DE1573629C - Kalibnergerat zur Überprüfung von Druck oder Kraftmeßwandler - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Kalibriergerät zuir messenen Druck oder eine solche Kraft mit einer Ge-Uberprüfung von Druck- oder Kraftmeßwandlern nauigkeit von mehr als 1% anzeigt. Die den zu kalikurz vor ihrem Einbau, bestehend aus einem Druck- brierenden Meßwandler und das dazugehörende Anoder Kraftgenerator mit je einem Anschluß für den Zeigeinstrument verbindende Schaltungsanordnung ist zu kalibrierenden Druck-, oder Kraftmeßwandler und , 5 so ausgebildet, daß eine Differentialanzeige des von einen Referenzmeß wandler und einem mit den Meß- dem zu kalibrierenden Meßwandlers gelieferten Meßwandlern gekoppelten elektronischen Auswertegerät. wertes zu dem von dem Referenzmeßwandler geliefer-

In der Meßtechnik spielt die Kalibrierung von Meß- ten Meßwert erfolgt. Die Skala des in diesen Meßkreis wandlern eine bedeutende Rolle. Gewöhnlich wird eingeschalteten Potentiometers kann unmittelbar in diese Arbeit im Laboratorium ausgeführt, da die dazu io Empfindlichkeitswerte des zu kalibrierenden Meßbenötigten Meßgeräte, wie ζ. B. hydraulische Druck- wandlers geeicht sein, beispielsweise in. mV/at, V/kp, und Krafterzeugungsgeräte mit den notwendigen, pC/at od. dgl. i : elektronischen Auswertegeräten, schwerfällig, nicht Zur Kalibrierung eines Meßwandlers werden der zu transportabel und umständlich zu bedienen sind, so kalibrierende Meßwandler und der Referenzmeßdaß dazu nur ausgebildete Spezialisten eingesetzt 15 wandler gemeinsam in den Druck-oder Kraftgenerator werden können. In vielen Fällen ist es aber notwendig, eingespannt und möglichst kontinuierlich über den Kalibrierungen und insbesondere Nachkalibrierungen vollen Meßbereich belastet. Auf dem Anzeigeinstruim Verlaufe von Messungen direkt am Meßobjekt vor- ment des elektronischen Auswertegerätes ist nun die zunehmen. Dabei ist in erster Linie die Übereinstim- Abweichung zwischen den Meßwerten des zu prüfenmung der Meßergebnisse bei wiederholten Messungen 20 den Meßwandlers und des Referenzmeßwandlers von Bedeutung. Für solche Prüfungen können ein- direkt ablesbar. Die Anordnung ist zweckmäßig so gefachere Prüfgeräte verwendet werden, als es für Abso- troffen, daß die Abweichung unmittelbar in Prozent lutmessungen im Labor notwendig ist. . vom Endwert des Meßbereiches des Referenzmeß-

Es ist auch bekannt, an die gemeinsame Drucklei- wandlers ablesbar ist. Während mehrerer Kalibriertung eines Dead-Weight-Test-Prüfstandes mit einem as versuche wird nun das Potentiometer des Auswertege-Regulierorgan, welches dafür sorgen soll, daß bei rätes so verstellt, daß sich im ganzen Meßbereich die Änderung der Auflagegewichte eine Veränderung der geringste Abweichung der von dem zu kalibrierenden Kompensationsleckölmenge eintritt, um den Regulier- Meßwandler gelieferten Werte von den Meßwerten des kolben auf konstanter Höhe zu halten, zwei Mano- Referenzwandlers ergibt. Die Stellung des Potentiometer, also zwei Druckmesser anzuschließen. Dabei 3° meters gibt dann auf der zugeordneten Skala unmittelhandelt es sich jedoch nicht um ein Kalibriergerät, das bar den tatsächlichen Empfindlichkeitswert des kalidazu dienen könnte, an dem Einsatzort eines Meß- brierten Meßwandlers an.

wandlers die Kalibrierung dieses Meßwandlers zu Sowohl das Auswertegerät als auch der Druck- oder

