DE2103768A1 - Winkelbeschleunigungsmesser - Google Patents

Description

PATENTANWALT DR. ING. LEYH _ΛΟΓ7/%Λ

STUTTGART2103768

Richard-Wagner-StraBe 16 Telefon 0711/244446-47

Ferranti Ltd.

Hollinwood-Lancashire

England

A 12 209
Lh/Si

25. Januar 1971

Winkelbeschleunigungsmesser

Die Erfindung betrifft Winkelbeschleunigungsmesser und insbesondere solche des doppel-integrierenden Typs.

Alle Arten von Beschleunigungsmessern enthalten eine Trägheits- A masse, auf die die Beschleunigungskräfte einwirken. Die Mehrzahl der Beschleunigungsmesser wird zum Messen linearer Beschleunigungen verwendet, wobei bei einigen Arten eine einfache oder doppelte Integration erfolgt, um einen Ausgang zu erzeugen, der der Geschwindigkeit oder der Entfernung proportional ist. Integrierende Winkelbeschleunigungsmesser sind sehr komplexe Vorrichtungen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen einfachen integrierenden Winkelbeschleunigungsmesser zu schaffen.

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Hierzu umfaßt ein doppel-integrierender Winkelbeschleunigungsmesser erfindungsgemäß ein geschlossenes Gehäuse, ein im Gehäuse elastisch aufgehängtes Meßglied, das relativ zum Gehäuse wenigstens um eine Achse eine Winkelbewegung ausführen kann, eine Flüssigkeit geeigneter Viscosität, die das Gehäuse ausfüllt, wobei Bewegungen der Flüssigkeit Bewegungen des Meßgliedes hervorrufen, sowie die Meßeinrichtungen zum Messen der Richtung und der Größe jeder Bewegung des Meßgliedes um die oder um jede Meßachse.

Zweckmäßigerweise ist hierbei das Meßglied im Schwerpunkt aufgehängt .

Unter einer Flüssigkeit mit geeigneter Viscosität ist eine Flüssigkeit zu verstehen, deren Viscosität dem unvermeidbaren Kompromiß zwischen einem minimalen viscosenfcfiderstand zwischen Flüssigkeit und Gehäuse einerseits und einer angemessenen Dämpfung der Bewegungen des Meßgliedes andererseits Rechnung trägt.

Beispielsweise Ausfuhrungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

im Schnitt eine erste Ausführungsform der

Erfindung zeigt.

ist ein Schnitt des Beschleunigungsmessers

nach Fig. 1 längs der Linie II-II.

zeigt schematisch den Beschleunigungsmesser

zusammen mit den elektrischen Anschlüssen.

zeigen eine modifizierte Ausführungsform

dea Beschleunigungsmessers der Fig. lund 2.

Fig.	1
Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4 und 5

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Fig. 6 zeigt im Schnitt eine zweite Ausführungs

form der Erfindung.

Fig. 7 und 8 zeigen im Längs- und im Querschnitt eine

dritte Ausfuhrungsform der Erfindung.

Fig. 9 zeigt schematisch den Beschleunigungsmesser

nach den Fig. 7 und 8 zusammen mit den elek trischen Anschlüssen.

Der Beschleunigungsmesser nach den Fig. 1 und 2 besitzt ein kugelförmiges Gehäuse 10, in welchem ein kreisförmiges Meßglied 11 angeordnet ist. Das Meßglied besteht aus einer dünnen Folie eines elektrisch isolierenden Materials, z.B. aus einem Kunststoff, und es ist aus Festigkeitsgründen gewölbt ausgebildet. An dem Meßglied ist eine elastische Aufhängung befestigt, die bei dieser Ausführungsform aus einer flexiblen Zunge 12 besteht, die an einem Träger 13 angebracht ist, der auf einem kreuzförmigen Anschlag 14 sitzt. Der Anschlag ist mit Hilfe einer Stütze 15 am Gehäuse 10 befestigt. Die Zunge ist so geformt, daß .sie durch Biegung um die Achse 22 und durch Torsion um eine senkrechte Achse 25 sich biegen kann, wobei beide Achsen in der Ebene des Meßgliedes in dessen Ruhestellung liegen und durch seinen Schwerpunkt gehen. Die Form der Versteifungs-Wölbung oder Versteifungs-Rippen des Meßgliedes ist so gewählt, daß der Schwerpunkt des Meßgliedes in Übereinstimmung mit dem Drehpunkt der Zunge 12 gebracht ist.

