DE1648548B1 - Druckmessystem - Google Patents

Description

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der Wicklung 20 ist an die Anode der Röhre 22 an- Auf die freien Enden der Stangen 57 α und 57 b

geschlossen, deren Kathode geerdet ist. Das rechte sind Kegel 54 α und 54 b von geringem Gewicht auf-Ende der Wicklung 20 ist gemäß F i g. 1 mit der geschoben, die Schwingspulen 60 α bzw. 60 b tragen, Batterie 21 verbunden. welche in den ringförmigen Luftspalten zwischen den

Es sei bemerkt, daß die Wicklungen 19 und 20 be- 5 freien Enden der Stangen einerseits und den zylinzüglich ihrer Phase so geschaltet sind, daß sie eine drischen Körpern andererseits angeordnet sind. Die positive Rückkopplung bewirken, damit der Kreis hier nicht gezeigten Anschlüsse der Schwingspulen mit einer Frequenz schwingt, die durch die Eigen- 60 a und 60 b sind mit ebenfalls nicht dargestellten Schwingungsfrequenz der magnetischen Scheiben 15 geeigneten Verstärkermitteln verbunden, die ähnlich und 16 und damit auch der Kapselwände 13 und 14 io wie bei der Anordnung nach F i g. 1 einen Bestandin den durch die Kerne 17 und 18 erzeugten Magnet- teil eines mit Selbsterregung arbeitenden Schwingfeldern bestimmt wird. kreises bilden. Während des Betriebs schwingen die Ein Frequenzmesser 23 bekannter Art kann direkt Schwingspulen in dem Magnetfeld, das durch die mit der Anodenspannungsquelle 21 in Reihe ge- Dauermagnete 59 α und 59 δ in den ringförmigen schaltet werden, um die Schwingungsfrequenz des 15 Luftspalten zwischen den Stangen 57 α, 57 b und den Schwingkreises und damit auch die Eigenschwin- diese umschließenden Magnetkonstruktionen 58 a, gungsfrequenz der Wände 13 und 14 zu messen. 58 & erzeugt wird. Das an den Anschlüssen der Diese Resonanzfrequenz steht ihrerseits in Beziehung Wicklungen 60 α und 60 b erscheinende Ausgangszur Steifigkeit der Wände der Aneroidkapsel 10, signal entspricht dann der Schwingungsfrequenz der welche wiederum in einer direkten Beziehung zu dem 20 Kapsel oder Membran 10.

auf die Kapsel wirkenden Druckunterschied steht. Um die Anordnung nach F i g. 2 zu unterstützen,

Wird die Anordnung nach Fig.l bei einem wurde die gesamte Anordnung auf zwei Klötzen 70 α Höhenmesser verwendet, variiert die Steifigkeit der und 70 b angeordnet, die an den zylindrischen Kapselwände in Abhängigkeit vom Druckunterschied magnetischen Bauteilen 58 α und 58 b befestigt über einen Höhenbereich von bis zu etwa 80 000 Fuß 25 wurden. Der Abstand zwischen den Kegeln oder (etwa 24 500 m) im Verhältnis von etwa 20 :1. Da- Sonden 54 α und 54 b wurde dann dadurch genau her kann die Höhe innerhalb dieses Bereichs da- eingestellt, daß die Unterstützungen 56 α und 56 b durch genau gemessen werden, daß die mechanische miteinander durch drei Schrauben 80, 81 und 82 ver-Eigenschwingungsfrequenz der Kapselwände ge- bunden wurden, die eine starre Verbindung zwischen messen wird. Ferner benötigt man bei einem solchen 30 diesen Unterstützungen bildeten, wobei die Aneroid-Höhenmesser keine beweglichen Teile oder Lager, kapsel 10 zwischen den beiden Befestigungspunkten wie sie gegenwärtig bei den meisten gebräuchlichen in ihrer Mitte durch die Kegel 54 α und 54 b Höhenmessern erforderlich sind; diese beweglichen schwimmend unterstützt wurde. Teile oder Lager sind für die meisten bei Höhen- Die Ergebnisse eines typischen Versuchs bezüglich

messern auftretenden Störungen verantwortlich. 35 der Wirkungsweise der Konstruktion nach F i g. 2

F i g. 2 zeigt eine zweite Ausbildungsform, bei der sind in F i g. 3 dargestellt; in diesem Fall wurde "die die Anordnung zum Herbeiführen von Schwingungen natürliche Resonanzfrequenz der Aneroidkapsel 10 der Wände einer Aneroidkapsel Schwingspulen be- gemessen, während der auf die Kapsel wirkende kannter Art umfaßt, wie sie auf dem Gebiet der Außendruck von einer Höhe von 0 Fuß auf einen Radiotechnik allgemein verwendet werden. 40 Wert entsprechend einer Höhe von etwa 35 000 Fuß