überprüfen. ; Kraftgenerator des erfindungsgemäßen Kalibrierge-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kali- 35 rätes sind so ausgebildet, daß sie beide leicht transpor-

briergerät einfachen Aufbaues zu schaffen, das die tiert werden können und ihre Handhabung keine be-

. Möglichkeit bietet, mit einfachen Mitteln an dem Ein- sonderen Fachkenntnisse verlangen. So ist bei einer

satzort des Meßwandlers diesen Meßwandler zu kali- bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der

brieren. . Druck-oder Kraftgenerator als hydraulischer Kolben-

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch ge- 4° generator ausgebildet, dessen Druckkolben sowohl

löst, daß das elektronische Auswertegerät ein Anzeige- mit Hilfe eines mit Gewinde versehenen, durch Schrau-

instrument, das die Abweichung des von dem zu kali- ben jn Bewegungsrichtung des Kolbens verstellbaren

brierenden Meßwandler gelieferten Meßwertes von Stellgliedes als auch durch einen Schlag auf seinen das

dem vom Referenzmeßwandler gelieferten Meßwertes Stellglied durchdringenden Schaft betätigt werden kann,

, anzeigt, und ein in den Meßkreis des zu kalibrierenden 45 und es ist ferner am Kolbengenerator zur Nachfüllung

Meßwandlers eingeschaltetes Potentiometer aufweist, von dessen Druckraum zum Ausgleich von Leckver-

das mit einer die Potentiometerstellung angebenden lusten ein Reservoir derart angeordnet, daß es nach

Skala versehen ist und mit dem die angezeigten Ab- Anheben eines Abschlußventils und nach Lösen des zu

weichungen der Meßwerte im gesamten Meßbereich kalibrierenden Meßwandlers von seiner Dichtfläche

auf ein Minimum bringbar sind. 50 mit dem Druckraum direkt verbunden ist.

Durch die Erfindung wird demnach ein Meßgerät Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in geschaffen, das aus einem einfachen, aber genauen der Zeichnung dargestellten, die Erfindung nicht beelektronischen Auswertegerät und einem dazu passen- schränkenden Ausführungsbeispielen näher beschrieden Druck- oder Kraftgenerator besteht, mit dessen ben und erläutert. Es zeigt

Hilfe der zu kalibrierende Meßwandler beaufschlagt 55 F i g. 1 die Ansicht des elektronischen Auswertewerden kann. Das Meßprinzip besteht in einer Ver- gerätes mit zwei Meßwandlern eines Kalibriergerätes gleichsmessung des zu. kalibrierenden Meßwandlers nach der Erfindung,

mit einem Referenzmeßwandler. Ein solches Aus- F i g. 2 das Blockschaltbild eines solchen elektrowertegerät kann vorteilhaft zusätzlich zu dem An- nischen Auswertegerätes, / Zeigeinstrument, das die Abweichung zwischen den von ⁶° F i g. 3 einen Längsschnitt durch den hydraulischen den beiden Meßwandlern gelieferten Meßwerten an- Druckgenerator eines Kalibiergerätes nach der Erzeigt, auch noch ein weiteres Anzeigeinstrument ent- findung und . ■ . halten, das den vom Referenzmeßwandler gemessenen F i g. 4 Diagramme von Meßwerten, wie sie mit Wert anzeigt. Die den Referenzmeßwandler und dieses drei verschieden eingestellten Eichfaktoren über dem weitere Anzeigeinstrument verbindende Schaltungs- 65 Druckbereich aufgenommen wurden, anordnung und das Anzeigeinstrument können fabrik- F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform eines elektroni-. mäßig so aufeinander abgestimmt sein, daß das weitere sehen Auswertegeräles 1 mit einem Referenzmeß-Anzeigeinstrument den vom Referenzmeßwandler ge- wandler2. Das Anzeigeinstruments, das vom Refe-

