DE19701102A1 - System for acceleration measurement of reference system in relation to EM field - Google Patents
System for acceleration measurement of reference system in relation to EM fieldInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein System zur Beschleunigungsmessung eines Bezugssystems in Relation zu einem elektromagnetischen Feld. Es kann eine Beschleunigung dadurch gemessen werden, daß ein elektromagnetisches Feld, während es sich zwischen seinem Sender und seinem Empfänger befindet, für kurze Zeit völlig losgelöst und unabhängig von Sender und Empfänger ist.The invention relates to a system for measuring the acceleration of a reference system in relation to an electromagnetic field. An acceleration can be measured by a electromagnetic field while it is between its transmitter and its receiver, is completely detached for a short time and is independent of the sender and receiver.
Wird ein Bezugssystem mit diesem aus Sender und Empfänger bestehenden System, senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des elektromagnetischen Feldes beschleunigt, so wird das elektromagnetische Feld nicht mitbeschleunigt und trifft auf den Empfänger an einer anderen Stelle auf, als dies bei konstanter Bewegung des Systems geschehen wurde.Is a reference system with this system consisting of transmitter and receiver, perpendicular to Direction of propagation of the electromagnetic field accelerates, so the electromagnetic Field does not accelerate and hits the receiver at a different location than this constant movement of the system was done.
Es ist bekannt, daß Seismographen prinzipiell aus einer schweren Masse bestehen, die durch eine Feder an einem Träger aufgehängt ist, welcher wiederum fest im Boden verankert ist. An der schweren Masse ist ein Stift befestigt, der bei einem Erdbeben die Schwingungen auf eine sich drehende Papierrolle überträgt. Die Papierrolle ist, wie der Träger, fest im Boden verankert.It is known that seismographs consist in principle of a heavy mass, which by a Spring is suspended from a support, which in turn is firmly anchored in the ground. At the heavy mass is attached to a pin, which vibrates in an earthquake rotating paper roll transmits. The paper roll, like the carrier, is firmly anchored in the floor.
Bei einem modernen Seismographen wird die schwere Masse durch eine kleine Kupferspule ersetzt,
die sich in einem Zylinder aus Magneteisen befindet. Bei einer Erschütterung bewegt sich der
Zylinder relativ zur Spule; dabei entstehen Veränderungen im elektromagnetischen Feld, die das
Instrument sofort erfaßt und daraus die Größe der Erschütterung berechnet.
"Literatur: Krafft, Maurice; Unsere Erde; Seite 67; Freiburg im Breisgau 1981".
In a modern seismograph, the heavy mass is replaced by a small copper coil, which is located in a cylinder made of magnetic iron. When shaken, the cylinder moves relative to the coil; this creates changes in the electromagnetic field, which the instrument immediately detects and from which the magnitude of the vibration is calculated.
"Literature: Krafft, Maurice; Our Earth; page 67; Freiburg im Breisgau 1981".
Die Trägheitsnavigation, eines der modernsten Navigationsverfahren, nutzt die Trägheitskräfte, die bei der Geschwindigkeitsänderung von Körpern auftreten. Für die drei Koordinatenrichtungen des Raumes ist jeweils ein Beschleunigungsmesser vorhanden. Die Beschleunigungsmesser befinden sich auf einer frei aufgehängten Plattform, deren konstante Ausrichtung im Raum durch das Trägheitsmoment von Kreiseln stabilisiert wird. Die Trägheitsnavigation dient zur Steuerung von Flugzeugen, Raumschiffen und U-Booten. Sie stellt ein autonomes System dar, da sie von äußeren Einrichtungen unabhängig ist. "Literatur: Naturalis Verlags- und Vertriebsgesellschaft; Lexikon 2000; Band 18, Seite 4841; Köln 1990".Inertial navigation, one of the most modern navigation methods, uses the inertial forces that occur when bodies change speed. For the three coordinate directions of the There is an accelerometer in the room. The accelerometers are on on a freely suspended platform, the constant orientation of which in the room through the Moment of inertia of gyros is stabilized. Inertial navigation is used to control Airplanes, spaceships and submarines. It represents an autonomous system, since it comes from the outside Facilities is independent. "Literature: Naturalis Verlags- und Vertriebsgesellschaft; Lexikon 2000; Volume 18, page 4841; Cologne 1990 ".