Das gesamte Gehäuse ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, und es ist gewöhnlich mit einer Expansionskammer (nicht gezeigt) versehen, um Änderungen der Umgebungstemperatur zu kompensieren.

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Die Flüssigkeit ist elektrisch leitend und es ist ein elektrolytisches Abgriff-System vorgesehen, Zwei Erregerelektroden 18 und 19 sind an einer Achse senkrecht zur Ebene des unabgelenkten Meßgliedes angeordnet und verlaufen durch dessen Zentrum, wobei eine Elektrode auf der einen und die andere auf der anderen Seite des Meßgliedes 11 angeordnet ist. Vier Abgriff-Elektroden sind auf zwei senkrechten Achsen in der Ebene des unabgelenkten Meßgliedes angeordnet und verlaufen durch dessen Zentrum. Ein Paar von Elektroden 20 und 21 mißt die Bewegungen des Meßgliedes 11 um die Achse 22, während das andere Paar von Elektroden 24 und 23 die Bewegungen des Meßgliedes um die hierzu senkrechte Achse 25 mißt.

Fig. 3 zeigt die elektrischen Anschlüsse des Beschleunigungsmessers. Fig. 3 ist eine Aufsicht, d.h. eine Erregerelektrode

19 liegt an der Unterseite des Gehäuses 10.

Eine Wechselstromquelle 35 ist mit den beiden Erregerelektroden 18 und 19 verbunden. Die sich gegenüberliegenden Abgriff-Elektroden

20 und 21 sind an die beiden Eingänge eines Differentialverstärkers 36 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers ist mit einem Eingang eines Demodulators 37 verbunden, an den außerdem eine geeignete Bezugsspannung V_ angelegt ist. Der Ausgang des Demodulators 37 wird durch ein Filternetzwerk 38 geführt, um den Frequenzgang des Ausganges wie aforderlich zu modifizieren. Die beiden anderen Abgriff-Elektroden 23 und 24 sind in gleicher Weise an einen zweiten Differential-Verstärker 39 angeschlossen, dessen Ausgang ebenso wie die Bezugspannung V- mit einem Demodulator 40 verbunden sind. Der Ausgang des Demodulators wird

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durch ein Filternetzwerk 41 geführt.

Im Betrieb erzeugt die angelegte Erregerspannung einen Potentialgradienten über der leitenden Flüssigkeit. Diese Flüssigkeit kann beispielsweise Wasser oder eine Jodlösung sein. Die Erregerspannung muß genügend klein sein, um eine Elektrolyse der Flüssigkeit zu vermeiden. Die Lage des Meßgliedes relativ zu den Abgriffelektroden bestimmt das an einem Elektrodenpaar entstehende Potential. Die Elektroden sind so angeordnet, daß, wenn das Meßglied in unabgelenkter Stellung ist, an den beiden JDIfferentialverstärkern 36 und 39 kein Ausgang entsteht. Die Größe und Anordnung der Elektroden ist so getroffen, daß der beste Kompromiß zwischen Abgriff-Empfindlichkeit und Linearität des Ausganges bei Winkelabweichungen des Meßgliedes in einem gegebenen Anwendungsfall erreicht wird.

Die Flüssigkeitsmasse im Gehäuse 10 wirkt als Trägheitsmasse des Beschleunigungsmessers und die Hauptfunktion des Meßgliedes 11 ist es, als Detektor für Bewegungen der Flüssigkeit zu wirken. Wenn das Gehäuse 10 z.B. eine Winkelbewegung um die Achse 22 ausführt, so bewegt sich die Flüssigkeit nicht sofort, so daß das a Meßglied ebenfalls in Ruhe bleibt. Die Abgriffelektroden 20 und 21 bewegen sich daher relativ zum Meßglied 11, und zwar innerhalb der Grenzen, die durch den Anschlag 14 gegeben sind. Die Relativbewegung zwischen dem Gehäuse 10 und dem Meßglied 11 wird durch eine Biegung der Zunge 12 aufgenommen. Die Bewegung wird durch die Änderung des Potentiales zwischen den Abgriffelektroden 20 und 21 gemessen, wobei dieses Potential Null ist, wenn das Meßglied 11 symmetrisch zu den Elektroden 20 und 21 angeordnet ist, sich jedoch in Richtung auf das Erregerpotential ändert, wenn das

