude dieses l'enperatursignals zum Seitminlct des Abkühlungsbeginns sowie den gesaiaton, durch jeden Impuls erzeugten !'eiaperaturanstieg. Hierbei wird dasselbe Iue.:^lied abv/echselnd in passiver Arbeitsweise ein^esetat und liefert dann die momentanen Worte der üleiehgewichtsteMperatur,,

Ein v/eiterer Ü-egenstaiid der Erfindung ist ein Jieügerät sur Durchführung des oben genannten Ließverfahrens» Dieses Iueßgerät ist im wesentlichen gekennzeichnet durch ein aicfciv arbeitendes iJeJJglied, einen Erregerkreis, der ilui kurze iaiergioimpulse zuführt, und durch ein Anzeigegerät zur Messung des vom Meßglied ausgehenden Antwortaignala.

Entsprechend weiteren Kennzeichen stellt ein l'reiuiglied einerseits die Weiterleitung der kurzen Erre^ei'lmpiilse zum Meßglied sicher und andererseits die Weiterleitung des Meßsignals vom Meßglied raun Anzeigegerät.

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l^it sprechend einer "beeotiders vortei3-lir..fteii Ausführungsform α er ";irf indung beDitzf das ließgerät außerdem eine Zeitbasis zur Steuerung der Erregung und zur isestianung der jürregerimpulsperiode, und einen von der Zeitbasis gesteuerten Ab- ^7Leic]il-:reis zum Abgleichen, des vom LIei3glied kommenden und in einem Verstärker verstärkten üignales -auf eine» "Bezugspegel ο . .

>iin erster Kippschalter wird zu dem Zeitpunkt exisgelüst, der der ersten liasisamplituce des Signals entsprie -t, und₍ unterbricht die !-.,rre.gung, -während- ein ST/eiter Kippschalter bei der zweiten Sosisamplitude ausgelöst ;;ird, und ein bictabiler, mit dem ,uiizeiße perlit \^ or buna euer iCceis mißt das &cit int ervall zwisci'-en der, durch die beiden- ICipp schalter ■ ■ ausgelösten Iiapulaeiio '

Bei einer ersten, namentlich für mit aem Peltier-Jijffekt arbeitende l^eßglieder vorgesehenen AiwriiälaiT^sform des i.Ieß,^eri.'-tes, bei den des aktive Hei-i^lied durch kurze, durch Unterbrechung eines Gleichstromes erhaltene Irapulse erregt v.'irti, besteht das o'i.;en.;ic-!a;:mto l'rGnn.jlied la v/eseiitlichen aus einem Vibrationnrelfä-iiJ,. d;:.s d«as L.G.Uglied ab;7ecliselnä mit der G-leichutronnuelle unö "mit dem Anzei; e,_rertlt verl3indet_o

Bei dieser iJjv/f.ridxuii^sform besitct das Vilirationsrelais einen oszillierenden A-ikor, dessen einer Arm ciiien bevfeglicheii Kontakt tract» 6ei- elektrisch mit dem'^eSgIied verbunden ist und sich zv/ischen zwei ]?estkontakten bewegt, die beide mit dem Kreis verbunden sind, der die 'Jürre'_.Gi*ü.ipulse liefert; der bev/egliche ICo strikt ist hierbei :jegeni5bc3r den Festkontakt en nur in der Umgebung der liuhecrbellung des ODZilliereiiden Ankors isoliert, l/an aridere -Sjicle des Ankers trügt eine bewegliche Brücke, die sich j-rz/ischeji einen jün^m-,.¹:— und einem Ausgaiigs-kontakt, bei'1 ii'Hjt* 1/or Aur: -/,ϋ ^jl.ojjti-kt .inii ult dei.i Anzeigegerät elel'triscj: fiox.'-i'L vorimjiduji, dai.; -,viuO-'^-iJ des grö^oren HOiIs

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einer ScJiwingungsperiode des Ankers der Erregerkreis geschlossen ist, während der Kreis, der aas Meßglied mit den Anzeigegerät verbindet, nuj.· in einem kurzen Zeit int erva.ll geschlossen ist, das kleiner als die Öffnungszeit des ersten Kreises ist". So wird die Übertragung der Drregerimpulse über cas Vibratioiiörelaio ermöglicht.

Ent spree'lend clieaor gleichen Abwand lungsf orm ces 1-Ießger.Vtes u:-ici cit'-v) rech end der Abwandlungοform des ile üv e rf ehre ns , bei der i;iPii ,ils kennzeichnende .Größe des übertragenen lieft signals die Differenz zweier Signc.lariplituöen su gegebenen Zeitpunkten benutzt, besitzt das ließgerUt ein erstes Relais, das sich zu diesen Zeitpunkten schließt, so-;;ie ein ζγ/eitea Heiais, welches dos vom ersten Relais empfangene Üignal abwechselnd euf zwei gegeneinandergescha.ltete Kondensatoren gibt, Tvobei das Anaeigegerät sodann die Differenzspannuiig an den Klemaen dieser Kondensatoren mißt.

Dos oder -die Relais können durch jedes "bekannte Schaltmittel, z. B. elektronischer Art, ersetzt werden, welches die gleichen Funktionen hat.

Entsprechend einer zweiten abgewandelten Ausführungsforn des Meßgerätes, bei der man als Signalkennzeichen erfindungsgemäß den Wert der Ableitung der Signalamplitude an einem dem Abkühlbeginn entsprechenden Zeitpunkt benutzt, ist am Ausgang des Meßverstärkers einerseits ein erster Kreis angeordnet, der einen von der Zeitbasis gesteuerten Abgleichkreis besitzt und an den sich ein erster Öeheitelspannungsmesser anschließt, dessen Ausgangssignal proportional zur Gesamterwärmung des Meßgliedes ist. Andererseits ist am Meßverstärkerausgang ein zweiter Kreis angeordnet, der das verstärkte Heßsignal auf "einen Differenaierkreis überträgt, an den sich sin aweiter Scheitelspannungsmesser anschließt. Die Ausgänge des ersten und zweiten 3cheitelspannungsmeasers sind mit einem Quotienten-

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■- 3·

■ Eießgerät verbunden., das an seinein Ausgang ein die Messung " ■ kennzeichnendes Signal liefert.

i]nt sprechend der gleichen; Abwandlungsform. des erfindungsgemäßen Ileßgeriltes gestattet ein dritter öcheitelspannungsmesser ebenso eine gleichzeitige lies sung bei abwechselnd passiver -Arbeitsweise des Meßgliedes und liefert so Meßwerte für die G-Ieichgewiclitstemperatur des Meßgliedes.

V/oit&re Vorteile und viinzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgendenife Schreibung, oie sicli auf die Zeichnung beaioht; in dieser zeigen; ;

Pig. 1 in einem Blockschaltbild eine erste Ausführun^sform eines eri'indungsgemLißen liei-'geriites rait einem aktiven Leßglied, das kurze l'irregerimpulse ■ eapfängt, zur Brlii.uterung der Grundprinzipien des erfindungsgemäßen Y-erfahrens und

]?i'_. 2 in einem Arbeitstiiagramrn di^e Üignalformen in den einzelnen ütufen Gen Lleiogerätes in J¹Ig₀ 1j

Fig. 3 in vereinfachter Darstellung das Arbeitsprinzip einer ersten abgewandelten Ausführungsform, bei der ein Relais als Trennglied eingesetzt wird und

Fig. 4 in einem zu Fig. 2 analogen.Diagramm die Arbeitsweise des Trenngliedös in Fig. 3;

Fig. 5 in einem BlockBohaltbild ein Meßgerät entsprechend der Abwandlungsform in Fig. 3 unter Einsatz eines ver~ beeaerten Vibrationsrelais und

Fig. 6 in Biagrammforra achematiach die Arbeitsweise diöflea Vibrationsrelalßj

BAD ORlQiNAL

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Fig. 7 in einem Blockschaltbild ein der Abwandlungsform des Meßverfahrens entsprechendes Meßgerät, bei der man als kennzeichnende Größe des Keßsignals die Differenz zweier bestimmter Signalamplituden benutzt, . unter Einsatz des Relais aus Pig. 3 als Trennglied und - ·

Fig. 8 in Diagrammform die Arbeitsweise des licßgerätes in Figo 7;

Figo 9 in einem Blocksclia.ltbild eine zweite abgewandelte Ausführungsform eines I,le..:gerätes zur Verwirklichung der Verfalirens abwand lun-', bei der man im wesentlichen als Kennzeichen des übertragenen Ließsignals die Ableitung der Signalaiirplitude in einem gegebenen Coitpunkt benutzt und . .