Die Federung, insbesondere die von Fahrzeugen, besteht aus einer Feder, die Bodenunebenheiten
und damit Stöße für den Aufbau des fahrenden Fahrzeugs in Schwingungen umwandeln soll. Der
Stoß soll die Amplitude dieser Schwingungen dämpfen. Bei Stoßdämpfern wird Luft oder ein Öl
durch ineinandergeschobene Kolben gepreßt. Die Kolben besitzen Löcher, durch die das Öl fließen
kann. Bei einem Stoß wird das Öl durch diese Löcher gepreßt und durch diese Verzögerung die
Schwingung gedämpft. Ein Ziel ist es, die Eigenschaft der Stoßdämpfer zu variieren. Auf glatten
Straßen wird ein sehr weiches Abfedern gewünscht, auf holprigen Straßen muß der Stoßdämpfer
härter sein, denn der Wagen würde bei zu weichen Stoßdämpfern durchschlagen. Eine Möglichkeit
das zu regeln, ist, die Öffnungen der Kolben, durch die das Öl fließt, je nach Gegebenheit größer
oder kleiner zu machen. Ein solches mechanisches System ist aber sehr aufwendig. Es gab Versuche,
mit Hilfe einer Flüssigkeit, deren Viskosität durch eine variabel angelegte Spannung veränderbar ist,
die Stoßdämpfer der jeweiligen Situation anzupassen.
"Bublath, Dr. Joachim; Das neue knoff-hoff-Buch; Seite 134/135; München 1993".The suspension, in particular that of vehicles, consists of a spring which is intended to convert unevenness in the floor and thus shocks for the structure of the moving vehicle into vibrations. The shock is said to dampen the amplitude of these vibrations. In the case of shock absorbers, air or an oil is pressed through pistons pushed into one another. The pistons have holes through which the oil can flow. In the event of a shock, the oil is pressed through these holes and the vibration is dampened by this delay. One goal is to vary the properties of the shock absorbers. A very soft suspension is required on slippery roads, and the shock absorber must be harder on bumpy roads because the car would break through if the shock absorbers were too soft. One way to regulate this is to make the openings of the pistons through which the oil flows larger or smaller depending on the circumstances. However, such a mechanical system is very complex. Attempts have been made to adapt the shock absorbers to the respective situation with the aid of a liquid whose viscosity can be varied by means of a variable voltage.
"Bublath, Dr. Joachim; The new knoff-hoff book; Page 134/135; Munich 1993".
Nachteil der Trägheitsnavigation ist es, daß die Genauigkeit der Beschleunigungsmesser stark begrenzt ist und nach längerer Zeit die Fehlerquote bei der Ortsbestimmung sehr hoch ist.Disadvantage of inertial navigation is that the accuracy of the accelerometer is strong is limited and after a long period of time the error rate when determining the location is very high.
Da beim Seismographen die schwere Masse, ähnlich wie die Kupferspule, über einen Träger und eine Feder mit der Erde verbunden ist, ist sie nicht völlig losgelöst und unbeeinflußbar von den Bewegungen der bebenden Erde. Die schwere Masse bewegt sich in geringem Maße und auch zeitlich verzögert mit der bebenden Erde mit und verfälscht somit das Ergebnis des entstehenden Seismogramms.Because with the seismograph, the heavy mass, similar to the copper coil, over a carrier and one Is connected with the earth, it is not completely detached and cannot be influenced by the Movements of the quaking earth. The heavy mass moves to a small extent and also delayed with the trembling earth and thus falsifies the result of the arising Seismogram.
Nachteil der Federung ist es, daß Stöße in begrenztem Umfang, die sich auf das Fahrzeug übertragen, lediglich in Schwingungen verwandelt werden, die mehr oder weniger stark gedämpft werden. Durch diese Schwingungen entstehen bei Maschinen Materialermüdungen und Defekte; daher müssen die Maschinen sehr robust und massiv und damit kostspielig sein.Disadvantage of the suspension is that the impact on the vehicle is limited transmitted, only be converted into vibrations that are more or less damped will. These vibrations cause material fatigue and defects in machines; therefore the machines have to be very robust and massive and therefore expensive.