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Meßglied ausgelenkt wird. Diese Änderung zeigt sowohl die Richtung wie auch die Größe der Ablenkung an, so daß der Ausgang des Filternetzwerkes 38 den Ausgang um die Achse 22 darstellt. Die entstehende Ablenkung erzeugt ein elastisches Moment infolge der Biegung der Zunge 12, die über das Meßglied 11 auf die Flüssigkeit wirkt und beginnt, diese zu beschleunigen. Dieses Moment und der viscose Widerstand zwischen Flüssigkeit und den Wänden des Gehäuses 10 sucht das Meßglied zu verstellen, so daß es der Bewegung des Gehäuses folgt. Wenn die Bewegung um die Achse 22 eine ständige Winkelbeschleunigung aufweist, so rotieren evtl. alle Teile mit derselben Geschwindigkeit, um aber di? beschleunigung auf die Flüssigkeit zu übertragen, muß das ώ: is Meßglied 11 angelegte elar¹:. ^ehe Drehmoment (spring torque) beibehalten werden. Dies erforderter eine ständige Ablenkung der Zunge 12 und damit des Teßgliedes gegenüber seine unabgelenkten Stellung, was wiederum zu einem ständigen Ausgang des Filternetzwerkes 38 führt, der eine Funktion der Richtung und der Größe der Winkelbeschleunigung ist. Bei einer fortgesetzten Winkelbeschleunigung erhält man somit eine direkte Messung der Beschleunigung. In der Praxis tritt meistens keine ständige Beschleunigung aus, sondern gewöhnlich eine vorübergehende. Bei vorübergehenden oder übergangsbenegungen des Gehäuses ist die Anzeige ein Maß für die Winke!verschiebung des Gehäuses, d.h. es erfolgt eine doppelte Integration der Beschleunigungen im Beschleunigungsmesser. Die doppelte Integration beeinflußt nur die Fourier-Komponenten der vorübergehenden Beschleunigung (transient accerleration) deren Periode kurz ist im Vergleich mit der natürlichen Schwingungsperiode der flüssigen Trägheitsmasse an der elastischen Aufhängung des Meßgliedes.

Eine Bewegung des Gehäuses um die andere Meßachse 25 führt zu

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demselben Ergebnis, wobei die Abgriff-Elektroden 23 und 24 die Bewegung messen, die durch den Ausgang des Filternetzwerkes 41 dargestellt wird. In diesem Fall wird die Bewegung des Meßgliedes durch eine Verdrehung der Zunge 12 aufgenommen.

Das Meßglied 11 ist in Richtung der Achse senkrecht zu den beiden Achsen 22 und 25 widerstandsfähig gegen Erschütterungen und Stöße, da es in der Flüssigkeit abgefedert ist. In gleicher Weise haben Beschleunigungen längs der Achsen 22 oder 25 wenig Wirkung, ™ da die Aufhängung 12 in diesen Richtungen relativ steif ist und nur die Masse des Meßgliedes nicht dagegen die gesamte Trägheitsmasse abstützen muß.

Die .Form des Gehäuses kann von der strengen Kugelform insofern abweichen, als der Spalt zwischen dem Rand des Meßgliedes und dem Gehäuse bei einer Ablenkung des Meßgliedes zurfmmt. Wenn daher das Meßglied den Anschlag 14 bei einer starken Drehung des Gehäuses berührt, kann die Flüssigkeit infolge des größeren Spaltes hinter das Meßglied strömen, wodurch eine Beschädigung des Meßgliedes und seiner Aufhängung vermieden wird. Eine solche Form ist durch die gestrichelten Linien in Fig. 1 angedeutet. M Die Form der Kammer und die Größe des Spaltes bestimmen ferner die Größe der Dämpfung auf das elastische Massensystem und sie können entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall gewählt werden. Dieselben Änderungen der Dämpfung können auch durch Ausschnitte im Meßgliedj.Hohlräume in der Gehäusewand oder durch von der Gehäusewand in die Flüssigkeit hineinragende Flügel erreicht werden.