renzmeßverstärker gesteuert wird, zeigt den Absolutdruck in Prozent des eingestellten Meßbereiches an. Der Meßbereichschalter 4 gestattet, das Arizeigeinstrument3 auf verschiedene Vollausschlagebereiche einzustellen. Das Anzeigeinstrument 5 ist mit dem Verstärker des zu kalibrierenden Meßwandlers 7 verbunden und zeigt direkt die positive oder negative Abweichung in Prozent des zu kalibrierenden Meßwandlers 7 von dem auf dem Instrument 3 angezeigten, vom Referenzmeßwandler 2 gemessenen Druckes an. Mit Hilfe eines mit einem Einstellzähler ausgerüsteten Knopf eines Potentiometers 6 kann der Eichfaktor des zu kalibrierenden Meßwandlers 7 so lange verstellt werden, bis dessen Abweichungen über dem ganzen Druckbereich Minimalwerte ergeben. Eine solche Auswertung ist in F i g. 4 veranschaulicht. Darin stellt der Linienzug 40 die auf dem Instrument5 abgelesenen Abweichungen für einen als Beispiel am Potentiometer 6 eingestellten Empfindlichkeitswert von 1,80 pC/at über den vollen Meßbereich dar. Wird das ao Potentiometer z. B. auf 1,82 gestellt, so ist die Abweichung bereits über den ganzen Druckbereich gleichmäßig verteilt, was somit dem wahrscheinlichsten Empfindlichkeitswert des zu kalibrierenden Meßwandlers 7 entspricht. Wird dieser Faktor z. B. noch weiter auf 1,84 pC/at erhöht, so wird die Meßabweichung 42 bereits stark negativ. Auf diese Art kann nun der zu kalibrierende Meßwandler auf einfache Weise mit hoher Genauigkeit in bezug auf den Referenzmeßwandler 2 geprüft werden, der seinerseits nicht für Meßzwecke, sondern lediglich als Meßstandard verwendet wird.

An Hand der F i g. 2 wird nun das Auswertegerät nach F i g. 1 weiter erklärt. Darin stellt 21 den Referenzmeßwandler dar, welcher auf den Verstärker 22 geschaltet ist. Über Gegenkopplungskondensator 23 und Potentiometer 24 wird der Empfindlichkeitswert des Referenzmeßwandlers 21 auf einen normierten Wert eingestellt, so daß z. B. 1000 at auf dem Wandler 5 mV Ausgangsspannung am Verstärker erzeugen. Auf dem Anzeigeinstrument 25, das als Millivoltmeter, z. B. als Analog- oder Digitalinstrument ausgebildet sein kann, wird die Ausgangsspannung so angezeigt, daß direkt in der Meßgröße abgelesen werden kann.

Der zu kalibrierende Wandler 30 wird mit seinem Verstärker 27 verbunden. Derselbe steht mit einem Gegenkopplungskondensator 28 und einem kalibrierten Mehrgangpotentiometer 29 in Verbindung. Die beiden Wandler werden nun dem gleichen Druck oder der gleichen Kraft P.ausgesetzt und erzeugen an ihren betreffenden Verstärkerausgängen Spannungen. Der Absolutwert des Referenzmeßwandlers 21 wird auf dem Anzeigeinstrument 25 ersichtlich. Weist nun der zu kalibrierende Meßwandler 30 an seinem Verstärkerausgang 19 eine andere Spannung auf als der Referenzmeßwandler 21, so zeigt das Differenzanzeigeinstrument 26 eine positive oder negative Spannung an, je nachdem, ob die Spannung am Ausgang 20 oder am Ausgang 19 höher ist. Nun wird das kalibrierte Potentiometer 29 (das dem Potentiometer 6 in F i g. 1 entspricht) so lange verstellt, bis diese Anzeige praktisch ihre Mittelstellung als kleinste Differenz beibehält. Hierauf kann der kalibrierte Eichfaktor, d. h. Empfindlichkeitswert des nun kalibrierten Meßwandlers 30, abgelesen werden.