Gemäß F i g. 2 ist die Aneroidkapsel 10 mit (etwa 10 700 m) herabgesetzt wurde. Gemäß F i g. 3 zentral angeordneten unmagnetischen Scheiben oder variieren die Frequenzen über diesen Höhenbereich Puffern 50 und 51 versehen, die Vertiefungen 52 und zwischen etwa 562 und etwa 424 Hz. 53 zum Aufnehmen leichter Kegel 54 α bzw. 54 b Es sei bemerkt, daß man bei den Konstruktionen

aufweisen; diese Kegel sind mit den flexiblen 4.5 nach Fig. 1 und 2 auch abgeänderte magnetische Wänden 55 a bzw. 55 b verbunden, die in die Kreise und abgeänderte Wandlermittel verwenden Schwingspulenunterstützungen 56 α bzw. 56 b einge- könnte. Beispielsweise könnte eine elastisch gelagerte baut sind. Membran piezoelektrische Zylinder aus keramischem

Die Magnetkostruktionen der Schwingspulen um- Material antreiben, die am mittleren Teil der fassen zylindrische Körper 58 α und 58 b, an denen 50 schwingungsfähigen Membran befestigt sind, so daß Dauermagnete 59 a bzw. 59 b befestigt sind, die die piezoelektrischen Teile Ausgangssignale ergegenüber den Basisteilen der zylindrischen Körper zeugen, deren Frequenz der Schwingungsfrequenz nach innen ragen. Aus magnetischem Material be- der Membran entspricht. Ferner sei bemerkt, daß bei stehende Stangen 57 α und 57 b erstrecken sich ge- einer solchen Anordnung die piezoelektrischen Teile mäB F i g. 2 von den Dauermagneten 59 α und 59 b 55 an ihren entgegengesetzten Enden nicht unterstützt aus nach innen, wobei die Teile 57 a, 58 α, 59 α bzw. sind und daß ihre Trägheitsmasse den Ausdehnungs-57 b, 58 b, 59 b jeweils zusammenhängende Aggre- und Zusammenziehungsbewegungen der Membran gate bilden. · entgegenwirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

COPY

Claims (3)

1 2 Patentansprüche· Druck sich im Bereich zwischen Atmosphärendruck ' auf Meereshöhe und Atmosphärendruck auf einer

1. Druckmeßsystem mit einer Druckmeßdose, Höhe von 24 000 m über der Meereshöhe ändert,
deren auf ihren gegenüberliegenden Oberflächen- Mit Vorteil verwendet man als Druckmeßdose seiten einer Druckdifferenz ausgesetzte Membran 5 eine normale Aneroidkapsel, wie sie in barometrieinen elastisch gebogenen Randbereich aufweist, sehen Höhenmessern Verwendung findet. Die Form der den zentralen Bereich allein trägt, und mit dieser normalen Aneroidkapseln ist derart, daß eine einer elektromagnetischen Antriebsvorrichtung, Linearisierung der Verformung der Membran in Abdie den zentralen Bereich in mechanische hängigkeit von der Höhe erfolgt. Dementsprechend Schwingungen mit der durch seine Feder- io ist die Änderung der Verformung des zentralen konstante bestimmten Resonanzfrequenz versetzt, Wandbereichs eine nichtlineare inverse Funktion der und mit einer Vorrichtung, die ein Signal erzeugt, Höhe, wodurch ungefähr eine Linearität der Höhendas die Resonanzfrequenz wiedergibt, dadurch ablesung erzielt wird.

gekennzeichnet, daß die Druckmeßdose Im folgenden werden mehrere Ausführungs-CIO) elastisch gelagert ist und daß an der Mem- 15 beispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen bran (13,14) der Druckmeßdose (10) ein mit der beschrieben.

elektromagnetischen Antriebsvorrichtung (17,18, F i g. 1 zeigt schematisch eine Anordnung, die es

57 a, 58 a, 59 a, 57 b, 58 b, 59 b) zusammenwirken- ermöglicht, eine dicht verschlossene Aneroidkapsel des besonderes Bauteil (15,16, 50, 51) befestigt auf mechanischem Wege in Schwingungen mit ihrer ist. 20 mechanischen Rezonanzfrequenz zu versetzen und

2. Druckmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch diese Frequenz zu messen;

gekennzeichnet, daß die Federkonstante der F i g. 2 zeigt eine weitere Ausbildungsform in Ge-