Beim Menschen wirken sich Schwingungen und Stöße auf Rücken und Wirbelsäule aus, welche geschädigt werden. Es entstehen Wirbelsäulenkrümmungen und -schäden und sonstige Rückenleiden, die auf ungünstige Arbeitsverhältnisse zurückzuführen sind.In humans, vibrations and shocks affect the back and spine, which be harmed. Spine curvature and damage and other back problems arise, which are due to unfavorable employment relationships.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Beschleunigung eines Bezugssystems gegenüber einem Gegenstand oder Medium zu messen, das kurzzeitig vom Bezugssystem losgelöst ist.The object of the invention is to accelerate a reference system in relation to an object or measure medium that is temporarily detached from the reference system.
Es soll also die Abweichung des Bezugssystems in Relation zu dem Inertialsystem registriert werden mit dem sich das Medium bewegt, seit es den Empfänger verlassen hat.The deviation of the reference system in relation to the inertial system should therefore be registered with which the medium has been moving since it left the receiver.
Durch die Tatsache, daß keine trägen Massen für die Erfindung notwendig sind, kann die Genauigkeit nahezu unbegrenzt erhöht werden.Due to the fact that no inert masses are necessary for the invention, the accuracy can be increased almost indefinitely.
Die Erfindung arbeitet autonom, d. h. sie ist von äußeren Einrichtungen unabhängig.The invention works autonomously, i. H. it is independent of external institutions.
Die Erfindung bietet erstmals die Möglichkeit, die Beschleunigung eines Bezugssystems zu registrieren, ohne daß die Erfindung mit einem anderen Bezugssystem mitbewegt wird oder selber ein eigenständiges Bezugssystem darstellen muß.For the first time, the invention offers the possibility of accelerating a reference system register without the invention being moved with another reference system or itself must represent an independent reference system.
Ein Sender sendet ununterbrochen ein Signal aus, das von einem Empfänger empfangen wird. Der Empfänger besteht prinzipiell aus einem Koordinatensystem. Das Koordinatensystem ist in möglichst viele Einzelelemente unterteilt, von denen jedes einzelne registrieren kann, ob das Signal auf das Einzelelement aufgetroffen ist. Wird das System senkrecht zur Signalausbreitungsgeschwindigkeit beschleunigt, so wird das Signal, das sich in der Zeit der Beschleunigung zwischen Sender und Empfänger befindet, nicht mitbeschleunigt. Dies ist dadurch zu begründen, daß sich das Signal, sobald es vom Sender ausgesendet worden ist, in derselben Richtung und mit der selben Geschwindigkeit weiter fortbewegt, wie dies im Moment des Aussendens geschehen ist. Wird das System beschleunigt, trifft das Signal den Empfänger an einer anderen Stelle, als wenn das System sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen wurde. Aus den Daten, an welcher Stelle das Signal auf den Empfänger aufgetroffen ist, berechnet ein geeignetes Computerprogramm die Größe der Bewegung.A transmitter continuously sends out a signal that is received by a receiver. Of the The receiver basically consists of a coordinate system. The coordinate system is in as possible divided many individual elements, each of which can register whether the signal on the Single element has hit. The system becomes perpendicular to the signal propagation speed accelerates, so the signal that is in the time of acceleration between transmitter and Receiver is located, not co-accelerated. The reason for this is that the signal, as soon as it has been broadcast by the transmitter, in the same direction and with the same Speed continues as it did at the moment of sending. Will that System speeds up, the signal hits the receiver at a different location than when the system was moving at a constant speed. From the data, at which point the signal a suitable computer program calculates the size of the Move.
Vorteil der Erfindung ist es, daß eine Bewegung festgestellt werden kann, z. B. beim Seismographen, ohne daß eine träge Masse verwendet werden muß, daher entstehen bei der Aufzeichnung keine Verfälschungen des Bebens.The advantage of the invention is that movement can be detected, e.g. B. in the seismograph, without having to use an inert mass, so none are created during recording Adulteration of the quake.
