DE19715796A1 - Eicheinrichtung für Geschwindigkeitssensoren - Google Patents

Description

Bekannte Einrichtungen zur Eichung bzw. Kalibrierung von Geschwindigkeitssensoren sind dadurch gekennzeichnet, daß eine Relativgeschwindigkeit am Sensorkopf erzeugt wird. Das geschieht in sogenannten Strömungskanälen, die mit definierten Luftgeschwin­ digkeiten betrieben werden oder durch Bewegung des Sensors in ruhender Luft. Dabei ist es wichtig, daß eine genaue Positionierung der Sonde in drei Koordinaten und zwei Win­ keln gewährleistet ist und daß reproduzierbare Referenzbedingungen geschaffen werden. Das betrifft den Vektor der Geschwindigkeit, den Vektor der Schwankungsgeschwindigkeit, das Spektrum der Schwankungsgeschwindigkeit, die Temperatur, Temperaturschwankun­ gen und das Spektrum der Temperaturschwankungen.

Bekannte Einrichtungen haben hinsichtlich vorstehender Anforderungen bestimmte Vor- und Nachteile. So ist es bei allen Strömungskanälen erforderlich die Referenzgeschwindig­ keit sehr genau zu bestimmen, wozu ein beträchtlicher Meß- und Geräteaufwand nötig ist. Außerdem sind im gesamten Strömungsquerschnitt und unter Umständen auch mit der Zeit der Meßgrößen Geschwindigkeit Schwankungsgeschwindigkeit, Temperatur und Tempera­ turschwankung nicht konstant, was bei der Positionierung des Sensors berücksichtigt wer­ den muß. Andererseits entsteht dadurch z. B. die Möglichkeit, den Einfluß eines Geschwin­ digkeitsgradienten abzuschätzen.

Werden die Sonden bewegt, dann schleppen sie das Fluid infolge Reibung mit, es ist tat­ sächlich nicht vollkommen in Ruhe. Daraus ergibt sich, daß die sogenannten Schleppkanä­ le im Interesse der Genauigkeit beträchtliche Abmessungen haben müssen, um bei klima­ technisch relevanten Geschwindigkeiten bis maximal 5 m/s und in Abhängigkeit von der Trägheit der Sonden brauchbare Ergebnisse zu erzielen.

Die Variation der Temperatur wird durch Temperieren der strömenden Fluide oder durch Unterbringung der gesamten Eicheinrichtung in einer Klimakammer erreicht. Zur Erzeugung von Temperaturschwankungen werden Schallquellen mit meist sehr großen Schalleistungs­ pegeln eingesetzt. Der damit verbundene Aufwand ist beträchtlich.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Eicheinrichtung für Geschwindigkeitssensoren zu schaffen, die es ermöglicht, bei für die Klimatechnik relevanten Geschwindigkeits- und Temperaturschwankungen reproduzierbare Eichungen vorzunehmen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst. Es wurde gefunden, daß zur Simulation der Turbulenz die Erzeugung von mechanischen Schwingun­ gen am Sensor und deren meßtechnische Erfassung eine relativ einfache aber ausreichend genaue Methode darstellt. Dabei ist es möglich, die Schwingungen ein-, zwei- oder dreidi­ mensional zu erzeugen und meßtechnisch zu erfassen. Durch Kammerung entstehen re­ gelmäßige Temperaturfelder, die die Eichung bei nichtisothermen Verhältnissen ermögli­ chen.

An nachfolgenden Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Eicheinrichtung. In dieser Ansicht ist der er­ findungsgemäß gestaltete Universal-Sondenhalter 4 mit den Verstelleinrichtungen nicht dargestellt. Das Gestell besteht vorteilhafter Weise aus Profilmaterial. Im oberen Bereich ist die Lineareinheit 1 angeordnet, auf der der Führungsschlitten 2 mittels eines in dieser Ab­ bildung nicht dargestellten Zahnriemens 3 bewegt wird. Außerdem sind Heizelemente 14 und Kühlelemente 15 zur Temperierung der jeweiligen Zonen angebracht. Die angebrach­ ten Laufrollen 16 machen deutlich, daß die gesamte Eicheinrichtung ortsveränderlich ein­ gesetzt werden kann.