Fig» 10 in Diagrammform die Arbeitsweise des tießgercltea in Fig. 9 ο .

Zunächst, ist festzustellen, daß je nach .art dor zu neu physikalischen Parameter die Ausführungform der IJeüglieder, ihre Erregung3art und die V-aiii der kennzeichnenden Größen des Meßsignals verschieden sein können·

Üo sind im Falle einer ,'!lergiezuf uhr durch Aufheizen eines Thermoelementes mit Hilfe des Joule-Effekten oder mit Hilfe des Peltier-läffek-tes da3 lirregungssystem, das Treniiglied, die Form der Üignale und ihre Verarbeitungaart unterschiedlich.

Sohließliok kommen auch Meßglieder sehr verschiedener Bauart infrage, die ohne thermische Phänomene arbeiten, ifö kann man ala Meßglied zur Messung von Viskositätökoeffizienten eine parallel zu sich selbst bewegliche Wanct benutzen, die «iah z, B» auf einem drehbaren Zylinder befindet und die in be-

BADORIGfNAL

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kannter Weise aus einer Ruhe st ellung heraus plötzlich, "bewegt 7/ird, ζ-, B. mittels eines Impulses«, Der Anhalteprozeß des bev/eglichen 'i'eiles hängt von der Viskosität des umgebenden Kediums ab und die Erregung wird in diesem lalle in Form einer "iev; e jung s grüße geliefert, ?nihrend das eingesetzte Meßglied gegenüber Verschiebungen empfindlich ist. Das aufgenommene Jirncl hct C.ami einen Verlauf, der analog zu dem von thermischen Signoleiv bei Anregung durch den Joule-Effekt ist. Auf diese ","eise erhält man ein ballistisches Viskosimeter. In allgemeiner ^T,7eise können mit dem Verfahren und den verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen von Meßgeräten mit aktivem LIe^gIied alle Diffusiciisplilinomene in einer kontinuierlic-'-.en Umgebung in gleicher Weise untersucht werden: '7^;.-.rme diffus ion (\,^rärmeleitparameter), Bevregungsgröße (Viskosität) „■,TiSe, odor elektrische■ ladung usw.

'iei den l-c-'.problerneii, die keine kontinuierliche Umgebung betreffen. i""^:'hren-das erfindungsgemäße Meßverfahren und die entsprechend e-i L'eßgeräte kleine Störungen ein, die im allgeraeinen lineariaicrt werden können, und die Antwortsignale der physik all och en !feige bung- o.uf ihre Err e gun.: gestattet die Bestimmung, einiger iigeiischaften, die man immer durch die Üb.ertragungsfunlction dieser '.'Umgebung" kennzeichnen kann. iÜinliches gilt für alle passiven oder aktiven physikalischen Systeme, deren Filter- oder Verstärkungseigenschaften untersucht werden.; sollen. Die IJrfinäung gestattet beispielsweise die Analyse verallge-_: meinerter Impedanzen mit einem sehr weiten Anwendungsbereiche Selbst die Trennung der vom Meßgerät verursachten Anregung | vom Antwortsignal kommt infrage, wobei der Einsatz eines j Trenngliedes nicht mehr erforderlich ist, wenncfer Erreger vom Ileßgli.ed verBchleden wird-«,; · . :-.-.

lach diesen allgemeinen 3etraehtung.en über die Anwendungsgebiete, der Erfindung ist noch festzustellen₁ daß daa erfindungsgeinäße Meßgerät aus einer G-rupp.e von .austa.us.chbaren Einlieiten ge'bildet werden kann* ' ■

..i 009837/0185.-:^., _{BAD 0RIG1NAL}.

Bei den in seinen (frundsiigen in I¹Ig _a 1 dargestellten l,<ej.:ger^;/.t erfolgt üie durch die Srregung erzeugte Energiezufuhr clurcli /,uflieiaung nittels des Joule-Affektes (nit ',.CChCSeI.-! tr on, u.. den Peltier-Kffekt zu vermeiden). ".,^rie Pig. 1 zeigt, ist C- j im v;eoentlicheri durch ein eiiifac.'iea oder ijus^iimenjesetsteo Thermoelement gebildete Keßglied CA ?iit einen l'reunglied ο klassischer Bauart verbunden, das die vom Erregerkreis L¹ könnenden Impulse von 1j.c''signal trennt, das ruf den Verst·'r'.rer Ap gegeben v/ird. Der irrejerkreis :j v.'ird durch eine Keitbrniö 3 gesteuert, die rm^f:erdem. über die _~eitung 1., den Ab.^leicb-irc-is Al steuert, der den Pe jo !abgleich des lle^signales ei ic Ii erstellt und sich an c'en Verst.^::r3:er Ap anochlieQt; von Ab₀Ic-:'.chkreis Λ1 v/ird das üignal so et ami auf die IZl ;y-> η ehalt or B| unu B₀ gegeben. Der Aiυnnehalter B₁, der ruf die orete Brsiaamplitude dej I;c'-'signnlcs ui-agectcllt ist, hat die Auf. abe, den Erregerkreis IJ über c-ie Leitung 1,-, abzuschalten. In der Leitung l_o befindet sich ein Unterbrecher I, der sich, rutomotisch schließen J:an.ii oder nanuell betätigt wird.

Der Kippschalter B₀ ist ruf eic zweite für das Ilei.aignrl _wowählte Basisanplitude eingestellt»

Der bistabile ließkreis BIi hat also zur Aufgabe, das Zeitintervall Α± (Ii¹Ig. 2) zu messen, das die Auslösung der Schalter B-. und Bp trennt ρ Schließlich wird dieses Ergebnis auf das Anzeigegerät IM übertragen, das vorteilhaft ein Integrierglied enthält„

Das Diagramm in Figo 2 zeigt die Arbeitsweise des so beschriebenen Meßgerätes während einer Periode als Verlauf der verschiedenen, von jedem G-.-.ied empfangenen und übertragenen Signale»

Zuerst sendet die Z_eitbasis B ein Signal, n. Bo ein Rechtecksignal aus, das mit seinem Beginn einen Abgleichinpuls in"der Leitung I^ auslost» Die Aufgabe dieses Impulses wird weiter /> ^;- 009837/0 185 ^BAD

unten, untersucht» .^ußordera löst das Signal der Zeithasis bei seinem Yorfichvrinden die l/ecliselstromschwingungen dor Erregung IJ fms, die den Kurzimpuls MId en, der die Aufgabe hat, nach Durchlaufen den !'rennen ο des 3 das Keßglied GA, durch den Joule