Die Erfindung arbeitet autonom, d. h. sie ist von äußeren Einrichtungen unabhängig.The invention works autonomously, i. H. it is independent of external institutions.
Die Erfindung bietet erstmals die Möglichkeit, die Beschleunigung eines Bezugssystems zu registrieren, ohne daß die Erfindung mit einem anderen Bezugssystem mitbewegt wird oder selber ein eigenständiges Bezugssystem darstellen muß.For the first time, the invention offers the possibility of accelerating a reference system register without the invention being moved with another reference system or itself must represent an independent reference system.
Da keine trägen Massen verwendet werden müssen, kann die Genauigkeit des erfundenen Systems nahezu unbegrenzt erhöht werden.Since no inert masses have to be used, the accuracy of the invented system can can be increased almost indefinitely.
Das System kann eingesetzt werden, um Bodenunebenheiten vom fahrenden Fahrzeug aus festzustellen und ihnen mit einem geeigneten Computerprogramm nahezu gleichzeitig gegenzusteuern. Somit kann Stößen jeder Art entgegengesteuert werden, wodurch, wie schon beschrieben, Mensch und Maschine in geringerem Maße beansprucht werden. The system can be used to remove bumps from the moving vehicle determine them with a suitable computer program almost simultaneously counteract. Thus, bumps of all kinds can be counteracted, which, as before described, man and machine are used to a lesser extent.
Als Sender wird ein Laser benutzt, der ein Signal, hier einen Laserstrahl, in die Richtung eines Empfängers, hier eine Bildaufnahmeröhre (z. B. Ikonoskop), aussendet. Sender und Empfänger, die im folgenden als "System" bezeichnet werden, sind durch ein Stativ fest miteinander verbunden. Der Abstand zwischen Sender und Empfänger muß genau definiert werden, da dies die als "freie Strecke" definierte Entfernung ist, auf der das Signal völlig unbeeinflußbar von Sender und Empfänger ist. Die Zeit, die das Signal benötigt, um die freie Strecke zurückzulegen spielt in der Berechnung der Größe der Geschwindigkeitsänderung des Systems eine wichtige Rolle und muß daher bekannt sein. Während das System in Relation zu einem festen Punkt auf der Erde nicht beschleunigt wird, sollte der Laserstrahl ungefähr in der Mitte der Speicherplatte des Ikonoskops auftreffen. Zur Vereinfachung wird im folgenden davon ausgegangen, das die Erde einem Inertialsystem gleicht, obwohl ihre Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung im Verlauf eines Jahres variiert. Durch seine ca. 500 000 photoelektrisch aktiven Einzelelemente kann das Ikonoskop jederzeit registrieren, an welcher Stelle der Laserstrahl auf die Speicherplatte auftrifft. Die Daten, an welcher Stelle die Speicherplatte getroffen wurde, werden einem geeigneten Computerprogramm zugeführt, welches die Größe der Beschleunigung ermittelt, welche umso größer ist, je weiter entfernt die Speicherplatte von dem Punkt getroffen wurde, an dem der Laserstrahl auftrifft, wenn sich das System mit kostanter Geschwindigkeit bewegt und der deshalb als Nullpunkt bezeichnet wird. Ändert das "System" seine Geschwindigkeit senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls, d. h. wird es beschleunigt oder abgebremst, so wird der Laserstrahl, der sich während der Geschwindigkeitsänderung zwischen Sender und Empfänger befindet nicht mitbeschleunigt. Dies ist dadurch zu begründen, das sich der Laserstrahl, sobald er vom Sender ausgesendet worden ist, mit der selben Geschwindigkeit weiter fortbewegt, wie dies im Moment des Aussendens geschehen ist. Bei einer Geschwindigkeitsänderung wurde der Laserstrahl die Speicherplatte des Ikonoskops an einer anderen Stelle treffen, aus deren Entfernung und Richtung zum Nullpunkt das Computerprogramm die Geschwindigkeitsänderung des Systems berechnet. A laser is used as the transmitter, which emits a signal, here a laser beam, in the direction of a Receiver, here an image recording tube (e.g. iconoscope). Sender and receiver who hereinafter referred to as "system" are firmly connected to each other by a tripod. Of the The distance between the sender and receiver must be precisely defined, as this is the "free route" is defined distance at which the signal is completely unaffected by the transmitter and receiver. The The time it takes for the signal to cover the free distance plays in the calculation of the size the speed change of the system plays an important role and must therefore be known. While the system is not accelerating in relation to a fixed point on Earth, it should the laser beam strikes approximately in the center of the iconoscope's disk. For Simplification is assumed in the following that the Earth is like an inertial system, although their speed and direction of movement vary over the course of a year. Through its The iconoscope can register approx. 