Anstelle der beschriebenen flexiblen Zunge können auch andere

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Aufhängungen für das Meßglied verwendet werden. Eine geeignete Alternative ist die straffe Bandaufhängung nach den Fig. 4 und Diese zeigen Schnitte des zentralen Teiles des Meßgliedes und seiner Aufhängung, betrachtet längs der beiden senkrechten Achsen 22 und 25 von Fig. 2.Wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, ist ein Band 26 eng über einen Durchmesser des gewölbten Mittelteiles des Meßgliedes 11 gespannt, und an beiden Enden des Meßgliedes befestigt. Ein zweites Band 27 ist über ein Spannglied 28 gespannt, das an dem Träger 13 befestigt ist. Der Träger selbst ist zur Mitte des Anschlages 14 verschoben. Die beiden Bänder 26 nnd 27 sind senkrecht zueinander ausgerichtet und in ihren Mitten miteinander verbunden. Bei einer solchen Anordnung wird eine Neigung des Meßgliedes um eine Achse nur durch die Torsion eines Bandes aufgenommen, während die Neigung des Meßgliedes um die andere Achse durch die Torsion des anderen Bandes aufgenommen wird. Die durch die Aufhängung erzeugten Rückstellmomente sind bei gleicher Bewegung des Meßgliedes um die beiden Achsen praktisch die gleichen.

Das Meßglied bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform unterteilt das Gehäuse in zwei HäBfcen und es spricht auf Bewegungen um zwei Achsen an, und es ist im wesentlichen symmetrisch bezüglich dieser Achsen. Ein Beschleunigungsmeßgerät, das nur auf Bewegungen um eine Achse ansprechen soll, ist in Fig. 6 gezeigt. Es besteht aus einem flüssigkeitsgefüllten zylindrischen Gehäuse 10, wobei das Meßglied 11 hier in Form eines rechteckigen Flügels ausgebildet ist, der ^ ie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform abgestützt wird, so daß die Kammer über einen Durchmesser in zwei Hälften geteilt wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Zunge geteilt, so dass der Flügel oder

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das Meßglied 11 um alle Achsen relativ steif abgestützt ist außer um die Längsachse 22 des Zylinders, die die empfindliche Meßachse ist. Die Anordnung wird weiter verstärkt durch Spannen der Federzunge 12 längs der Meßachse, wodurch eine straffe Band-Aufhängung entsteht. Wie oben sind Erregerelektroden 18 und (nicht gezeigt) und Abgriff-Elektroden 20 und 21 vorgesehen, wobei hier nur zwei Abgriff-Elektroden und ein Verstärker, ein Demodulator und ein Filternetzwerk erforderlich sind. In bestimmten Fällen kann es erwünscht sein, der Flüssigkeit zu er- ' möglichen, hinter die Ränder des Meßgliedes 11 zu strömen, wenn das Gehäuse um die Achse 25 beschleunigt wird, ohne das Meßglied zu beschädigen, was durch eine Verschmälerung des Meßgliedes erreicht werden kann, wie durch gestrichelte Linien in Fig. 6 angedeutet ist, oder durch Anordnung von Entlastungskanälen in der Wand der Kammer, die ebenfalls gestrichelt eingezeichnet sind. Eine Verringerung der Breite des Meßgliedes reduziert die effektive mit dem Meßglied gekoppelte Trägheitskraft um die beiden Achsen 22 und 25, aber in,jdem die Verringerung in der Mitte größer als an den Enden ausgeführt wird, kann die Reduktion um die Achse 22 klein gehalten werden gegenüber derjenigen um die Achse 25. Die Arbeitsweise dieser Ausfuhrungsform für Bewegungen um die Achse 22 ist im wesentlichen gleich der- Jj jenigen der oben beschriebenen Ausführungsform.

Das Meßglied wird bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen durch Bewegungen um eine Achse senkrecht zur Ebene des Meßgliedes praktisch nicht beeinflußt. Ist ein Beschleunigungsmeßgerät erforderlich, das auf Beschleunigungen um drei senkrecht zueinander stehenden Achsen anspricht, so kann das in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellte Meßglied verwendet werden.

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Wie bei der ersten Ausführungsform ist hier ein kugelförmiges Gehäuse 10 vorgesehen, in welchem das Meßglied 11 abgestützt ist. Das Meßglied besteht hier aus drei wechselseitig aufeinander senkrecht stehenden sich schneidenden Scheiben, die wiederum aus einem Kunststoffmaterial bestehen. In der Mitte jeder Scheibe ist ein kreisförmiges Loch ausgeschnitten, um die Aufhängung aufzunehmen. Diese umfaßt einen dünnen flexiblen Stift 12, dessen eines Ende am Meßglied und dessen anderes Ende an der Stütze 15 befestigt ist.