Das iir^j.,Ti;eßglieä OA umgebende liediura. wird durch den Joule-2J.f''e>t a: it .reft öl ζ t" und and ort ο einen Zustand= Dies erzeugt auf α an -live.au den oder der l'h erm ο elemente des Meßgliedes CA ein Mit- der Linie CA dargestelltes- Ließ signal, dessen Amplitude mit cer Zeit zunirict. iiatur/jeiulß hän-2't diener: !»ie.'jsignal von dem zu H';:jan Lcien Piu.',iiQf,ien ab, do.s z„ ϊ3. die ütrüraungsgeschwiriäigkeit dorj i.cdiuLi,'} auf den Ifiveau du,·:; Ließ.'/liedeiJ α ein k-a

jj«s - i,: G-..-s i^nal erreicht nach Durchlauf en dos. !i'renngliedeü ö und nach Yüratürkung in Ap den Abjleic: Jcreio Al. Hi nt or dioaem KreJs int. üi'.a Signal, auf den ITu 11pcgel abgeglichen. Man erkennt, daß ■ daa Signal Al in seiner Ordinate.auf.den Pegel deo über die Leitung.'.1- '.(commenden rjteuerimpuls.es abgeglichen wird und anschließend parallel zum Signal de3 .Meßgliedea OA verlauf1₀

Di-esca Ij'ignal Al löst den Kippschalter B^ aua, γ/enn os eine oratο vorbefitiiAhite Amplitude erreichte Zu diesem ZeitpunJct schaltet die leitung 1„ die Erregung bei Iü ab, do ho daß die auf der Linie E dargestellte Schwingung gleichzeitig abbricht. Die Aufheizung des Lief3gl.ie.des OA wird so beendet, das Signal OA h^rt. auf anzuwachsen und beginnt asymptotisch gegen einen ■V/ert zurückzulaufen, dor in der darauffolgenden Periode in Al v/i cd or auf den iiullpegel abgeglichen wird.

Dor ICLp.onchälter Bp, der für eine zweite vorbootimmte, .aber kleinoro Amplitude des Signals AL empfindlich ist, wird zu * oinen Z'.'itfmnkt ausgelost, dessen Verschiebung gegenüber dem VOi*f:ngc"-:angünen Auolöaezoltpunkt B₁ durch das üechtecksignal dos bliibnhllon Kreisoo BM gemessen wird»

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Dieses Signal schließlich v/ird von Anzeigegerät ΠΙ nach einer eventuellen Integration auf bekannte '.reise dargestellt _o

Zur Erzeugung einer C-leichstroMerregung öurcls Sui'uhr von linerjie in Form kurser Impulse und unter 3iiis2.t£; von Lle-üjliadern für Position, "für Geschwindigkeit, für Ionioaticn oder für alle anderen in elektrischen Grüßen unwandelbaren physikalischen ..Ügenschaften, wie "besonders für auf dem leltior-IiffsLt "beruhen de· Keßglieder, kann mail, wie in Piß» 3 bis 8 geseigt, als ireiiii glied erf inäungsgeiiiäß ein Vibrationsrolois einsetzen oder jedes gleichwertige Schaltiaittel, das des Ließglied abv/echöeliid η it der CJ-loiclistromnuelle und mit den Anzeigegerät verMndeta

lint spree'tend der Abwand luncsform des erfimliiiiiiDjrenii-Cen Verfahrens benutzt man dann als kennseichiiencle G-rofJe des übertraijenen Üignals die Differens der bijnalspaimungeii sit mvel ver-. nohiedenen Z_eitpunlcten.

In Pi,2· 3 ist das XleJS^lied GA nit dem Erregerkreis U (der hier von einer Gleichstromquelle gebildet wird) sowie nit dem Verstärker Ap (der vorteilhaft durch einen hohen \7iderstand R -■;eshuntet ist) über ein Relais IiV verbunden, das ciit hoher !Frequenz schwingt und die Holle des Trenngliedes 3 in Pig· 1 spielte

In dieser Anordnung erreicht der mit der I&nie E (!Fig» 4) dargestellte Erreger strom das M.eOglied GA während dor Halbperioden, die auf der lUnie j3 in stark ausgesogenen Linien .nngegeben sind, wfLhrend der Meßstrom das Anzeigegerät v/fiiireiid der anderen IfalbperiodüU den Vilirationsrelais erreicht, v.'ie :iiif dor Linie IM nngegeberu Die Linie IiV gibt die iContaktwachaelperiode des Vl brationri.rOlais an.

In .Ii¹Ig₀ ί'ί ist ein orrindiingagomiiUoo i,iOßger,^:»t uaiv^stellt, das mit; oinoiii vorbo»aorten Vibriii;iuui.u"t;l:i.Lo L¹V r-uts.-^ruatot ist»

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~ / ο t ■■■■

jjicsec Ilslais ict mit eineia oszillierenden Anker P versehen, f. er njiocineia einen 'Jnoe einen "beweglichen Kontakt GIl nv/ischeii zwei Festkontakt en O]? trügt. Der erste Eontakt CII 'ist mit een IJelJglieä GA über die Singajigsklenime PS verbunden, und die beiden l^ontkontakte Gi¹ sind mit dem Drregungskreis E verbunden«. "-Der Aufbau ist iu übrigen so beschaffen, daß OH von den beiden Kontakten O]? nur in seiner Ruhestellung isoliert ist ο

An seinem anderen Ende trägt der Anker P eine isolierte Kontaktbrücke Pl·, die zwischen einem mit der -Klemme PE verbundenen EinGongskontakt C>J und einem AusgancBkontakt OS schwingt, · der mit den Verstärker Ap verbunden ist. In Ruhestellung berührt die Brücke lu> die beiden IZo η takte Cü und GS, aber sie vorläßt jeweils-einen, von-ihnen, v/emi der Anker anfängt au oszillieren*

In !Figo 6 oinö bei PlY die sinusförmig vorausgesetzten Schwingungen des Ankers P ua seine G-leich^evri-chtslage (Achse X) dargestellt«, vjie- Punkte 0, 1, 2; 2, 1, 0 vlsyu stellen die jloichgev/ichtijl,-;.._:e dos AnV.era, dna Abheben von einem der iZontt-'„:te C2 oder Gu sowie das Auftreff en auf den einen der KontL.k-te-03? dar und UD/ekehrt.

U¹Ig-.■ δ zeigt deutlich, aoß- κν/iochen- zwei Punkten 2 beidseitig eines Punkten 0 die Speisung unterbrochen ist und man also PJrregungs int ervalle erhält, v/ie in dick ausgesogenen Strichen auf der Linie ü dargestellte ümgekcart ermöglicht die Brücke PIi einen otroiadurcigang nur zv/isehen zwei Punkten 1 und man erhält Intervalle für den Durclignng des I.ießstromes, v/ie in dick ausgezogenen Strichen auf der Idnie IM dargestellt - Somit erhält man nach jeder Lirregung über eine Zeit von z« B. 10 ms eine l.leßzeit in der Größenordnung von s. B. 1 ms. Auf diese 7/e-ioe. kann man mit Hilfe einer fa.eichstromo[uelle den Peltiereffekt zur ErrC; u>i^- benutzen^

00 98 37/0 16S _BAo

λ·¹!;,:» 7 sc-ijt .Echlie-ilicli einen Aufbau rait einen Lc?:.; jlied OA und einem üJrennjlied, dr.a von obiger !3;n.ir;rt β ein kann. Die schaltung hinter dcE Verstärker Ap (nit πeinen ^v'xcier..;t; ,iC R.) enthalt nacheinander in bekannter 7/eise eine De^iodulc 1Ί.Ϊ und einen Inte^rierkreis HT5 coin Aug. TMi^uui^nn.! v/ii'u i^;.bc-r ein ReIalα R., r-iit kleiner DClilieJ-^eit und über ein A~l:-iü .1,]

I 1-

ab\;ecliselnd cui zv/ei ^e^enGinander/;eücliaXteto K O^ und Op .^C-TJciiickt. Ljn^ iiii5c:^:.jc;;erJ,t IH :η±.'± die ei r:':iu:', nüifl'erens :·η den KlcLincn der beiden ^ronden^otoron..