F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Druckgenerators für Kalibriergeräte. Diese Konstruktion eignet sich insbesondere für sehr hohe Drücke. Das Gerät besteht aus dem Stahlkörper50, in welchen der Hochdruckkolben 31 mit seiner Führung 32 mit Hilfe eines Nippels 33 dichtend eingebaut ist. Der Referenzmeßwandler 34 und der zu kalibrierende Meßwandler 38 sind nebeneinander angeordnet und stehen über Bohrungen 36 und 36a symmetrisch mit der Bohrung 38 in Verbindung. Der Hochdruckkolben 31 wird mittels Überwurfmutter 39, welche Ober ein Feingewinde 51 mit dem Stahlkörper 50 in Verbindung steht, betätigt. Der Körper 50 seinerseits ist auf einer Montageplatte 52 befestigt, welche mit einer öltropfenschale 53 versehen ist. i , j ^

Zur Nachfüllung der als Pumpraum dienenden Bohrung 38 wird der zu kalibrierende Meßwandler etwas von seiner Sitzfläche 37 zurückgedreht, worauf das ölreservoir 54 durch Anheben des Ventilknopfes 55, der mit einer Dichtkugel 56 versehen ist, über die Bohrung 57 mit der Bohrung 38 in Verbindung gebracht, worauf der Kolben 31 zurückgedreht wird. Nach Festdrehen des zu kalibrierenden' Meßwandlers ist die Druckpumpe betriebsbereit. Nach Betätigung der Überwurfmutter 39 werden beide Meßwandler dem gleichen Druck ausgesetzt.

Für dynamische Prüfungen können die beiden Meßwandler anstatt an das beschriebene Auswertegerät über Standardverstärker an die beiden Kanäle eines Zwei-Strahl-Oszillographen angehängt werden. Durch Schläge mittels eines Kunststoffhammers auf das Ende des Kolbenschaftes 58 können sehr rasante Druckanstiege erzeugt werden, - die mittels Polaroidkamera registriert und dann verglichen werden können. Der Druckgenerator nach der Erfindung eignet sich somit sowohl für statische wie auch dynamische Vergleichsprüfungen. Et kann sowohl in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen statischen Auswertegerät als auch mit Standardoszillographen Verwendung finden, was für beide Geräte, die an sich zusammengehören, große Anwendungsgebiete eröffnet.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kalibriergerät zur Überprüfung von Druckoder Kraftmeßwandlern kurz vor ihrem Einbau, bestehend aus einem Druck- oder Kraftgenerator mit je einem Anschluß für den zu kalibrierenden Druck- oder Kraftmeßwandler und einen Referenzmeßwandler und einem mit den Meßwandlern gekoppelten elektronischen .Auswertegerät, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronische Auswertegerät (1) ein Anzeigeinstrument (S), das die Abweichung des von dem zu kalibrierenden Meßwandler (7) gelieferten Meßwertes von dem vom Referenzmeßwandler (2) gelieferten Meßwert anzeigt, und ein in den Meßkreis des zu kalibrierenden Meßwandlers (7) eingeschaltetes Potentiometer (6) aufweist, das mit einer die Potentiometerstellung angebenden Skala versehen ist und mit dem die angezeigten Abweichungen der Meßwerte im gesamten Meßbereich auf ein Minimum bringbar sind.

2. Kalibriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswertegerät (1) ein weiteres Anzeigeinstrument (3) enthält, das den vom Referenzmeßwandler (2) gemessenen Wert anzeigt.

3. Kalibriergerät nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck- oder Kraftgenerator als hydraulischer Kolbengenerator ausgebildet ist, dessen Druckkolben (31) sowohl mit

Hilfe eines mit Gewinde (51) versehenen, durch Schrauben in Bewegungsrichtung des Kolbens (31) verstellbaren Stellgliedes (39) als auch durch einen Schlag auf seinen das Stellglied durchdringenden Schaft (58) betätigt werden kann, und daß ferner am Kolbengenerator zur Nachfüllung von dessen Druckraum (38) zum Ausgleich von Leckverlusten ein Reservoir (54) derart angeordnet ist, daß es_ nach Anheben eines Abschlußventils (56) und nach Lösen des zu kalibrierenden Meßwandlers (35) von seiner Dichtfläche (37) mit dem Druckraum (38) direkt verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen