DE1648548C - Druckmeßsystem - Google Patents

Description

der Wicklung 20 ist an die Anode der Röhre 22 an- Auf die freien Enden der ^gJJ^J* Ξ?

geschlossen, deren Kathode geerdet ist. Das rechte sind Kegel 54a und 546 ^8°™^^" Ende der Wicklung20 ist femäß Fig. 1 mit der geschoben, die Schwingspulen60α te*. Wbfragen Batterie 21 verbunden. ^^indtana^nrng^l^^a^n^a^a

Es sei bemerkt, daß die Wicklungen 19 und 20 be- 5 freien Enden der Stangen einer* züglich ihrer Phase so geschaltet sind, daß sie eine drischen Körpern andererseits ai positive Rückkopplung bewirken, damit der Kreis hier nicht gezeigten Anscniusse mit einer Frequenz schwingt, die durch die Eigen- 60 a und 60 6 sind mit eben schwingungsfrequenz der magnetischen Scheiben 15 geeigneten Verstärkermitteln und 16 und damit auch der Kapselwände 13 und 14 io wie bei der Anordnung nach r ι g- ι in den durch die Kerne 17 und 18 erzeugten Magnet- teil eines mit Selbsterregung arbeni feldern bestimmt wird. kreises bilden. Während des Betneb

Ein Frequenzmesser 23 bekannter Art kann direkt Schwingspulen in dem ^ΐ den rineförmieen mit der Anodenspannungsquelle 21 in Reihe ge- Dauermagnete 59 α und 59 b m den nngtormigen schaltet werden, um die Schwingungsfrequenz des 15 Luftspalten zwischen den; Stangen»/«, a/ ο unu ucn Schwingkreises und damit auch die Eigenschwin- diese umschließenden 1 gungsfrequenz der Wände 13 und 14 zu messen. 586 erzeugt wird. Das an

Diese Resonanzfrequenz steht ihrerseits in Beziehung Wicklungen 60 α und 60 6 e _m,„_mf~nii<.n7 ιί,τ zur Steifigkeit der Wände der Aneroidkapsel 10* signal entspricht dann der Schwingungsfrequenz der weiche wiederum in einer direkten Beziehung zu dem ao Kapsel oder Membran ¹⁰· . ,-

auf die Kapsel wirkenden Druckunterschied steht. Um die Anordnung nach h 1 g.i zu rarersiuizui,

Wird die Anordnung nach Fig.l bei einem wurde die gesamte Anordnung auf zwei Klotzen TU a Höhenmesser verwendet, variiert die Steifigkeit der und 70 6 angeordnet, die an den zyunanscnen Kapselwände in Abhängigkeit vom Druckunterschied magnetischen Bauteilen 58a und sod Deresugi über einen Höhenbereich von bis zu etwa 80 000 Fuß a₅ wurden. Der Abstand zwischen den Kegeln oder (etwa 24 500 m) im Verhältnis von etwa 20:1. Da- Sonden 54 α und 54 6 wurde dann dadurch genau her kann die Höhe innerhalb dieses Bereichs da- eingestellt, daß die Unterstutzungen 56 α und 56 fr durch genau gemessen werden, daß die mechanische miteinander durch drei Schrauben w, ei uno jw ver-Eigenschwingungsfrequenz der Kapselwände ge- bunden wurden, die eine starre Verbindung zwiscnen messen wird. Ferner benötigt man bei einem solchen 30 diesen Unterstützungen bildeten, wobei die Aneroiu-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 a und 54 ο Höhenmessern erforderlich sind; diese beweglichen schwimmend unterstützt wurde. Teile oder Lager sind für die meisten bei Höhen- Die Ergebnisse eines typischen Versuchs bezuglich

messern auftretenden Störungen verantwortlich. 35 der Wirkungsweise der Konstruktion nacn tMg._ Fig. 2 zeigt eine zweite Ausbildungsform, bei der sind in Fig. 3 dargestellt; in diesem Fall wurde die die Anordnung zum Herbeiführen von Schwingungen natürliche Resonanzfrequenz der Aneroidkapsel ΐυ der Wände einer Aneroidkapsel Schwingspulen be- gemessen, während der auf die Kapsel wirKenoe kannter Art umfaßt, wie sie auf dem Gebiet der Außendruck von einer Hohe von U huuaut einen Radiotechnik allgemein verwendet werden. 40 Wert entsprechend einer Höhe von etwa isuuu i-uii

Gemäß Fig. 2 ist die Aneroidkapsel 10 mit (etwa 10 700 m) herabgesetzt wurde. Gemäß Fig. 3 zentral angeordneten unmagnetischen Scheiben oder variieren die Frequenzen über diesen Hohenbereicn Puffern SO und 51 versehen, die Vertiefungen 52 und zwischen etwa 562 und etwa 424 Hz. 53 zum Aufnehmen leichter Kegel 54 a bzw. 54 6 Es sei bemerkt, daß man bei den Konstruktionen

aufweisen; diese Kegel sind mit den flexiblen 45 nach Fig.l und 2 auch abgeänderte magnetische Wänden 55 a bzw. 556 verbunden, die in die Kreise und abgeänderte Wandlermittel verwenden Schwingspulenunterstützungen 56 a bzw. 566 einge- könnte. Beispielsweise könnte eine elastisch gelagerte baut sind Membran piezoelektrische Zylindei aus keramischem

Die Magnetkostruktionen der Schwingspulen um- Material antreiben, die am mittleren I eil der fassen zylindrische Körper 58 α und 58 6, an denen 50 schwingungsfähigen Membran befestigt sind, so dab Dauermagnete 59 a bzw. 596 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, daB bei stehende Stangen 57 α und 57 6 erstrecken sich ge- einer solchen Anordnung die piezoelektrischen leile maß Fig. 2 von den Dauermagneten 59α und 59 6 55 an ihren entgegengesetzten Enden nicht unterstutzt aus nach innen, wobei die Teile 57 a, 58 α, 59 α bzw. sind und daß ihre Trägheitsmasse den Ausdennungs-576,58 6,596 jeweils zusammenhängende Aggre- und Zusammenziehungsbewegungen der Membran gate bilden. entgegenwirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 „ Druck sich im Bereich zwischen Atmosphärendruck Patentansprüche: auf Meereshöhe ^ Atmosphärendruck auf einer

1. Druckmeßsystem mit einer Druckmeßdose, Höhe von 24000 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, Fig. 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. 30 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- 35 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 F i g. 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. 30 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 40 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 1 368 982 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 F i g. 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- 63 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