500,000 photoelectrically active individual elements at any time where the laser beam hits the disk. The data, at which point the Storage disk has been hit, are fed to a suitable computer program, which determines the size of the acceleration, the greater the further away the storage disk from the point where the laser beam strikes when the system deals with more expensive Speed moves and is therefore called the zero point. The "system" changes its Velocity perpendicular to the direction of propagation of the laser beam, d. H. is it accelerated or slowed down, so the laser beam, which during the speed change between The transmitter and receiver are not accelerated. The reason for this is that the As soon as it has been emitted by the transmitter, the laser beam continues at the same speed moves on as it did at the moment of sending. When there is a change in speed the laser beam hit the iconoscope's disk at another location, from whose Distance and direction to the zero point the computer program the speed change of the Systems calculated.
Als Signal können alle Signale verwendet werden, deren Ausbreitung von keinem Medium abhängig ist.All signals can be used as signals, the propagation of which does not depend on any medium is.
Mögliche Signale sind:
Possible signals are:
- 1.) alle elektromagnetischen Wellen, die stark gebündelt sind oder durch angeregte Strahlungsemission verstärkt sind, wie z. B. Laser, Maser, usw.1.) all electromagnetic waves that are strongly bundled or excited Radiation emissions are increased, such as. B. laser, burl, etc.
-
2.) ein Elektronenstrahl
Empfänger: Platte aus ca. 500 000 Kondensatoren (Bildaufnahmeröhre ohne photoelektrisch aktive Schicht)2.) an electron beam
Receiver: plate made of approx. 500,000 capacitors (image recording tube without photoelectrically active layer) - 3.) ein Wasserstrahl oder ein Strahl einer sonstigen Flüssigkeit3.) a jet of water or a jet of another liquid
- 4.) ein Gegenstand hoher Geschwindigkeit, z. B. eine Gewehrkugel; allerdings mußte hierbei der Ortsfaktor und damit die Fallbeschleunigung berücksichtigt werden.4.) a high speed object, e.g. B. a bullet; however, the Local factor and thus the acceleration due to gravity are taken into account.
Ein regelmäßig unterbrochener Wasserstrahl und eine Gewehrkugel können durch ein elektromagnetisches Feld registriert werden, in das, je nach Auftreffpunkt, eine Spannung induziert wird.A regularly interrupted water jet and a bullet can be caused by a electromagnetic field are registered, into which, depending on the point of impact, a voltage is induced becomes.
Aus dem jeweils registrierten Auftreffpunkt des Signals und damit der Geschwindigkeitsänderung
des Systems kann durch ein geeignetes Computerprogramm berechnet werden:
A suitable computer program can be used to calculate from the respectively registered point of impact of the signal and thus the change in speed of the system:
- 1.) Die Geschwindigkeitsänderung des Erdbodens bei einem Erdbeben; somit kann erstmals ein Seismogramm in Relation zu einem Medium aufgezeichnet werden, das von der Erde unabhängig ist.1.) The speed change of the earth in an earthquake; thus, for the first time Seismogram can be recorded in relation to a medium that is independent of the earth.
- 2.) Die Geschwindigkeitsänderung eines Fahrzeugs; somit können unabhängig von äußeren Einrichtungen die Unebenheiten der Fahrbahn festgestellt und ihnen nahezu gegengesteuert werden.2.) The change in speed of a vehicle; thus can be independent of external The unevenness of the road is determined and almost counteracted.