Außerdem ocüu.ltet C\c.-s 'kc^c-Ιώ H_n ir/iiolwnw da ο ]j?.ⁱrc^un^ c-:?.t-.:ov.v.r auf eine ^:'uelle 3^ (Aurjnutrrain/ 00^ ±'c Ltier-l^Cl'e'.'.itc-vi) odev rl:- v,^rec3iKolnd au:C sv/ei ^e^eji/'ecc'irltete Qu ο ILL cn J-, iⁿ:d 3. (-¹V-nut::un : den Joule-liffeiitefi).

Durch üieoeii .',.uj?bf..n 1ιγ·-{; (Inn !ji,cnrl r-ul' den I¹C^eI dor; v'ei'st^r-]cern Ap den in Pic» ^ü wi^ d^^r 'inio Ap d;:r_-eate Liter. V'.-ΐ'λ; 'u' (den ^rejinjlied lint in ":7ir".lic⁷il:eit eine :?au:-rt „■hiOi-roobciu; ]?ij. ^, und σ eine Arbeitofrenuenn; :bit nrtiirlicri voi-e'vL li.o"\ höher ρ Ic dicjeni.ve de;3 ...volais H₀). Ai 1 Auc_v;:iir" .uoü i:;te_;riex'--krei-"seB IW lu-t dns gleiche oi, nnl dna Auücclien der. ::i:iie Hi_o Die,'je L:.;iie atellt dna oi-.;nal v/:Uironu etv/c· einer „:.rbei'o,jperioue von Rp drr°' jjo.g Iielaia IL hit ueim-rjoit;; ciu,.:i -.". ^:. ..Iv-r, wie lei IL· rnc'e.cebenj die ^pcken entapveclieji meinen üe]ii::-oJ-^;-per:ioden. ;ier;iuc reaultiert :?i'r c en ;:utv IL ru.ri;^ote.'uu::¹ üiro:.. der in der Linie R'., (i.'vrj.eatei'.ltc· Vi rlnii'.

Jar t clco üolrd-π R_n einen .'r-kliii.3, v.^rie in dt,r . inie R_n dnr^eatellt (die Linie: oberhalb der L'ittellxnic entvi^riclit der jDpeinuns von ö-, und umjekehrt)«

empfnnc'en die Kondensatoren U^ und Ü,, die ill Pi _v. y mit Ο., und 0,, dar, ontellteu iJtivr.c. LiI. nuderon V.'orten, O₁ erh; Ii; rlle Inpulae, die dein Moxiuuu der jvurve III eni.!-i.i"ee*ien, und O₀ rille lMpul;.!^, oie deren Linimun catisiiruojien. Di0

009Ö37/018S _BAD0R|Q|NAL

jiossun;; der lUfferenzspannung -bei IM zeigt also schließlich el-GJi ".,"ort cior Ilnjriiaa.lariplituäe des oignals an und folglich, den Ile.'-v/crt des mit ersucht en PhiÄnomens, und zwar unabhängig vom j."uIl"j.iO'_el uc-r Jejjoeratursigna.le oder vom Vorhandensein einer L/rift bei Ap um'¹ unabJiKngi ^ äavoti, öl) es sich beim "benutzten .jffekt un äe:i Joule- odor den Peltier-Uffekt hiuidelt.

Jbeiico ;:;ύη π .:■ η- ο j. η en Kouponsivfror einsetzen, der auf das Lin- ^angssignal ccri Verstilrkcra Ap einwirlct und diesem eine ^,'.animn^ aufdrüclct, v/elc}ie die _cq.us' dein i,iei.isi..:nal resultierende IJin_i;;eii.'jsapimnui3.^r; jederzeit -j-enau. koHpeiisierto L"it diesora KombOM;.D<^r-tor kann -if-.η diejenigen .Jinflüsae aunscliaJ.ten, die aus .Möglichon Verüti":r;:,:unganc!iu;].nlcun£;eii des Verntii.rkers Ap und aus den li<.:r;aciien Jrii'ten herrtiiii'en. Das Aua,ia,ng0öi_oTial des Verntr.rkors kfi.nn uo tatsHclilich t.uf konstanten Pe^eI gehalten ■./erden, fj.uf joden Pail vvenigstens WciJirend der Üchließzeit des fielais IL-. Hierdurch wird die Anzeige dos 1,IeI!-erlites genau auf ii'ull ^-eholt-eno IUo automatische "loinQtellun'j, eines solchen ilonpensatora kann in dieseru Fall durc.i eine ITullabgieicheinrichtun;·; verv/irklicht werden, und diese Einstellung wird dann als r-Tr-'rebnia" der durchgeführten Messung aii'^reaeigt.

¹O¹

Im foj.genden wird unter Bezu.;;naluae auf I¹Ig. 4 und 5 eine besonders vorteilhafte Ausfiihrungsforrn dos erfindungsgemäi.ien Verfahrens beschrieben, bei άοω ma.n zwei Arbeitsv/eiseii, nämlich die aktive- und die passive Arbeitsweise eines gleichen Meß— ■;lifi(]üs f;)ysten.'i.tisch und prnktisch gleic-jzeitig ausnutzt.

iXLO beiden entsprechenden Inforiuationsarten werden hierbei auf i'.vru'i. unters chi ed liehen parallelem Ileßkanrien verarbeitete

',''■>ν ".;"ioi-:<nr ei bun.;; dor oblgon Arboitnwelno und wvyßn der klareren jf. vi) Lellun-; v/:i rü lediglich beispiolsv/e:i.r:o ein '.j'OMf)ornturriiai.igliod vor n:! -_vo;: ^f-bzt j 'las bovjrzugi;" kJ.oine Abwossungon ■ hat und iu ein hc.'!';- to.; ],.i;d i.'im o:ui;;otauoht lijt_e

009837/01 as ^BAD

In diesem Beispiel befiiiäet ο ich das L'e'-^lied, ττβηη ea ;iiclit erregt v/ird, ständig in tliermijcliem G.'loichjcv/icJit mit dem. k'edium, dessen Temperatur sich nur lan-_:aar:i J.ndex'11 nü^e.

j)er Vorlauf der C-O-eicn^eiTi eilt s temperatur oea lleiijliedes i>jt in Pig. 10 durch .die Kurve i¹ (t) daisesteilt„ üi^ae Kurve bilüut bei passiver Arbeitsv/eioe des ii'ieß^liedos u?u; LöJJsi^iin.lo

Bei aktivem Einsata doa I-ieiJijliedeö liefert tlaa Le?J^er.".t dem lle^glied jjlner^iey 2. j5. in. Pom dea Joule-:,xi'e^tes (oder eventuell in 5¹OrIn des Peltior-IifveJrtes, v/eiiii dar: !..eU^liod ein -'l'lieriiioelenent ifit)_e Die Zufulir von Eüerrie nit konstrmter j .ei α tune P erfoljt \7rihreiid sy' r kleiuei' Seituauem t (ilrregungszeiten) in V/iederlioluiien mit der Periode t_, (Inpuiai'ol^e-'3oiten)o Im allgemeinen v/ird nan t, sehr viel größer als t _a wählen. Wi Ihr end der Erregung«ceiten t bleibt die 'W praktisch im Lie glied lokalisiert, dessen ^ufwäx'mmg erfolgt 'linear mit der Zeit« iTomi die l/ärmekn»anltL t dee lie-glied es mit π bezeichnet wird und π eine Momentane 'x'eiineiT.tur mit ϊ, dann kann man se ;reibeu:

Ί¹ sei die vom l'tel.igLied au linde dex* AuJjueizi;eit t erroiehto

Ο ' G

'iOmporatur oder ScJieiteltennora.tur.