Die Abgriffeinrichtung ist modifiziert worden, da das kugelförmige Gehäuse hier in acht Segmente durch das Meßglied unterteilt ist, gegenüber den beiden Segmenten in der ersten Ausführungsform. Jedes der acht Segmente enthält eine Erregerelektrode , weshalb das eine Paar Erregerelektroden 18 und 19 der Fig. 1 und 2 ersetzt ist durch vier Paare von Elektroden 18· bis 18"" und 19■ bis 19"", wobei die Elektroden 18' bis 18"" jedes Paares in Fig. 9 dargestellt sind. Die vier Elektroden 19' bis 19"" am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses sind in gleicher Weise angeordnet, wobei die beiden Elektroden eines jeden Paares entgegengesetzt gepolfc sind. Die Polaritäten geben die Pole der Erregerguelle an, an die die Elektroden 18 angeschlossen sind, wobei jede Elektrode 19 die entgegengesetzte Polarität zu ihrer unmittelbar gegenüberliegenden Elektrode 18 hat. Die Abgriffelektroden 20,21,23,24 auf den Achsen 22 und 25 funktionieren wie in der ersten Ausfuhrungsform, wobei jedes Paar von Elektroden dem Rand des Meßgliedes in seiner nicht abgelenkten Stellung gegenüberliegt. Um Bewegungen des Meßgliedes 11 um die dritte Achse 29 zu messen, sind vier weitere Abgriffelektroden 30 bis 33 erforderlich, die dem Rand von einer der .scheiben des Meßgliedes gegenüberliegen, Jede Abgriff elektrode mufaSt somit einen Rand des nicht abgelenkten Meßgliedes, so daß sie zwei benachbarten Segmenten des Gehäuses gemeinsam ist. Die unteren dieser Elektroden sind etwas schmaler und länger.dargestellt, zur besseren

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Oberafchtlichkelt der Fig. 9.

Die beiden oberen Abgriff-Elektroden 30 und 32 sind zusammen an einen Eingang eines dritten Differential-Verstärkers 42 angeschlossen, wie in Fig. 9 gezeigt ist, während die beiden unteren Abgriff-Elektroden 31 und 33 zusammen an den anderen Eingang des Verstärkers angeschlossen sind. Wie oben ist der Ausgang des Verstärkers mit einem Demodulator 43 verbunden, ebenso die Bezugs-

spannung V_n, und er geht dann durch ein Filternetzwerk 44. κ

Der Abstand zwischen den oberen und unteren Paaren der Elektroden 30,32 und 31,33 ist so gewählt, daß der Rand des Meßgliedes senkrecht zur Achse 29 sich um die Achsen 22 und 25 bewegen kann, ohne diese Elektroden zu überlappen, wenn der Beschleunigungsmesser innerhalb seiner konstruktiven Grenzen arbeitet.

Die Verbindungen zwischen der Spannungajiplle 35 und den Elektroden 18' bis 18"" sind dargestellt, während die nicht gezeigten Verbindungen zu den Elektroden 19' bis 19"" ebenso ausgebildet sind.

Im Betrieb nimmt der Stift 12 die Bewegung des Meßgliedes 11 um die Achsen 22 oder 25 durch Biegung und die Bewegung um dieJAchse 29 durch Torsion auf.

Obgleich das Meßglied des Drei-Achsen-Beschleunigungsgerätes nur zwei wechselweise senkrecht zueinander stehende 'Scheiben aufweisen kann, hat die Verwendung der dritten Scheibe «jlie Wirkung einer mechanischen Verstärkung oder Versteifung der Anordnung

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und vereinfacht außerdem die Abgriff-Anordnung.

Bei den oben beschriebenen Anordnungen besteht das Meßglied aus einem elektrisch isolierenden Material, jedes andere Material mit einer Leitfähigkeit, die merklich von derjenigen der Flüssigkeit abweicht, bringt jedoch die Abgriffseinrichtungen zum Funktionieren. Andere Abgriffeinrichtungen sind möglich. Beispielsweise kann ein kapazitives Abgriffsystem mit einem leitenden Meßglied und einer dielektrischen Flüssigkeit verwendet werden. Es kann ferner Gleichstrom benutzt werden, obwohl hier jedoch leichter eine Elektrolyse der Flüssigkeit hervorgerufen werden kann.