Druckmeßdose sich im Bereich von 20:1 ändert, stalt mechanischer Antriebsmittel für eine Aneroid-

wenn der Druck sich im Bereich zwischen Atmo- kapsel;

sphärendruck auf Meereshöhe und Atmosphären- 25 F i g. 3 veranschaulicht in einer graphischen Dardruck auf einer Höhe von 24 000 m über der stellung die Änderung der mechanischen Resonanz-Meereshöhe ändert, frequenz der Aneroidkapsel nach Fig. 2 in Ab-

3. Druckmeßsystem nach Anspruch 1 oder 2, hängigkeit von Änderungen des auf die Kapsel dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßdose wirkenden Druckunterschiedes.

eine Aneroiddose (10) ist. 3° In F i g. 1 erkennt man im Querschnitt eine dicht

verschlossene Aneroidkapsel 10 normaler Bauart,

die vollständig evakuiert ist, um als Höhenmesser

oder zum Messen eines äußeren Drucks verwenedet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckmeß- werden zu können. Es sei jedoch bemerkt, daß das system mit einer Druckmeßdose, deren auf ihren 35 Innere der Aneroidkapsel 10 auch durch andere gegenüberliegenden Oberflächenseiten einer Druck- Drücke beaufschlagt werden könnte, so daß das differenz ausgesetzte Membran einen elastisch ge- System allgemein geeignet sein würde, den Unterbogenen Randbereich aufweist, der den zentralen schied zwischen dem Innendruck der Kapsel und Bereich allein trägt, und mit einer elektromagnet!- dem außerhalb der Kapsel herrschenden Druck zu sehen Antriebsvorrichtung, die den zentralen Bereich 4° messen.

in mechanische Schwingungen mit der durch seine Ferner sei bemerkt, daß im folgenden zwar von

Federkonstante bestimmten Resonanzfrequenz ver- einer Kapsel gesprochen wird, deren Wände die setzt, und mit einer Vorrichtung, die ein Signal er- Form von gewellten Membranen haben, daß es jezeugt, das die Resonanzfrequenz wiedergibt. doch im Rahmen der Erfindung möglich ist, eine be-

Aus der französischen Patentschrift 1368 982 ist 45 liebige andere schwingungsfähige Wand einer dicht ein solches Druckmeßsystem bereits bekannt. Die verschlossenen Kammer zu verwenden,
dort verwendete Druckmeßdose ist an einer metalli- Bei der Ausbildungsform nach Fig. 1 wird die

sehen Halterung starr befestigt. Die bei Temperatur- Aneroidkapsel 10 an ihrem Rand durch geeignete änderungen auftretenden Änderungen der Ab- ortsfeste Unterstützungen 11 und 12 unterstützt, messungen der Haltevorrichtung können sich hier 50 Vorzugsweise ist die Randunterstützung mit der unmittelbar auf die Druckmeßdose auswirken und Membran elastisch verbunden, denn es hat sich gederen Resonanzcharakteristik beeinflussen. Auf diese zeigt, daß eine starre Unterstützungskonstruktion Weise sind die Meßergebnisse dieser bekannten An- verhindert, daß die Membran mit ihrer Grundordnung temperaturabhängig. frequenz schwingt. Daher bestehen die Unter-

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, 55 Stützungen 11 und 12 vorzugsweise aus Gummi oder ein Druckmeßsystem der eingangs genannten Art an- einem anderen geeigneten flexiblen Material. An den zugeben, bei dem sichergestellt ist, daß das Anzeige- mittleren Teilen der voneinander abgewandten signal ausschließlich durch den Druck bestimmt flexiblen Wände 13 und 14 der Kapsel sind ferrowird, mit dem die Druckmeßdose beaufschlagt wird, magnetische Scheiben 15 und 16 befestigt, die jeweils und störende Einflüsse, insbesondere der Tempera- 60 in einem kleinen Abstand von den Enden von Dauertur, ausgeschaltet werden. magnetkernen 17 und 18 angeordnet sind. Die

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfin- Magnetkerne 17 und 18 tragen Wicklungen 19 und dungsgemäß die Druckmeßdose elastisch gelagert ist 20, die Bestandteile eines Schwingungserzeugungsund daß an der Membran der Druckmeßdose ein mit kreises bilden, der eine Anodenspannungsquelle 21 der elektromagnetischen Antriebsvorrichtung zu- 65 und eine Verstärkerröhre 22 umfaßt,
sammenwirkendes besonderes Bauteil befestigt ist. Das linke Ende der Wicklung 19 ist geerdet, wäh-

Vorteilhafterweise ändert sich die Federkonstante rend das rechte Ende dieser Wicklung mit dem der Druckmeßdose im Bereich von 20:1, wenn der Gitter der Röhre 22 verbunden ist. Das linke Ende