JJiυ Boaiehung (1) wird damit nach-Iiitegx'atiou:

^¹"' c ~ ο " q" ο *

ιΓίicid [Jnturbrechun ■: der ,/•'I'MccrrO;;;!!,! , rt-ih^t d,-i;i i.oi :;lied :ίιι !.Hiinor (fi-oichgev/Loht..: konpur.-rtur ΐ., .".uritole, dia j ».oh r,i!.t dar "ext t v,o Ifin.'jii.'ii ι ν i'i'ndtivh, daii uuni ''^₁ ■·,'.-hfutid o.Uioi* ^cLtdauer in dc-i· (.!rüiU;:uu'<!ii!iu von t .-itii !rontii.-r.it -"-uuoiuno:! ^

ti

9837/01 8 S BADORiGlNAL

lit -jut ei¹ :7"--ier'U)iC-: ';n.nn man vorrmsfjetaen, dr,ß der 7L^:rraeab±*lUiß i3i dan ("ii.xs j.ie;-./.Iied im;; eben« e hediiim. durch Konvektion erfolgt, d.h. ;όι*οϊ.·ΰ:τΐ5-ο^1-KTi ■'!£.-- Ϊ' (hiurbei ist Ϊ die MomentantG:.r>e:pi::tur de.i LslsjAiedea). '"Dieser Yförraeabxlu.ü ist durch den '.!''Xs lec-bleituncslcooiTisieirbcu }■: tleo Ilcji..Gliedes jekennscichnet _P

vie '2 ""^:>ri :t rxicli > von äo:i■ "-Ji-rcn^c'.irXt'en dos dan Lie'U-_e ... _ . .

■jlied ujn;'oue5nle:i iieöiuLiG ;.Γο₀- Ij&a Grfindtin/xo^CinüQQ, in ^iC= ⁽i änr./Gotullte ' :i :^;cr;/ti hat in -»fcaontliciieu die' Lenaun^: von 3c Ui.d T. ;5ur jlii:;-"T-IiC; von niesen 3ohiin.ton a^r' Ilenaung worden n.-"-.toi" d".:rcli '.eahrruiv: ocer cp.re.rte IJicl:iin^ c-:ic- interenoioren-', en ^]i7_: ^r:ii;t;?lii:ciioii Lciii:i_r"ii'eii ..ob^oleitotc Hierbei l'.anu es oich n?i die ör"olic"ic i\:nv;err-tiir eea I.icdiiuiß handeln, w.\ die ",,^:"r"-"!CJ-f;.i"ur^-.''iI>:Gi"u, τιη ΊργιοΊ-, fieGc";w

■Irv _:c'7iih"LtOM .'-eiopicl einer './,vi-Mcr-'hfulir ("iiirch Konvention, kann ia&n i^>:lr jeden IJCiIiViIm¹ ;t öer fif'elrk^lir ina Gleich^ev/icht Betreiben:

",7QiIt .-Ian Σητ can lindpuxikt der Iirre_:~unj, v.'O do.n j..;ei.i<-;lied die ■/cr.ncv;:*!;¹!;^ φ c^rGicJat, niüe UnI;äi.'ssci'c t - 0, no-wirei die '•.if^iohun';, (';<) n;."cii inte r;i.tion:

(4) Ϊ -I_e - (3?_c - 'J)₀). G

I¹ erlir.lt i.-ifMi IfGiM or-ri.ndi.in-'^fsireiftt'.ßcn LIe '.'>v er fahr en "durch· die e . . ■

paiäsive-jji'bait3*7ei.:3e den 3'ci-ViliodOfJ.. Jio V:ann z. 33. sum 2eitpunkt - t ro5i«,siion v/erdon, der doj.i Einaetaeii ders ]3rre-jun^*f3-irnpülnoß vornnnirjui't. 'üovurauid; jni'.it liinii 'J? über den \7ert von

G * CG-⁵.

kannt int, (Ui J\_t t und- η be⁷ ...'smite 'Jj; ι ten nind, din für dan fi'-r (irr, \Ui' ;;t;ri:t 'ίϊΙιοΓίΊ-ΐοΓ

0098.37/0185 _BAD

k wird vorteilhaft ei··.roh die Messung des Vertes ηψ zu einem beliebigen Zeitpunkt erhalten, wobei dieser 7ert riit 'den viert T - C zum selben Zeitpunkt verglichen wird.

J?ür das gewählte !Beispiel einer (xleichrrewichtoriickkohr einer Lirponentialf unktion ,gilt tatsächlich:

(5) S=-(T -T)^e

^κ ' dt ^c e' q

(S) (dlVdt) k

^{[ }} T - T q

Der Ausdruck (6) ist flno für jeden, betrachteten Zeitpunkt t konstant.

Da das Signnl· τ - ί¹ sowie dessen Ableitung noch der Zeit ^e,jen linde den Abicilhlvor; ;in,.^es 'ß\^on Hull streben, wird öle IQ deo oni.jon Verhältnisses am ^e::pueaten, mgiui

'£ - ΐ seinen j..a;iiiiialv/ort besitzt, u. Iu sun Zeitpunict t - O su "]3e^.inn der .bki ¹JiIp]I;i.se.

d^r|1
Die i.^essun-reii von ϊ und -rf- aura Zeitimn-ct t = O liefern :;lso

"~ C (Jb

mit Hilfe des j.'lß-'-onen l,lei..,jliedes momontnn und ^leichrjoiti kennzeichnende Angaben über die V/'orte der beiden Parameter, auf die das LIe^: jliud empfindlich ist, sei es in passiver Arbeitsweise (Gleich^ov/ichtfitemperatur '£ ), sei es in aktiver Arbeitsweise (T/'ri-ieabloitun^slcoeffii-nlent k) ₀

In der Praxis sind die Einwirkungen der Un^ebung auf das lie·¹-alied nicht hinreichend einfach ^enuc» um durch ein Exponen-,tialgesetz genau beschrieben werden zu können. Jedoch ist es immer müglic'i, au α gehend von Rohmessun^en !und (gr·) zum ■gleichen ZeitpunJ:!; t - O die beiden kennzeichnenden Parameter abzuleiten, welche die Umgebung oder das äui3ere System beschreiben, die iiuj.' das He^lied wirken.

00.3837/0185 bad

!»as ermahnte Beispiel einer l/iJriae abfuhr durch Konvektion darfnicht als Begrenzung ei or. L.ü/;lichkeiten .des- erfindungsgemäßen Verfahrens verstanden v/erdeuj-" dieses Verfahren läßt sich in 'aJ-I!'auoilier ".'eise auf jedes. Phänomen anwenden, also auf ther- -idirjohe und andere, sowie auf jedes !.[eßglied, das in der Lageist, in ein be Ii ο "big es lautem eine Störung .geringer Amplitude "einzubringen,, auf v/elehe eine Hi ekle ehr" ins· G-leichgewieht erfolgt, d ereii Verlauf Und iiessung'mindestens zwei Informationen Über c:.e ,Jigensc saften ces untorsuc .ten Systems liefert.

