DE2237596A1 - Anordnung zur elektronisch-digitalen messung von gasdruck, insbesondere von luftdruck - Google Patents

Description

Dipl.-lng. K. GUNSCHMANN steinsdorfetrae. 10

Dr. rer. nat. W. KÖRBER *(οβπ)·»ί6Μ Dipl.-lng. J. SCHMIDT-EVERS 2237596

apparatebau gauting gmbh
Ammerseestr. 31
8055 Gauting

Patentanmeldung

Anordnung zur, elektronisch-digitalen Messung von Gasdruck,

inabesondere von Luftdruck

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Hessung von Gasdruck, insbesondere von Luftdruck. Die Anordnung kann vorzugsweise zur Höhenmessung an Bord von Luftfahrzeugen verwendet werden.

Die Bestimmung der Flughöhe an Bord von Luftfahrzeugen erfolgt in der Regel indirekt durch Hessung des Luftdrucks. Die nach diesem Verfahren arbeitenden herkömmlichen Höhenmesser bestimmen den Luftdruck mittels Aneroid-Dose. Die mechanische Auslenkung der Membran einer Aneroid-Dose wird mechanisch abgenommen, übersetzt und zur Anzei~ge gebracht. Das hat den Nachteil, dass der Hessbereich und die Genauigkeit durch die notwendige Überwindung von Bückstell- und Reibungskräften bei der mechanischen Übertragung begrenzt sind. Die obere Hessgrenze eines Höhenmessers mit Aneroid-Dose liegt etwa bei 16 000 m, wenn die Anzeige mechanisch, direkt erfolgt. Für eine Bereichserweiterung sind relativ aufwendige Servokreise notwendig.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welche wesentlich genauer arbeitet und auch noch kleinere Gasdrücke auswerten kann, wie sie beispielsweise in grossen Höhen herrschen.

Sie Aufgabe ist erfindungsgemäss gelöst durch einen Oszillator, welcher ein mechanisches Schwingelement aufweist, dessen Schwingfrequenz durch den Druck des dieses Schwingelement umgebenden Gases beeinflusst wird, durch eine Frequenzmesschaltung, welche die Schwingfrequenz des Oszillators misst, und durch eine Auswerteschaltung, welche die gemessene Schwingfrequenz in einen dem Gasdruck entsprechenden Wert umsetzt.

Der dem Gasdruck entsprechende Wert ist dann ein nase für die Flughöhe, wenn die Anordnung als Höhenmesser in einem Luftfahrzeug eingesetzt wird. Der erwähnte Wert wird bei der erfindungsgemässen Anordnung nicht mehr mechanisch, sondern elektrisch ermittelt, wodurch die Messgenauigkeit wesentlich erhöht wird.

Das Schwingelement kann gemäss einer zweckmässigen Weiterbildung der Erfindung eine Stimmgabel sein. Um die Abhängigkeit der Schwingfrequenz der Stimmgabel von dem sie umgebenden Gasdruck zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass die Schwingarme der Stimmgabel mit Frallkorpern versehen sind, welche die Dämpfung der Schwinggabel durch das Gas vergrössern.

Eine weitere Erhöhung der Abhängigkeit der Schwingfrequenz der Stimmgabel vom Gasdruck kann dadurch erzielt werdext, dass man zwischen den Frallkorpern einen nicht-mitschwingenden Kern anordnet, der gegenüber den Frallkorpern einen Abstand hat. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Verhältnis des MaximalVolumens zum Minimal volumen des zwischen den Frallkorpern und dem Kern befindlichen Gases einen grösstmöglichsten Wert hat. Damit wiederum wird die durch das Gas bedingte Dämpfung der Schwingungen und die Abhängigkeit ihrer Frequenz vom Gasdruck besondere gross.

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Dieser Effekt kann noch dadurch, verstärkt werden, dass die Prallkörper mit einem Mantel umhüllt werden, der gegenüber den Prallkörpern einen Abstand hat.

.Eine andere weiterbildende Massnahme kann darin bestehen, dass der Kern und/oder der Mantel in Längsrichtung der Schwingarme verschiebbar ist. Dadurch ist es möglich, die ..Dämpfung und dementsprechend auch die Schwingfreguenz der Stimmgabel zu beeinflussen.