In Fig. 2 ist die Verstelleinrichtung für den Universal Sondenhalter 4 in zwei verschiedenen Arbeitsstellungen dargestellt. Der Führungsschlitten 2 wird mittels des Zahnriemens 3 auf der Lineareinheit 1 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bewegt. An der Verbindungs­ platte 12 sind die Halterungen für die Verstelleinrichtungen des Universal-Sondenhalters 4 angebracht. Mittels der Winkelsteller 11 die mit einem Präzisionswändelpotentiometer aus­ gerüstet sind, kann der Universal-Sondenhalter 4 um die Winkel α und β an dem α-Drehteller 10 bzw. dem β-Drehteller 9 um die Achsen A bzw. B entsprechend positioniert werden. Über ein Federgelenk 8 ist der Universal-Sondenhalter 4 mit der Verstelleinrichtung verbunden. Der Schwingungserzeuger bzw. Shaker 6 wird über eine biegeweiche Schub­ stange 7 an den Universal-Sondenhalter 4 angekoppelt. Weiterhin befindet sich am Univer­ sal-Sondenhalter 4 ein Triaxial-Beschleunigungsaufnehmer 13. Am Universal-Sondenhalter 4 wird der Sonderschaft 5 mit der zu eichenden Sonde 17 befestigt. Die Meßsignale werden über flexible Spiralkabel vom Führungsschlitten an die entsprechenden Meßgeräte übertra­ gen. Durch Integration der Meßsignale über der Zeit und Beachtung der Geometrie läßt sich die momentane Schwankungsgeschwindigkeit am Sensorkopf bestimmen.

Fig. 3 zeigt eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Eicheinrichtung. Zusätzlich sind gemäß dieser Abbildung eine Anlagefläche 18 zur Justierung des Sensors dargestellt. Zur Abschirmung des Sensors 17 gegenüber der übrigen Vorrichtung wird der untere Teil des Sondenschaftes 5 in einer Führungsbahn 20 zwischen Dichtlippen in den Richtungen 19 bewegt. Damit wird vermieden der durch die Vorrichtung mitgeschleppte Luftstrom das Me­ ßergebnis an der Sonde beeinflußt.

In Fig. 4 ist ein gekröpfter Universal-Sondenhalter 4 dargestellt. Diese Ausführung ist erfor­ derlich, wenn die Sondenschwingung und damit die Schwankungen der Luftgeschwindigkeit in Richtung des Sondenschaftes 5 untersucht werden sollen.

Claims (4)

1. Eicheinrichtung für Geschwindigkeitssensoren bei der die zu eichenden Sensoren in einer abgegrenzten Einrichtung linear bewegt werden und ihre Positionierung durch Winkel- und/oder Höhenverstellung vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf einer Lineareinheit (1) geführter Führungsschlitten (2) mit Winkelverstelleinrichtungen ausgerü­ stet ist und daß an diesen ein Universal-Sondenhalter (4) angebracht ist, an dem ein Schwingungserzeuger bzw. Shaker (6) und ein Beschleunigungsaufnehmer, insbesondere ein Triaxial-Beschleunigungsaufnehmer (13), angekoppelt sind.

2. Eicheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelverstellung über Winkelsteller (11) mit Präzisionswendelpotentiometer erfolgt.

3. Eicheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperierung be­ stimmter Zonen innerhalb der Umhausung Heizelemente (14) und Kühlelemente (15) ange­ ordnet sind.

4. Eicheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bereich des Sondenschaftes 5 in einer Führungsbahn (20) zwischen vorzugsweise Gummidichtlippen geführt wird.