DE2156095B2 - Beschleunigungsmesser - Google Patents
BeschleunigungsmesserInfo
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- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/13—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Beschleunigungsmesser der im Oberbegriff des Hauptanspruchs
angegebenen Gattung. Derartige Beschleunigungsmesser sind bekannt (US-PS 3438266).
Bei diesen Beschleunigungsmessern ist das Ausgangssigna)
meist nicht linear, und zwar infolge der veränderlichen mechanischen und magnetischen Eigenschaften
der Magnete und der zugehörigen Polschuhe sowie elektrischen Wicklungen. Es sind keine
Maßnahmen getroffen, um die Empfindlichkeit bzw. den Skalenfaktor des Beschleunigungsmessers genau
einstellen zu können und die Empfindlichkeit bzw. den Skalenfaktor beeinflussende Wechsel der Umgebungsbedingungen,
insbesondere der Temperatur, zu kompensieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Beschleunigungsmesser der im Oberbegriff des Hauptanspruchs
angegebenen Gattung zu schaffen, welcher temperaturunempfindlich ist und ohne Schwierigkeiten auf ein
optimales Betriebsverhalten eingestellt werden kann.
Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Beschleunigungsmessers sind in den restlichen
Patentansprüchen gekennzeichnet.
Beim erfindungsgemäßen Beschleunigungsmesser ist eine selbsttätige Berücksichtigung von Temperaturschwankungen
gegeben, gewährleistet durch die vorzugsweise als Hülsen ausgebildeten, temperaturempfindlichen
Organe. Darüber hinaus kann die Empfindlichkeit bzw. der Skalenfaktor der Drehmomenterzeuger
von Hand eingestellt werden, und zwar mittels der vorzugsweise als Nebenschlußschrauben
ausgebildeten Organe.
Vorteilhaft ist auch, daß die erwähnten Organe koaxial zur Bezugsachse des Beschleunigungsmessers
angeordnet werden können und vorzugsweise auch angeordnet sind, ebenso wie die übrigen Gerätekomponenten,
was Herstellung und Funktionsweise nicht unbeträchtlich vereinfacht bzw. verbessert. Die als
Pendelmasse dienende dünne, runde Platte wird dann symmetrisch mit Kräften beaufschlagt, und zwar auch
von Dämpfungskräften, welche sich ergeben, wenn die Platte mit den Kondensatorplatten sowie den Drehmomenterzeugern
in einer mit einem Strömungsmittel, vorzugsweise einem Gas, gefüllten Kammer angeordnet
wird.
Eine solche Dämpfung läßt sich deswegen auf einfach Weise und ohne zusätzliche Maßnahmen gewährleisten,
weil die ohne Durchbrechungen ausgestaltete, beidseitig mit den Kondensatorplatten
beschichtete, als Pendelmasse dienende dünne, runde Platte sich mit den äußeren, zueinander parallelen
Oberflächen eng vor zwei zueinander parallelen Wan-
düngen des Gehäuses erstrecken kann, nämlich den Innenflächen der Magnete bzw. der Polschuhe derselben,
womit die Drehmomenterzeuger zusammenwirken, so daß beiderseits der Platte jeweih nur ein verhältnismäßig
enger Spalt gebildet ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Beschleunigungsmessers nach der Erfindung ist im folgenden anhand der
Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 die Draufsicht,
Fig. 2 den Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, und
Fig. 3 den Querschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1.
Der Beschleunigungsmesser weist ein Gehäuse auf, welches aus einem oberen Gehäuseteil 10 und einem
unteren Gehäuseteil 12 besteht, das mit durchlöcherten Flanschen versehen ist, um mit einer Plattform,
einem Fahrzeug od. dgl. verbunden zu werden. Gemäß Fig. 2 erstreckt sich das untere Gehäuseteil 12
teleskopartig über das obere Gehäuseteil 10, unter Einschluß eines O-Ringes 14 zur Dichtung.
Es ist eine Pendeh.iasse vorgesehen, welche von einer
flachen runden Platte 16 mit relativ geringer Dicke gebildet ist. Die Platte 16 ist mit einem äußeren Ringflansch
18 versehen und im Gehäuse 10, 12 mittels eines einstückigen Biegegelenks befestigt. Das Biegegelenk
weist ein zylindrisches Auge 20 auf, welches über eine Einschnürung 22 in ein Verbindungsglied
24 am Ringflansch 18 übergeht. Eine Befestigungsschraube 26 ist in das obere Gehäuseteil 10 eingeschraubt,
um das Auge 20 des Biegegelenks festzuklemmen.
Zur Ausbildung zweier elektromagnetischer Drehmomenterzeuger ist ein Paar elektrischer Wicklungen
28a und 28b um den äußeren Umfang des Ringflansches 18 gewickelt. Ferner ist ein Paar scheibenförmiger
Polschuhe 30 und 32 im Gehäuse 10,12 unmittelbar neben der Platte 16 angeordnet. Die Polschuhe
30 und 32 werden magnetisch an ein Paar von magnetischen Ringen 34 und 36 angezogen und liegen
an diesen an. Die Ringe 34 und 36 befinden sich zwischen den Polschuhen 30 und 32 und einem Paar vor.
Deckplatten 38 und 40.
Zwischen Flanschteilen der Polschuhe 30 und 32 und den entsprechenden inneren Oberflächen der
Deckplatten 38 und 40 ist jeweils ein magnetischer Spalt gebildet, der teilweise durch einen nicht magnetischen
Abs'andsring 42 bzw. 44 ausgefüllt ist.
Auf beiden Oberflächen der Platte 16 ist jeweils eine leitfähige Beschichtung vorgesehen, um zwei
Kondensatorplatten 50 und 52 zu bilden. Jede Kondensatorplatte 50 bzw. 52 wirkt mit dem benachbarten
Polschuh 30 bzw. 32 zusammen, um einen Kondensator zu bilden.
In Gewindebohrungen der Deckplatten 38 und 40 sind ein Paar Nebenschlußschrauben 54 und 56 vorgesehen,
die durch Verschrauben axial verstellt werden können, um den Flußweg vom magnetischen Ring
34 bzw. 36 über den Polschuh 30 bzw. 32 einerseits und die Deckplatte 38 bzw. 40 andererseits zu verändern.
An der inneren Wandung jedes magnetischen Ringes 34 bzw. 36 ist eine Hülse 58 bzw. 60 vorgesehen,
die Temperatureinflüsse kompensiert, indem sie einen Teil des magnetischen Flusses vom magnetischen Ring
34 bzw. 36 nebenschlußartig ableitet.
Gemäß Fig.3 weist der Ringflansch 18 der Platte 16 einen fingerförmigen Vorsprung 18a auf, der einen
Permanentmagneten 62 trägt. Eine magnetische ' Eichschraube 64 ist in das obere Gehäuseteil 10 eingeschraubt
und trägt ein Paar von Permanentmagneten 66 und 68, die sich senkrecht zum Permanentmagneten
62 erstrecken. Die Eichschraubc 64 ist in bezug auf das obere Gehäuseteil 10 drehbar, womit unter-
i" schiedliche Wirkungsstärken des magnetischen Flusses
zwischen den Permanentmagneten 66 und 68 und dem Permanentmagneten 62 erreicht werden können,
um die magnetische Anziehungskraft zwischen der Eichschraube 64 und der Platte 16 zu regeln und die
ι "> Rückstellkraft auf die Platte 16 ausschließlich durch
mechanische Mittel genau zu kompensieren.
Im Betrieb verschwenkt die Platte 16 um die Einschnürung 22 entsprechend Beschleunigungen in jeder
der beiden Richtungen entlang einer in F i g. 2 ver-
-"' tikalen Bezugsachse. Diese Bewegung verändert die
Kapazität jedes der beiden Kondensatoren, die durch die Kondensatorplatten 50 und 52 und die Polschuhe
30 und 32 gebildet werden. Es ergibt sich ein Signal, welches der jeweiligen Beschleunigung proportional
-"> ist und direkt abgenommen werden kann. Die Drehmomenterzeuger-Wicklungen
28a und 28i> sind ebenfalls in einem Schaltkreis mit den Kondensatoren
verbunden, so daß die besagte Bewegung der Platte 16 die Stromstärke in den Wicklungen 28a und 28i>
i» und daher auch die Wechselwirkung zwischen dem
magnetischen Fluß der Wicklungen 28a und 28i> und
der magnetischen Ringe 34 und 36 in den Spalten zwischen den Flanschteilen der Polschuhe 30 und 32 und
den DeckplLiten 38 und 40 ändert. Die Wirkung ist
i< eine solche, daß die Platte 16 in die Ruhelage, also
die mittlere Position zwischen den Polschuhen 30 und 32, rückgestellt wird. Diese Wechselwirkung kann
mittels der Nebenschlußschrauben 54 und 56 genau gesteuert werden. Ebenso kann die Rückstellkraft der
w Platte 16 für Eichzwecke durch Verdrehen der magnetischen
Eichschraube 64 genauestens einjustiert werden, wodurch die magnetische Wechselwirkung
zwichen den Permanentmagneten 66 und 68 und dem Permanentmagneten 62 verändert wird.
r> Falls der magnetische Fluß der magnetischen Ringe
34 und 36 durch Temperaturwechsel geändert wird, womit an sich eine Verstimmung der Instrumenteneichung
verbunden wäre, dann kommen die temperaturempfindlichen Hülsen 58 und 60 ins Spiel, um die
■><> Änderung des magnetischen Flusses zu kompensieren.