.Die Prallkörper können gemäss einer in der Praxis besonders zweckmässigen Ausführungsform als flache, im wesentliche parallele Platten mit abgewinkelten gegeneinander gerichteten und einander überlappenden Bändern ausgebildet sein. Es ist auch möglich, die Prallkörper als flache, im wesentlichen parallele Platten auszubilden, wobei jede Platte einen abgewinkelten, gegen die jeweils andere Platte gerichteten Rand aufweist,, der nur eine der durch die Längsrichtung der Schwingarme definierten Hälften der Platte umgibt. Die Bänder der beiden Platten werden dabei vorteilhafterweise so angeordnet, dass sie symmetrisch zur Längsrichtung der Schwingarme liegen. ,

Um zu gewährleisten, dass beide Schwingarme auf der gleichen Frequenz schwingen, wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Schwerpunkte der beiden Platten von einem Bezugspunkt, der auf der Kreuzungslinie zwischen der Symmetrieebene und der Schwingungsebene der Stimmgabel liegt, gleichen Abstand haben. ^α

Zur Verhinderung der Dämpfung und damit der Schwingfrequenz der Stimmgabel kann jede der beiden Platten mit einer Gasaifrchtrittsöffnung versehen sein, die mehr oder weniger versclillessbar ist. Um die erwähnte Koinzidenz der Schwerpunkte der kleiden Platten zu gewährleisten, kann beispielsweise jede der beiden Platten mit zwei gleich grossen Gasdurchtrittsof fnungen versehen sein, die von der Symmetrieebene der. Stimmgabel gleicHln Abstand haben.

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Eine andere Weiterbildung dieser Ausführungeform kann darin bestehen, dass jede der beiden Platten mit einer Drehblende versehen ist, welche um eine in der Symmetrieebene der Stimmgabel und senkrecht zur Schwingebene verlaufende Achse drehbar ist,und dass Jede der beiden Drehblenden mit zwei Löchern versehen ist, die in einer bestimmten Drehstellung mit den entsprechenden Gasdurchtrittsöffnungen der betreffenden Platte koinzidieren.

Der Schwerpunkt der ©rehblenden kann in der Drehachse liegen. Venn man jedoch neben, der Dämpfung auch noch die Ei genre sonan*- frequenz der Stimmgabel beeinflussen möchte, so ist es auch möglich, den Schwerpunkt der Drehblenden ausserhalb der Drehachse anzuordnen. In diesem fall sollte jedoch der Schwerpunkt beider Drehblenden übereinander liegen. Es ist insbesondere sinnvoll, eine Möglichkeit vorzusehen, um die beiden Drehblenden synchron miteinander zu verdrehen, so dass der Schwerpunkt in gleicher Weise verschoben wird.

Um eine unerwünschte Abhängigkeit der Stimmgabel-Frequenz von der Umgebungstemperatur zu kompensieren, wird weiterhin vorgeschlagen, dass an jedem der beiden Stimmgabelarme ein Bimetallstreifen befestigt ist, welcher mit der entsprechenden Drehblende verbunden ist, derart, dass er die Drehblende zur Änderung der Schwingfrequenz und der Dämpfung der Stimmgabel in Abhängigkeit von der Umgebungetemperatur verdreht.

Eine Möglichkeit zur elektrischen Kompensation der Abhängigkeit der Stimmgabel-Frequenz von der Umgebungstemperatur besteht darin, dass an der Stimmgabel ein Temperaturmessfühler vorgesehen ist, der ein der Umgebungstemperatur entsprechendes elektrisches Signal abgibt, welches einem frequenzvariablen Hilfeoszillator zugeführt wird, wobei sich die Frequenz des Ausgangssignalee des Hilfsoszillators entsprechend dem ihm zugeführten ' Signal ändert, und dass das Ausgangssignal das Eilfsaszillators \ dem Ausgangssignal des Stimmgabel-Oszillators in einem Mischer

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hinzugemischt wird, wobei der Temperaturgang des Temperaturmessfühlers dem Temperaturgang des Stimmgabel-Oszillators derart entgegenwirkt, dass die Frequenz des Ausgangssignales des Mischers konstant ist. .