Claims (3)
- a) Merkmale die schon zum Stand der Technik gehören:
Zum Stand der Technik eines System zur Beschleunigungsmessung eines Bezugssystems in Relation zu einem elektromagnetischen Feld gehört bereits ein Laser, so wie die Möglichkeit, andere elektromagnetische Wellen zu bündeln bzw. durch angeregte Strahlungsemission zu verstärken und durch eine Bildaufnahmeröhre zu empfangen. - Weiterhin existiert die Möglichkeit, einen Elektronenstrahl auszusenden und durch eine Bildaufnahmeröhre ohne photoelektrische Schicht zu empfangen.
- Es ist bereits möglich, einen Wasserstrahl oder einen Strahl einer sonstigen geeigneten Flüssigkeit bzw. eine Gewehrkugel über eine freie Strecke durch ein elektromagnetisches Feld zu "schießen" und aus einer veränderten induzierten Spannung auf eine Verschiebung des Mediums im elektromagnetische Feld zu schließen.
- Weiterhin ist es bereits bekannt, daß elektromagnetische Wellen sich in jedem Inertialsystem in allen Richtungen mit der gleichen Geschwindigkeit ausbreiten.
- b) Merkmale, die für die Erfindung unbedingt erforderlich sind:
Dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal, wie bereits in Teil B beschrieben, über eine freie Strecke gesendet wird und hierfür eine bestimmte Zeit benötigt, kann das entwickelte System seine eigene Beschleunigung registrieren, da das Signal sich von dem Zeitpunkt an, in dem es in Richtung auf den Empfänger ausgesendet wurde mit der selben Richtung und Geschwindigkeit weiter fortbewegt, ohne vom beschleunigt werdenden System beeinflußt zu werden. Der Empfänger ist, wie in Teil B beschrieben in der Lage, zu registrieren, an welcher Stelle das Signal auftrifft, somit kann durch ein geeignetes Computerprogramm die Größe der Geschwindigkeitsänderung berechnet werden.
- a) Features that already belong to the state of the art:
The state of the art of a system for measuring the acceleration of a reference system in relation to an electromagnetic field already includes a laser, as well as the possibility of bundling other electromagnetic waves or amplifying them by means of excited radiation emission and receiving them through an image recording tube. - There is also the possibility of emitting an electron beam and receiving it through an image pickup tube without a photoelectric layer.
- It is already possible to "shoot" a water jet or a jet of another suitable liquid or a bullet over a free distance through an electromagnetic field and to infer a shift of the medium in the electromagnetic field from a changed induced voltage.
- Furthermore, it is already known that electromagnetic waves propagate in all directions at the same speed in all inertial systems.
- b) Features that are essential for the invention:
Characterized in that a signal, as already described in Part B, is sent over a free route and takes a certain time for this, the developed system can register its own acceleration, since the signal changes from the point in time in the direction transmitted to the receiver was continued with the same direction and speed, without being influenced by the accelerating system. As described in Part B, the receiver is able to register at which point the signal hits, so the size of the change in speed can be calculated by a suitable computer program.
Für das Funktionieren des Systems wird ein geeignetes Computerprogramm benötigt, das die Daten des Empfängers in die Größe der Beschleunigung umberechnet.2. Subclaims:
A suitable computer program is required for the functioning of the system, which converts the data of the receiver into the size of the acceleration.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19701102A DE19701102A1 (en) | 1997-01-15 | 1997-01-15 | System for acceleration measurement of reference system in relation to EM field |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19701102A DE19701102A1 (en) | 1997-01-15 | 1997-01-15 | System for acceleration measurement of reference system in relation to EM field |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19701102A1 true DE19701102A1 (en) | 1998-07-16 |
Family
ID=7817402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19701102A Withdrawn DE19701102A1 (en) | 1997-01-15 | 1997-01-15 | System for acceleration measurement of reference system in relation to EM field |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19701102A1 (en) |
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Legal Events
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| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
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