Die Hülsen 58 und 60 sind so angebracht, daß normalerweise ein Teil des magnetischen Flusses der magnetischen
Ringe 34 und 36 nebengeschlossen wird. Das Material der Hülsen 58 und 60 ist so gewählt,
v> daß der nebengeschlossene Anteil des magnetischen Flusses von der Temperatur abhängt. Wenn zum Beispiel
der magnetische Fluß der magnetischen Ringe 34 und 36 bei steigenden Temperaturen abnimmt,
dann wird das Material der Hülsen 58 und 60 so aus-
Mi gewählt, daß der Anteil des magnetischen Flusses, der
durch die Hülsen 58 und 60 abgeleitet wird, bei ansteigenden Außentemperaturen absinkt, was eine stabile
Flußdichte innerhalb der magnetischen Spalte zwischen den Flanschteilen der Polschuhe 30 und 32
hi und den Deckplatten 38 und 40 gewährleistet.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Beschleunigungsmesser zur Feststellung von Beschleunigungen entlang einer Bezugsachse und
Abgabe eines elektrischen Signals, mit:
a) einem zylindrischen Gehäuse;
b) einer Pendelmasse, welche im Gehäuse um eine zur Bezugsachse senkrechte Achse
schwenkbar gelagert sowie als dünne, runde Platte mit einem äußeren Ringflansch ausgebildet
ist, die symmetrisch zur Bezugsachse sowie koaxial zum Gehäuse angeordnet ist und sich mit den äußeren, zueinander parallelen
Oberflächen jeweils unter Bildung eines engen Spaltes vor zwei zueinander parallelen
Wandungen des Gehäuses erstreckt;
t) einem kapazitiven Positionsgeber für die Pendelmasse mit zwei zur runden Platte koaxialen
Kondensatorplatten beiderseits der Pendelmasse;
d) zwei elektromagnetischen Drehmomenterzeugern zur Rückstellung der Pendelmasse
in die Ruhelage, welche am Ringflansch der runden Platte koaxial zu derselben vorgesehen
und mit vom Positionsgeber abgeleiteten, elektrischen Signalen beaufschlagbar sind und mit zwei beiderseits der Pendelmassc
koaxial dazu im Gehäuse angeordneten Magneten zusammenwirken; und
e) einer magnetisch wirkenden Vorbelastungseinrichtung zur manuellen Einstellung der
Ausrichtung und der Ruhelage der Pendelmasse;
dadurch gekennzeichnet, daß
f) die beiden Kondensatorplatten (50 und 52) an der dünnen, runden Platte (16) angeordnet
sind;
g) zwei Organe (54 und 56) zur manuellen Einstellung der Empfindlichkeit bzw. des Skalenfaktors
der Drehmomenterzeuger (28a und 28b) vorgesehen sind; und
h) zwei temperaturempfindliche Organe (58 und 60) zur automatischen Einstellung der
Empfindlichkeit bzw. des Skalenfaktors der Drehmomenterzeuger (28a und 286) vorhanden
sind.
2. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Organe
zur manuellen Einstellung der Empfindlichkeit bzw. des Skalenfaktors der Drehmomenterzeuger
(28o und 28b) jeweils von einer Nebenschlußschraube (54 bzw. 56) gebildet sind, wobei die beiden
Nebenschlußschrauben (54 und 56) beider seits der Platte (16) und koaxial dazu angeordnet
sind.
3. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
temperaturempfindlichen Organe zur automatischen Einstellung der Empfindlichkeit bzw. des
Skalenfaktors der Drehmomenterzeuger (28a und 28b) jeweils von einer Hülse (58 bzw. 60) gebildet
sind, wobei die beiden Hülsen (58 und 60) beiderseits der Platte (16) und koaxial dazu angeordnet
sind.
4. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nebenschlußschraube
(54 bzw. 56) von der Hülse (58
bzw. 60) auf derselben Seite der Platte (16) umschlossen ist.
5. Beschleunigungsmesser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorbelastungseinrichtung einen an der Pendelmasse bzw. Platte (16) angeordneten Magneten
(62) und am Gehäuse (10,12) vorgesehene Magnete (66; 68) aufweist, welche zusammenwirken
und gegenseitig verstellbar sind.
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