Mit den Schwingarmen der Stimmgabel wird zweckmässigerweise ; eine Spüle zur elektromagnetischen Erregung gekoppelt. Der Abgriff der Stimmgabelfrequenz kann ebenfalle elektromagnetisch erfolgen. Das hat jedoch den Nachteil, dass zwischen der Erregerspule und der Abgriffspule eine unerwünschte magnetische Kopplung auftritt. Es wird deshalb zur Verse idung dieses Nachteiles vorgeschlagen, die Stimmgabelfrequenz mittels eines akustischen oder optischen Sensors abzunehmen. ·

Wie bereits erwähnt, ist es mit der erfindungsgemässen Anordnung möglich, die Höhe eines Lüftfahrzeuges zu messen. Andererseits kann jedoch mit der Anordnung auch die Horizontalgeschwindigkeit eines Fahrzeuges gemessen werden. Um dies zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass sich das Schwingelement in einem Raum befindet, der mirt einem an einem Fahrzeug befindlichen Staurohr verbunden ist, so dass der Druck des das Schtöigelement umgebenden Gases durch den Staudruck bestimmt wird, welcher seinerseits von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges abhängt.

Da zwischen der Höhe und dem Luftdruck ein nicht-linearer Zusammenhang besteht, soll die Auswerteschaltung einen Verzerrerschal tungsteil enthalten, welchem ein Eingangssignal züge- ' führt wird, dessen Frequenz von der Frequenz des druckabhängigen Oszillators abhängt. Der Verzerrerschaltungsteil wird so ] dimensioniert, dass er eine Übertragungskennlinie hat, welche j die Funktion aproximiert, mit der Höhe vom Luftdruck abhängt, so dass das Ausgangssignal des Verzerrerschaltungsteiles ein ; direktes Mass für die Höhe ist. Die erwähnte Funktion, nit . ■ j der die Höhe vom Luftdruck abhängt, hat hyperbolischen Charakter*.

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line praktische Möglichkeit zur Realisierung einer hyperbolischen Übertragungskennlinie kann darin bestehen, dass der Verzerrersohal tungsten einen ersten Verhältnisvervlelfacher, genannt W, und einen ersten Vorwärts-Rückwärtssälfer, genannt VRZ, enthält, dass dem Impulseingang des ersten W Impulse zugeführt werden, deren Frequenz von der Frequenz des druckabhingigen Oszillators abhängt, dass Impulsausgang des ersten W ait des Rückwärts-Zählelngang des ersten VRZ gekoppelt ist, dass dem Vorwärts-Zähleingang des ersten VRZ Impulse Bit einer konstanten Frequenz zugeführt werden, und dass die Parallel-Ausgänge des ersten VRZ mit den entsprechenden Parallel-Steuereingängen des ersten W verbunden sind, wobei an den Parallel-Ausgängen des ersten VRZ das Ausgangssignal, welches ein direktes Hass für die Höhe ist, in Form von parallelen Binär-Informationen entnehmbar ist. Die beschriebene Kombination aus einem W und einem VRZ arbeitet im vorliegenden Fall als Frequenzverhältnis-Detektor. Um mit der mit dem Frequenzverhältnis-Detektor realisierbaren Übertragungskennlinie die Funktion, mit der die Höhe vom Luftdruck abhängt möglichst exakt zu approximieren, kann die Übertragungskennlinie in mindestens zwei Teilen stücke, genauer gesagt,HyperbelteiktUcke, unterteilt werden; von denen je für sich möglichst weltgehend mit dem entsprechenden Teilstück der tatsächlichen Funktion übereinstimmt. Das läßt sich dadurch realisieren, daß bei einer bestimmten Frequenz der dem Impulseingang des ersten W zugeführten Impulse die Kodifikation der BinganggröBen des Frequenzverhältnis-Detektors auf einen anderen Wert umgeschaltet wird. Die Modifikationswerte bestimmen die Verschiebungen und Krümmungen der Hypobel- _; TeilstUcke Ib Koordinatensystem, derart, daß die angestrebte j Approximation weitgehend erreicht wird.

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Die Parallel-Ausgänge des ersten VRZ können mit einer Ziffernanzeige-Vorrichtung und/oder einer datenverarbeitenden Einrichtung verbunden werden, welche die Höheninformation auswertet oder Über Kommunikationswege weiterleitet. Dadurch, dass die Höheninformatinn hier in Form eines elektrisch-digitalen Wertes ermittelt wird, eignet sich die erfindungsgemässe Anordnung besonders zur automatischen .Höhenrückmeldung., wie sie die Flugsicherung bereits jetzt für einige Gruppen von Flugzeugen vorschreibt.

Der in der erwähnten Weise aus einem W und einem VRZ zusammengesetzte Frequenzverhältnis-Detektor bringt darüber hinaus den Vorteil mit sich, dass mit ihm nicht nur die Flughöhe, sondern auch die Vertikalgeschwindi& eit eines Luftfahrzeuges in einfa-

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eher Weise ermittelt werden kann. Das ist dadurch möglich, dass der Bückwärts-Zähleingang des ersten VEZ mit dem Vorwärts-Zähleingang eines zweiten VEZ verbunden ist, dass der Bückwärts-Zähleingang des zweiten VEZ mit dem Impulsausgang eines zweiten VV verbunden ist, dass der Impulseingang des zweiten W mit dem Vorwärts-Zähleingang des ersten VEZ verbunden ist, dass die Parallel-Ausgänge des zweiten VEZ mit den entsprechenden Parallel- Steuereingängen des zweiten VV verbunden sind, dass die Parallel-Ausgänge des zweiten VEZ mit den entsprechenden Parallel-Eingängen einer binär arbeitenden Subtrahier-Einheit verbunden sind, und dass den Subtrahier-Parallel-Eingängen der Subtrahier-Einheit eine konstante Binär-Information in Parallel-Form zugeführt wird, wobei den Parallel-Ausgängen der Subtrahier-Einheit ein Ausgangssignal entnehmbar ist, welches ein direktes Mass für die Vertikal-Geschwindigkeit ist.

Die Parallel-Ausgänge der Subtrahier-Einheit können mit einer Ziffernanzeige-Vorrichtung und/oder einer datenverarbeitenden Einrichtung verbunden werden, welche die Vertikalgeschwindigkeit-Information auswertet oder über Kommunikationswege weiterleitet.

Um die Übertragungsfunktion des Verzerrerschaltungsteiles in der oben erwähnten Weise durch mindestens zwei Hyperbel-Teilstücke anzunähern, wird weiterhin vorgeschlagen, dass der Vorwärts-Zähleingang des ersten VBZ mit dem Impulsausgang eines dritten W verbunden ist, dessen Impulseingang Impulse mit einer konstanten Frequenz zugeführt werden, dass die Parallel-Steuereingänge des dritten W mit einem ersten Umschalter verbunden sind, dem mindestens zwei verschiedene konstante Binärinformationen in Parallel-Form zugeführt werden, welche die Krümmungen der ineinander übergehenden Hyperbel-Teilstücke bestimmen, dass mit dem Impulseingang des ersten W der Ausgang eines ersten ODEE-Verknüpfungsgliedes verbunden ist, dass dem einen Eingang des ersten ODEE-Verknüpfungsgliedes Impulse zugeführt werden, deren Frequenz von der Frequenz des druckabhängigen Oszillators abhängt, dass der andere Eingang des er-

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sten ODER-Verknüpfungsgliedes mit dem Impulsausgang eines vierten W verbunden ist, dessen Impulseingang Impuls© mit einer konstanten Frequenz zugeführt werden, dass die Parallel-Steuereingänge des vierten W mit einem zweiten. Umschalter verbunden sind,- dem mindestens zwei verschiedene konstante Binär-Infarmationen in Parallel-Form zugeführt werden._s welche di© Verschiebung des einen Hyperbel-Teilstückes in der dem Gasdruck entsprechenden Koordinatenrichtung sum Uber-ganggpunkt der beiden Hyperbel-Teilstücke bestimmt, dass mit dem Impuls eingang des ersten W der Impulseingang eines fünften W verbunden ist, dessen Impulsausgang mit dem einen Eingang eines weiten QDER-Yerknupfungsglied.es verbunden ist, dass der zweite Eingang des ODER-Verknüpfungsgliedes mit dem Impulsausgang des ersten W verbunden ist, dass der Ausgang des zweiten ODER-Yerknüpfujigs·» gliedes mit dem Rückwärts-? Zähl eingang des ersten VBZ verbunden· ist, dass die Parallel-Steuereingäng© des fünften W mit einem, dritten Umschalter verbunden sind, dem mindestens zwei verschiedene konstante Binär-Informationen in Parallel-iOrm zugeführt werden, welche die Verschiebung des anderen Hyperbel-Teil Stückes in der der Höhe entsprechenden Koordinate zum Übergangspunkt der beiden Hyperbel-Teilstücke bestimmt, dass der erste, zweite und dritte Umschalter gemeinsam mit einer Umschalt-Einrichtung verbunden sind, dass die Umschal t-Einriehtung von einem Frequenz-Diskriminator gesteuert ist, und dass dem Frequenz-Diskriminator Impulse zugeführt werden, deren Frequenz von der Frequenz des druckabhängigen Oszillators abhängt, wobei der Umschlagpunkt des Diskriminators bei der Frequenz liegt, die dem Übergangspunkt der Hyperbel-Teilstücke entspricht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Stimmgabel-Oszillators, wobei die Stimmgabel in Seitenansicht gezeigt ist;

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Fig. 2 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Stimmgabel;

lig. 3 einen Schnitt 111-111 durch die in Fig. 2 geteigte zweite Ausführungsform der Stimmgabel;

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform der Stimmgabel in Seitenansicht;

Fig. 5 eine Ansicht von oben auf die in Fig. 4 dargestellte dritte Ausführungsform der Stimmgabel;

Fig. 6 eine Ansicht von oben auf die in Fig. 5 gezeigte dritte Ausführungsform der Stimmgabel, wobei diese mit einer automatischen Vorrichtung zur Temperaturkompensation versehen ist;

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Höhe vom relativen Luftdruck;

Fig. 8 das Blockschaltbild eines im elektrischen Teil der erfindungsgemässen Anordnung verwendeten Frequenzverhältnis-Detektors ;

Fig. 9 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Approximation der in Fig. 7 gezeigten Funktion durch, zwei Hyperbel-Teilstücke;

Fig.10 ein Blockschaltbild einschliesslich des elektrischen Teiles der erfindungsgemässen Anordnung.

Der in Fig. 1 dargestellte Stimmgabel-Oszillator 11 enthält eine Stimmgabel 1 mit zwei Schwingarmen 2. An den Enden der Schwingarme 2 sind Prallkörper 3 vorgesehen, welche als zwei gleiche Halbschalen ausgebildet sind. Zwischen den Schwingarmen 2 befindet sich eine Sensorspule 4 und eine Erregerspule 5· Die Sensorspule 4 nimmt die Schwingfrequenz der Stimmgabel 1 elektromagnetisch von der Stimmgabel 1 ab und führt sie einem Verstärker 6 zu. Der Verstärker 6 speist seinerseits die Erregerspule 5· Die Schwingfrequenz kann von dem Stimmgabel-Oszillator 11 über die Leitung 9 abgenommen werden. Die Stimmgabel 1 ist ausserdem noch mit einer Bohrung 7 versehen, in der sich ein elektrisches, temperaturempfindliches Bauelement 8 befindet. Das Bauelement 8 gibt über eine Leitung 10 ein Signal ab, welches von der Temperatur der Stimmgabel 1 abhängt.

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Die in Pig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform der Stimmgabel unterscheidet sich von der in Pig. 1 aargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass in den von den Prallplatten £ umschlossenen Hohlraum ein Kern 13 eingeführt ist, der gegenüber den Frallplatten 3 einen Abstand hat. Ausserdem sind die Prallplatten 3 von einem Mantel 12 umgeben, der gegenüber "den Prallplatten ebenfalls einen Abstand hat. Der Kern 13 und der Mantel

12 sind gegenüber den. Prallplatten ^verschiebbar. Durch den Kern

13 und den Mantel 12 ist das Verhältnis zwischen dem Maximalvolumen und dem Minimal volumen der dämpfend auf die Prallplatten einwirkenden Luft besonders gross. Die Dämpfung beeinflusst die Frequenz der Stimmgabel 1. Dadurch, dass der Kern 13 und der Mantel 12 gegenüber den Prallplatten 3 verschoben werden kann, ist es auch möglich, die Schwingfrequenz der Stimmgabel in gewünschter Weise zu verändern.