Soll die erste AusfUhrungsform bei stark unterschiedlichen Bedingungen um die beiden Meßachsen arbeiten, so kann die Aufhängung nach Art der zweiten Ausführungsform modifiziert werden, damit die Federsteifheit um eine Achse sich merklich von derjenigen um die andere Achse unterscheidet. Dasselbe Ergebnis wird durch eine geeignete Ausbildung der Filternetzwerke erreicht. Ferner kann der D'ämpfungsgrad um die beiden Achsen unterschiedlich gewählt werden.

Um eine zweifache Integration über einen möglichst weiten Bereich von Fourier-Koraponenten zu erzielen, soll die Trägheitsmasse eine lange natürliche Schwingungsperiode aufweisen. Bei einem üblichen Beschleunigungsmesser ist diese dadurch begrenzt, daß die elastische Aufhängung auch die gesamte Trägheitsmasse trägt, so daß eine länge natürliche Periode nur durch sehr aufwendige Techniken erreichbar ist, wie z.B. durch eine magnetische Aufhängung oder in^dem die Sicherheit und das Widerstandsvermögen gegen lineare Beschleunigungen oder Erschütterungen ge-

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opfert wird. Die einzige Begrenzung der natürlichen Periode ist bei der beschriebenen Ausführungsform die, daß die Aufhängung steif genug sein muß, um das Meßglied im linearen Bereich der Abgriff-Einrichtung zu halten, und es bei der in einem gegebenen Anwendungsfall maximal zu erwartenden Winkelbeschleunigung nicht an den Anschlägen anstoßen zu lassen. Es kann jedoch eine hohe' Beschleunigung beispielsweise unmittelbar nach dem Einschalten erreicht werden, indem die Berührung der Anschläge zugelassen wird. Damit ferner das Beschleunigungsmeßgerät unempfindlich gegen Linearbeschleunigung ist, ist es erforderlich, daß der d Schwerpunkt des Meßgliedes und der Drehpunkt der Federaufhängung zusammenfallen. Bei einem konventionellen Beschieunigungsmeßgerät muß der Schwerpunkt der gesamten Trägheitsmasse auf diese Weise eingestellt werden, während bei der vorliegenden Erfindung zur Erzielung desselben Grades an Gleichgewicht eine wesentlich weniger kritische Einstellung erforderlich ist, da die Mehkheit der Trägheitsmasse sich, da sie eine Flüssigkeitsmasse ist, selbst ausgleicht. Dasselbe Argument gilt für die Stabilität des Schwerpunktes ^infol?^er Alterung der Teile und^inf?*9edes Einflusses von Stößen und Erschütterungen.

Um einen Beschleunigungsmesser mit der höchstmöglichen Empfindlichkeit zu erreichen, sollte die Viscosität der Flüssigkeit möglichst M nieder sein. Die Flüssigkeit dient jedoch auch zur Dämpfung der Bewegung des Meßgliedes, weshalb ihre Viscosität nicht zu niedrig sein sollte. Hier ist daher ein Kompromiß erforderlich. Die Empfindlichkeit des Beschleunigungsmessers kann durch Änderung der Viscosität der Flüssigkeit geändert werden.

Wie bei konventionellen Winkelbeschleunigungsmeßgeräten kann bei bestimmten Anwendungsfällen eine Ungleichheit (unbalance) erforderlich sein. Dies wird erreicht, indem bewußt der Massenschwerpunkt ,

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ujtid der Drehpunkt des Meßgliedes nicht miteinander in Obereinstimmung gebracht werden, wobei die vorliegende Erfindung es erlaubt, die Stabilität des sich ergebenden Schwingungsgliedes größer zu halten, als bei konventionellen Beschleunigungsmessern. Ferner kann das Schwingungsglied von der Größe und Richtung einer angelegten Linearbeschleunigung und von der Dauer einer solchen Beschleunigung abhängig gemacht werden. Dies wird erreicht, indem die Aufhängung bei einer linearen Beschleunigung abgelenkt wird, wodurch der Abstand zwischen dem Schwerpunkt und dem Drehpunkt geändert wird. Da das Meßglied sich durch die Flüssigkeit bewegen muß, um dies zu erreichen, ergibt sich bei der Ablenkung eine Zeitverzögerung. Dieses Merkmal ist von besonderem Wert, wenn bei bestimmten Anwendungsfällen in den Bewegungsgleichungen ein Dämpfungsglied vorgesehen ist.