ICehrt man zu ö'era einfachen« 0,1s Beispiel -angegebenen und durch ' die UeZiehung- (6) dargestellten Gesetz zurück, so stellt man fest, daß das Vorhältnis — unabhängig von der Leistung P und der inner t der .'lirregunj sowie von der maximalen Aufheizung

oder Amplitude Q.¹ - Ϊ selbst ist„ -

InFIg. 9 sind die verschiedenen Baugruppen und Stufen eines ke-.igoräteij schematisch dargestellt, das gemliß der besonderen Abwandlungsform des obigen Ivießverfalirons arbeitet. In dieser "E'ig. sind die schon beschriebenen ü-rundbestandteile (Ii¹Xg· 1-, 3> 5 und 7), aus denen ein erfindungsgemäßes Lleßgeriit im wesentlichen besteht, mit den gleichen Bοzugszeichen versehen«

Zunächst benerkt man, daß bei der in ]?ig* 9 dargestellten abgewandelten AusfUhrurigsform der Meßverstärleer Ap, der das vom Heßglied kommende Signal verstärkt, langsame Verstlirkungsochwankungen haben, kann, die die Messung von.Ic nicht beeinträchtigen, sofern das Meßgerät die Differenzierung und die Quotientenbildung genau durchführt, Andererseits atört dia Blgendrift 4es Verstärkers nicht, da die Messung momentan erfolgt, lan erkennt alao_f daß die einzigen an den Verstärker zn Anforderungen seine Bandbreite betreffen* die■

kein "Svohlsm darstellt _t. wenn man ..die am.Meß-gl-iod atsgeiiütrisn liltexung 'beiⁱiloiEsiolii*igt_f öerea

i ale der V

BAD ORIGINAL

V/ie bei den schon beschriebenen Ausführungsfornen. hat das Gerät eine Zeitbasis B, welche die Zeitschritte t und t angibt, einen von der Zeit basis besteuerten Urregerl:r3is E, eine.li i'remilcreis S zur Beobachtung des von IJe: glied GiL während der Lrre "unrsseiten t gelieferten Signales und einen Yerstärker Ap.

In der in Fig. 9 dargestellten Ausfiüirungsform li-vuft das vom Verstärker kommende Ausgangssignal parallel über zwei unterschiedliche Kanäle.

Der Kanal s (Signal) besitzt einen Abgleichkreis Al, der analog cu dem schon beschriebenen arbeitet. Der Abgleich wird durch die Zeitbasis B gesteuert. Jie ermöglicht den Abgleich des Signales auf einen Bezugspegel a.m Beginn jeder Erregung« Das abgeglichene Signal wird auf einen ocheitelapa.iü^ungsr.iesaer VC,, übertragen, dessen Alis ;angssignal proportional su

^To

Der Hoheitelspannungijmesser wird während der Zeiten t durch die Zsitbasia B a,uf Hull zurückgesetat. Hierdurch wird ■L¹ - 3?« gespeichert.

Auf dem Kanal ä (Differenzieren) wird das Ausgangssignal äes Yeratärlcora zunächst in einem Differensierkreis ΰ und anaohließenä durch einen Scheitelspannungameaaer YO^ verarbeitet, der clan Maximalwert (^) ^ "^ _Q dor uignnlableitiitng apeichert.

Mb Ausgänge τοη ¥Ö_O und YO^ sind mit einem Quotientonmeßge-

SH ι,.

2?ä'& ö TerfeuaclQSg dessen Ausgangs signal proportional zu ~ also fe ÜLiafexpt«

BAD ORIGINAL

3 Λ»

15486U

■1'crr.illel zn ten. iLaiif.'lsii ω iinü . ü, die sich schließlich im. QuotientoiTrie^erät vereinen, v/ird die Arbeitsweise mit ^oßrliedsur lies sung von dessen ifleichgewichts-

■ temperatur 2- ein-x-aetzt. Meoe LIossuiXj erfolgt mit Speiche- .-. run.2' sv/icchen swei Imx>ulseii und wird vom ociic-itelspannuncsneaner To, dtrrcligeftlbrt. Genauer ^jesp.^t, mißt der Öcheitelspannun;_;ai,iesser die .!!!enperatur I¹ . die nicii von Ϊ., nur durch crinen Abc-tüiiG T — ^rf . turboraciieiclet, der konotant ist, wenn P und t i'ect sine.. Die Anplitudo 1' - Ί¹. selbst kanu vor ein- ^esteilt vferden, nie en weiter oben angegeben v/urde (automatifjclie Arocito;7eise), und ein- Te :;eH-O];vio,rator GlT wird dann hinter den von ill aus,gehend On nlrje^lielieiieh b'i^nal ßero,rt ein-

da·? er su desgeiligen "!-irre/juiifTQceitpüiilct einen Impuls. zu üeia. die am Kreio PA ein^eöteilte- i'empornturdifferena erreicht ist«. Der von G¹Ii abee.'^uide Impuln beendigt sodann automatißcli Liier- die 2e.ifbo.i3ia ':5 öie. iirrejunj-. Der Unter-, brocher I ^estrebtet dio.''„^r;;Ll »./icchen der automrtischen Ar— b-eitsv/eist iait einen vüreiü/:eHteilten lcon,₅tanten Pe^eI Ί¹ - ^ri_s oder einer etv/a.o verschiedenen .arbeitfn^eise, bei der -die Erre.^fj«i\::szeitdauer- t durch J3 feat^ele^t wird.

"Jjhg BiockscJmltMld kann notUrlicli vereinfacht werden, wenn man über hinreichend'.stabile ^oitbnseii, Erregerkreise und Yeratf^rlcer verfügt.. Man braucht dann an· Ausgang des Verstärkers nur die beiden iießkanllle parallel anzuordnen, von denen der eine über YG, tTerte 'S liefert, und der -andere über D und VG-, (VP e ' d

"3T (^zum Zeitpunkt t =-O) lief ert c Kan setzt dann voraus, 'daß bei festen 'Jerten von t , P und der Verstärkung.'koine Un-

ti»

aicherliKit filier die Cirö'ße ϊ - Ί¹ vorhanden ist und daß der dT c e

\7ert -τψ (t = O) k mit hinreichender Creiiaui^keit bestimmt ο

UIe besondere* im vorangegangenen beschriebene -Wahl der kennzeichnend ßK O-rößen des Ließ signal π v/eist den Vorteil auf, daß zuia gleichen. Zeitpunkt t zwei Parameter ]·:. und -T_n bestimmt werden, vior.-xiis 'ί_ eindeutig abr,eloifet worden kamio

009837/0185

Der Verlauf des Signals hinter den rieitpunkt t = O ]-:£·ιι:ι Ms zur nächsten "Erregung beliebig sein»

Die zum Zeitpunkt t = O erhaltenen Ileßergebnisse sind riit Hilfe der Sclieitelspannungsnesser gespeichert. Die 'xatscclie, daß nan eine Seiroeratur ID miiöt, die deutlich von Ϊ unter-

i ~ ^{C e}

scheidbar ist, stellt eine "befriedigende Arbeitsweise des öcneitelspannuiigsmessers VO.. sicher selbst in den Γ;.:11, v/o die Gleichgewichtsteirpcra-tur des ließ Gliedes schwenkt, v,^rie . das in turbulenten Strömungen der l'all ist".

do liefert das ließgerr.-t (Pig. 9) eine Lies sung, die von Anzeigen der beiden Parameter k und T ausgeht, cie su v.äedcr— holten Zeitpunlcten in einem gewählten Rhyliinus gleichseitig mit HiIf e des gleichen Ileßjliodes genes sen werden.

Zwischen swei aufeinanderfolgenden Lies sung en des gleichen .Parameters wird die Anceige gespeichert, un die Registrierung, die !telemetrie oder die direkte j3enutcun.; der- gelieferten Da.ten in einen Xieclmer zu erleucJitern. !Dies Iu-1 den Vorteil, eine momentane Lies sun." von ires chwind igle ei. t und !'einperatur zu gestatten, die gleichseitig und an der gleichen otelle erfolgt, wobei die Ließsignale gleichseitig gespeichert v/erden, was deren leichte Auswertung durch statistische Recheranetliodon gestattet, die besonders die Bestimmung der Greschwindigkeits-Temperatur-Korrelation betreffen können.

Die Erfindung läßt sich den verschiedensten Untersuchungsbedin^:jungen anpassen. liamentlich ist sie nicht auf in I-.ied.ieii eingesetzte Temperaturmeßglieder beschräiütt, und das Ließgerät (Figo 9) läßt sich, wie weiter oben erwähnt, für alle ^ Meßglieder einsetsen, die in ein System eine Störung kleiner Amplituden einbringen können, auf die eine- Rückkehr ins Gleichgewicht folgt. , .......

0 OSt 3 7 / 01 a 5 ^BAD ORIGfNAL

-AS

Unter den als Beispiel zitierten Any/endungsmöglichkeiten des.· erfiiidungs gemäß en Verfahrens kann neu Boöengeräte und Bordinstrumente iiir Luftfahrzeuge oder üaketen aufführen, die zur Lesaun'j sv/eier "Luft-Prrriaeter" bestimmt und mit einem Hitzdraht-; .eljglied oder allgemeiner mit einen .beliebigen 'l'emperatiir-Lc": glied, das einem aerodynamischen oder hydrodynamischen btroiio.usgesetst ist, versehen sind . .'■■■■

Bo kann man mit aünnen hitzebeständi^en Drähten periodische' ^ii-7ΐιεIe in abständen t unterhalb ein^r Millisekunde erhalten,

die Zeitdauer t ^ einige llikroaekunäen- beträgt. LIan verfügt oo pro bekunde über mehrere tausend Kei3punktpaare von i'enperatur und V/; irme abfuhr, die auf konstantem 'i five au während Seitdauern gespeichert v/erden, die-für das Arbeiten eines Bordrechners geeignet sind, der di-G Ί¹ und k dcrstellenden liohsignale (riechteckirnpulse variabler Amplitude mit der Zeitdauer t_ - t ) derart verarbeitet, daß hieraus die Temperatur und CJ-eschv/indigkeit des bewegten liediums abgeleitet v/i'rd, wobei der' Gesaritdruck durch ein unabhängiges Meßglied gemessen v/ird.

o, gestattet das erfindung-sgemäße Verfahren in ruhenden L'edien die praktisch kontinuierliche Lieusung den seitlichen IDeiaperaturverlaufa und gleichseitig der mit der Yft'rmeabfuhr vom Lei-iglied gekojppelten V/ärmelQitfr.hi,-keit.

Da die '7ärmeleitfähigkeit eng von der Art der Zusammensetzung und dem Druck des umgebenden Mediums abhängt, können, wenn diese lledien in sehr kleinen !.lernen vorliogen, die vernchiedenen Abv/and lungs form en des erfindungsgemäßen lueOgorätori y,rw Herstellung von industriellen physikalisch-chemischen Ließgeräten dienen. ' '-

,Ebenso sei daran erinnert, daß die Erregung, die nicht unbe- j dingt energetischer llatur sein muß, auch in Porm von Bewegungs-i

_T^ifeu geliefert werden I:ami, v/gIcjig ov:Z i:i IlGclie.u bj-;e;;licl:e "Jl erne nt G übertrajbar ainxl oüer ruf bev;c gliche lileuoate, eic ;Λΐ ütr".2;turen befestigt sind, ei er en Deion"irticii3_ejet2u "intersucht v/erdeii sollen. Lian verfügt so-Ii"ber bal-iBtitjohe Yiö'iosineter oder nanometer, v'oer C-er.-'te nur jtniicturuirberauc-iung oder'über fcriite für rlieolo pinene ed or _Gov5liVi3:^;.':r!.li-αdie Untersueiiungen.

Liit 3lel:tro3tnti;jch, ma^netiocli ogoj G^ektro::i^r^iietiec"; croeiteiiden LeiJ^L-iedern verfügt nan über ein Verfahren nur linteraucauiv: von i'ieitkonstrnten oder Übertrrjun^nfun^i'ionen, die mit zahlreichen piiysikaliscli-cheraisa'.ien J-Ji^enac ,aften der su untersuclienden Umgebung des IJe.Mgliedea oder des zu untersuchenden Byotems verbunden sind.

008837/0185 bad original

Claims (1)

1. 54861 4

   P.A. 3 3 Ί 6 S 3*28.6.66

   Pat ent aua prü eh e

   Tc Verfahren sum Hessen nichtelektrischer .Grüßen mit einem aktiven Ileßglied, dp.durch gekennzeichnet, daß das ließglied öuroli Liier giesiif uhr in kurzen Impuls-en eine Zustand sänüe -rung erfahrt und das von ik als Polge der in seiner Ungebung durch- d.:.e "bei jedem Impuls hervor gerufene Störung erzeugten una von zu messen:.eh Phänomen Li"bhl.nr;igen Änderung ausgehende Antwortsignal gemessen wird.

   2v Leß verfahr en nach Ansioruch 1 , gekennzeichnet durch einen periodischen ITuIlounJcfcalr.leicfci des vom Lle.-glied kommenden Signals auf einen liezugspegel, der dem AnfaJigspegel des Signales ent .spricht. , ■

   3· I,Ie.':verfahren nach Anspruch 1, gekemizeichnot durch Tiieder-Ii olung der Kur ζ impulse ir. regelmäßigen Zeitintervallen.

   4« ließverfahren nach Ansx'-ruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß .-ils kennzeichnende (Jrciße des auf das Anzeigegerät übertragenen Lief:signals cias Zeitintervall'benutzt wird, das zwischen den Durchgängen des Signales durch zwei bestimmte, dirrch ein konstantes Verhältnis miteinander ver- ^: bunäene Amplitudenwerte liegte

   5· Ilei-'verraJrren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen IJrregungs impulse unterbrochen werden ,.Wenn das Ließsignal· den ersten gewählten Anplitxidenwert erreicht hat c . -

   BAD 009837/0185

   am- ff· *

   Le ίί ν erfahr en naeii Anspruch 4 und 5, dadurch jekennzeichnet, daß zur Xontrolio des Verhaltiiiswertea der beiden gewählten Amplituden ein analoges Dic?.]si..nrl benutzt wird, das eine den. vom" Leiägiied komaeudeii keßsi^iL·!-! r:inlc;;c Öignalform aufweist.

   Le '-ι ν erfahr en nach ,iispruch 1 bis 'j, bei fen de:- Le;. jlied i:i sich wiederholenden ;'21t int ervallen durch kurze Impulse \/c-rmeenergie zuz-exilhrt v/ird , dadurch jek.eiuiaeichnct, ■ er·; als kennzeichnende Grüße für jedes i'enperaturn.utwortoijr-rJ., das die Aufwärrauuj des Leil^licdee -entsprechend tion zu untersuchenden Phononen angibt, der viert der .s.bleiti:v.j der Amplitude dieses [i.'e::ij)eratursi_w.nals nach der .'.ioit r;uv.i Zeitpunkt des .ib]di]ilbe,-j:inns sov;ie der ^esarite, o::rch _c ^veücn ü)rre£rerinptils erzeugte Temperaturc.nritieg· benutzt und dasselbe Llefi^lied ^leic'-aeitig abwechselnd in passiver Arbeit aweise eingesetzt wird, bei der Ansahen rber die (rleiehgewichtstejaperatui- dieses ] ,eßglieces .geliefert v/erceji

   8. i-'eßverfrJireii nach. AnsjDruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als kennzeichnende Grüße des übertrr-,\;c:ien Le^siGiirls die Differ ens zweier bestimmter Amplitucienv,'C3:te des üijnalu zu zwei bestinmten Zeitpunkten benutzt wird.