Der vorstehend beschriebene Winkelbeschleunigungsmesser ist sehr einfach aufgebaut und eignet sich besonders für Anwendungsfälle, bei denen die Anlage gegen kleine Winkelbewegungen stabilisiert werden soll. Das erfindungsgemäße Meßgerät ist wesentlich billiger und leichter zu handhaben, als die bekannten Meßgeräte. Es hat gegenüber diesen ferner den Vorteil, daß die natürliche Frequenz die das untere Ende des Spektrums bestimmt, über das eine doppelte Integration erfolgt, ohne Verwendung teurer oder aufwendiger Aufhängungen sehr nieder gehalten werden kann.

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Claims (1)

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   Patentansprüche

   Doppelt-integrierendes Winkel-Beschleunigungsmeßgerät, gekennzeichnet durch ein geschlossenes Gehäuse (10), ein Meßglied (11), das elastisch im Gehäuse (10) für Winkel- | bewegungen um wenigstens eine Meßachse (22,25) abgestützt ist, eine Flüssigkeit geeigneter Viscosität, die das Gehäuse (10) ausfüllt, wobei Bewegungen dieser Flüssigkeit Bewegungen des Meßgliedes (11) hervorrufen, ferner durch AbgriffVorrichtungen (18,19,20,21,23,24) zur Messung der Richtung und der Größe der Bewegung des Meßgliedes (11) um die oder jede Meßachse.

   Beschleunigungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied (11) den Innenraum des Gehäuses (10) Γη zwei oder mehr Segmente mit im wesentlichen gleichen Volumen unterteilt, und daß das Meßglied (11) im jj Schwerpunkt abgestutzt ist.

   Beschleunigungsmeegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) einen im wesentlichen zylindrischen Innenraum hat, und daß das Meßglied (11) aus einem im wesentlichen rechteckigen Teil gebildet ist, das um eine Achse (22) bewegbar ist, die mit derjenigen des Gehäuses (10) zusammenfällt.

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   4. Beschleunigungsmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) einen im wesentlichen kugelförmigen Innenraum besitzt, daß ferner das Meßglied (11) eine im wesentlichen scheibenförmige Form aufweist, und um zwei senkrecht zueinanderliegende Achsen (22,25) bewegbar ist.

   5. Beschleunigungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) einen im wesentlichen kugelförmigen Innenraum besitzt, daß ferner das Meßglied (11) aus drei wechselweise senkrecht zueinander stehenden scheibenförmigen Teilen gebildet ist, die miteinander verbunden sind und daß es um drei wechselweise senkrecht zueinander stehende Achsen (22,25,29) bewegbar ist.

   6. Beschleunigungsmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die das Gehäuse (10) ausfüllende Flüssigkeit elektrisch leitend ist und daß das Meßglied (11) aus elektrisch isolierendem Material besteht, dassdie Abgriffeinrichtung Elektroden (18,19) und eine Spannungsquelle (35) tirtfäßt.zur Erzeugung eines Potentialgradienten über der Flüssigkeit und dass Abgriffelektroden (20,21,23,24) nahe bei dem Meßglied (11) angeordnet sind, um Spannungsänderungen infolge von Bewegungen des Meßgliedes (11) zu messen.

   7. Beschleunigungsmeßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerelektroden (18,19) sich paarweise gegenüberliegend angeordnet sind, soflaß je eine in jedem Segment des Gehäuses liegt.

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   8. Beschleunigungsmeßgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Potentialgradient durch Anlegen einer Wechselstromspannung erzeugt wird.

   9. Beschleunigungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8_f dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar der sich gegen- · überliegenden Elektroden (20,21) an die beiden Eingänge eines Differentialverstärkers (36) angeschlossen ist, des sen Ausgang die Richtung und die Größe der Bewegungen des Meßgliedes (11) um eine Achse (22) darstellt, senkrecht zu der die beiden Elektroden verbindenden Linie.

   10. Beschleunigungsmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Anschlag (14) zur Begrenzung der Ablenkung des Meßgliedes (11),

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   Le e rs e i t