   9» k.o νQVfr .reu :ioo einem oder nohreren der Ansprücho 1 bis 8, £eliounü>iichnet d^rch ^leio]i:;eiti:;e jjonutzun_.- dos ,.ieu^liedGU in. aktiver und passiver Arbeitsweise.

   10. r.c%-er:.i.t j-jIx ein LcUvcrffüiren imoli oen Ansprüchen 1 üis ⁿ, jekonnseiejmot durch ein 3;e_: -;iied (OA), eineii M'i'tv-erf:rej-s (E)_?- der iJira 3:urce liner.deinpuloe anführt, umi uu^ch iviü A".j:.?o1 ;'o.vt;r;^!t (BI j ρ woiehun Jra von UoL '.Lied · iiojcJiendo ^.i-'Gwortci.:·::,.'! adi-'t (S¹I^o 1) ο

   J ^; BAD ORIGINAL

   λ ν

   15486U

   '11. i.;ei.^erut nach Aiijjruch. Iu. 'rekenuzeichnet uur.oh ein ireimglied (S),' das einerseits die ICurzim-mlse vom _u Erregerkreis (:]) .sum Lie ti glied (GA) und andererseits oca "/on !.,/oSglied kommende Signal zum Anzeigegerät (i2,i) ici-cet Ci¹Ig₀ I).''

   1k. .,c^e..:^; nr_:.ch Ariayruch 1.0 Uj.ici 11, sekemizeichiiet -.iu^ch :ivie iiei-olicsis (L), die den kirre gerkreiß steuert und uic l-cricee der iCurainipulGe -ue-^t-immt, und durch einen von --S-- Zeitb;!.;jiö (}i) gesteuerten ATi/ixichkreia (Al) sun Ärj^leiclien de;j von Lleß^liGd kon: ,enden und in einem /eratLrker (Ap) verstärkten Signals rvuf einen Bezugs-' pe-jol.

   13o i.;e,^r.;.''6_.:^:,t nach :Äri,-JX)rucl·, 10 bin 12, gekennzeichnet i-urcii Gj.nen. ersten Kippschalter (B-.), der su einem der ersten "vorgegebenen Araplitude 6ss Signals entsprechenden-. Zeitpunkt ausgelöst v/ii-d und dabei die Erregerimpulse 'unterbricht, sowie"durch einen zweiten Kippschalter (Bp)./der bei der zweiten vorgegebenen Amplitude des gleichen Signals ausgelöst wird, und schließlich durch einen mit dem Anzeigegerät·(IH) verbundenen bistabilen Kreis (BM), der das Zeitintervall (At) zwischen den beiden von den Kippschaltern abgegebenen Impulsen mißt.

   14. l.Ießgerät nach Anspruch 11 mit Erregung des Meßgliedes in Form von durch Unterbrechung¹ eines Gleichstromes erhaltener Kurzimpulse, gekennzeichnet durch ein Trennglied (S), das aus mindestens einem Yibrationsrelais (RT)-besteht, dass das Meßglied (OA) abwechselnd mit der Erregerquelle (E) und mit dem Anzeigegerät (IM) (I)¹Ig* 3) vorbindet. ■

   BAD 0098377018 S

   15· iießjer&t nach Anspruch 14, dadurch■ ~eksnn.sezäunet, da.'·': da.s Vibrotionsrelois (RV) einen :, .'ir^ingenden Anker (?) besitzt, dessen einer .^rm einen be; e_wlif:I.i:;:i Kontakt (OM) trägt, der mit dem Ließglied (CA) elektrisch verbunden ist und eich av/i;.\..lion Peqtkontwkten (0Ϊ¹) bewegt, die. beide rait den Erregerkreis (U) verbunden sind, v/obei der bewegliche Kontakt (CLI) nur in der Ltclibcrscluif t der jiulu-laje dec beweglichen Anker a (?) gegenüber den l'Oütkoivb:. kten (CP) isoliert ijt, v.Clhrslid das andere Ende deü Ankers l.iit einer be;/.glichen Kontakt brücke (PE) verbunden ist, die zwischen einen Si:; konLakt (CE) uiio einem AuG^i-n^akoiitrkt (OS) oec itelais (RV) v.'irksam iot, von denen der letatere (Oö) mit dem Anaei;,e,;,orät (Hu) derart olektriüch verbunden ist, da" der ürrege.'kreis v/äh. end des ^rojjeren i'eiles einer Schwingun^speriode des Ankers je.iolilosseii wird, während der das Iießgiied nit dem Anseigejeriit verbindende Kreis nur wiUirend eines kursen Seitint ervall ο s geschlossen wird, das kleiner als die üifnun^saeit des ersten Kreises ist.

   16. Heßgerät nach den Ansprüchen 14 und 15 für ein Vorführen nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein erstes Relais (Rh), da3 sich an zwei den gewählten kennzeichnenden Signalamplituden entsprechenden Zeitpunkten schließt, sowas durch ein aweites Relais (R₀), daß das vom ersten Relais empfangene Signal abwechselnd" derart auf awei ge,;;eneinandergeschaltete'Kondensrtoren (C.|, O₀) gibt, daß das Anzeigegerät (IM) die Differanzüpannung an den Klemmen der beiden Kondensatoren (C.|, C₀) mißt.

   17» Meßgerät nach einem der Ansprüche 14 bis 1ö, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die benutzten Relais durch geoi noto elektronische Sohaltmittel eruotzt wird.

   009137/0185

   IS. '_>-;-rs::ät nr.cii Aiiiprnc'i 10 l;ia .12 für. ein 7er.^r; -ireii nach. *.;.zi/~-\c~j& 7, (φdurch .^kennzeichnet* dai: an Auagaug Ceo !.le^vcrvljurljers (Ap) Cr ei Ließkanäle liegen: - einer erster Krnal (s), in dem ein von der Zeitbrais - (^) ^e jteuerter AUvIeiclikreis (Al) und ein erster ■■ijgiiC-itel3pa-niAU:if".;-sinä3ser (YG₀) liegen, dessen Anzeige vropor-tional zur G-e samt auf wärmung des LIe-glied es ist, ein aweiter Kanal (d), der das verstärkte LießsigiicLl auf einen Dii'ferenalerkrGis (D) übertrugt, an den eich ein-sy; Kit er ,jchcitel3.pf..miungsiiesser (VG₁) anschließt

   Ct

   und ein dritter Iianal mit einem dritten Scheitelspannungs-.ner;ser (YG,,..) ,·; Uer bei pasaiver Arbeitsweise des Ließ- ^: äjlxeCrC-o- Ix-^r/erte der Gleichgewichtstenperatur dieses I-Ie£^i:.ides J.:lofcrt (pi^o 9).

   1y. ^e/-gor Mt VL.ch, Aruiprucli 18, dadurch, geicen^z^iclinüt, drij die ;.^'^'J'.x\r:Q üos crstei· und dec; aw-iten dcJicitel- ;;₄_: niiu:;._r· i'esöcrs nit einem Cuotientemae^^erilt (Q) V-C-.';,'\;i(loji sind, das ein ken·.3·ΐlehnenuc;j Signal eier ;:ur> ■;.-.""■ ..."t'ji'L Jieo ;un,:; liefert.

   '.:oioh: ot durch einen ^in-jte'U.krein nur Vor ein rc■·„llung

   ..c;-,;iG ■■:.- ü.x „inen llveoukoLi'i.'rctor (OU) lsitii rutoi'.ir tischen . ■".,■ ".■ ?.t^f,:i 'Or U:;:re

   009837/018S

   Leerseite

   ORfGJNAL INSPECTED