Bei der in den Pig. M- und 5 gezeigten dritten Ausführungsform der Stimmgabel bestehen die Prallkörper aus zwei kreisförmigen Platten 16, 17· Jede der beiden Platten 16, 17 ist mit einem halbkreisförmigen Rand 18, 19 umgeben, der gegen die jeweils andere Platte abgewinkelt ist. Die beiden Bänder 18, 19 sind bezüglich der Symmetrieebene 15 der Stimmgabel 1 gegenüberliegend angeordnet.

Jede der beiden Platten 16, 17 ist mit zwei Durchtrittsöffnungen 23 für die dazwischen befindliche Luft versehen. Die beiden Durchtrittsöffnungen 23 haben von der Symmetrieebene 15 der Stimmgabel 1 gleichen Abstand. Durch die erwähnte Anordnung der Ränder 18, 19 auf gegenüberliegenden Seiten der Symmetrieebene 15 und durch den erwähnten gleichen Abstand der Durchtrittsöffnungen 23 von der Symmetrieebene 15 ist gewährleistet, dass die Schwerpunkte der beiden Platten 16, 17 übereinander liegen.

Jede der beiden Platten ist mit einer Drehblende 20, 21 versehen, Die beiden Drehblenden sind um eine Achse drehbar. Die beiden Drehachsen der Drehblenden fallen zusammen. Jede der .·

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beiden Drehblenden 20, 21 ist mit zwei Löchern 22 versehen, die in einer bestimmten Drehsteilung mit den Durchtritteöffnungen 23 der entsprechenden Platte 16, 17 korrespondieren. Jede der beiden Drehblenden 20, 21 weist ausserdem einen unrunden Drehzapfen 27 auf. Durch Verwendung eines gabelförmigen Schlüssels, der an die unrunden Zapfen 27 angepasst ist, können die beiden Drehblenden 20, 21 synchron verdreht werden. Diese Synchron-Verdrehung ist dann sinnvoll, wenn der Schwerpunkt der Drehblenden durch einen Anschnitt 26 so geeJLgt wird, dass er nicht mit dem ..Drehpunkt übereinstimmt. Beim synchronen Verdrehen der beiden Blenden 20, 21 wird der Schwerpunkt 24 der beiden Drehblenden dann in gleicher Weise gegenüber einem beliebigen (nicht dargestellten) Bezugspunkt verlagert., der auf der Schnittlinie zwischen der Schwingungsebene 14 und der j Symmetrieebene 15 der Stimmgabel 1 liegt. Durch diese Verla- _i gerung des Schwerpunktes 24 kann die Grundresonanzfrequenz der Stimmgabel variiert werden.

In Fig. 6 ist eine Möglichkeit gezeigt, um den Einfluss der Temperatur auf die Schwingfrequenz der Stimmgabel zu kompensieren. An jedem der beiden Schwingarme 2 ist ein Bimetallstreifen 28 mittels eines Winkels 29 befestigt (in Fig. 6 ist nur ein Bimetallstreifen und ein Winkel sichtbar). Der Bimetallstreifen 28 steht mit Nocken 30 in Verbindung, die sich an der entsprechenden Drehblende befinden. Die Biegecharakteristik des BimetallStreifens 28 ist so gewählt, dass die Drehblende in einer Weise verdreht wird, die durch Schwerpunkt-Verschiebung eine Kompensation des Einflusses der Temperatur auf die Schwingfrequenz der Stimmgabel 1 bewirkt.

Wie man den Fig. 5 und 6 entnehmen kann, können die Plattem 16, ! 17 mit einer Skala 25 versehen sein, an welcher die durch die Schwerpunkt-Veränderung beeinflussbare Schwingfrequenz der Stimmgabel 1 ablesbar ist.

In Fig. 7 ist die Abhängigkeit der Höhe vom relativen Luftdruck P/P_o dargestellt. Der Wert p/p_Q gleich 1 drückt die intematio-

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nale S tandardatmo Sphäre für Flugbetrieb aus. Wie man erkennt, ist der Zusammenhang zwischen der. Höhe H und dem relativen. Luftdruck p/p₀ durch, eine hyp erb el artige Funktion gekennzeichnet.

Das elektrische Grundprinzip der Erfindung besteht nun darin, dass man den gemessenen Druck in eine Impulsfrequenz umwandelt und mittels eines Frequenzverhältnis-Detektors, wie er in Fig. gezeigt ist, verzerrt. Der Frequenzverhältnis-Betektor in Fig. '8 besteht aus einem Verhältnis-Vervi el fächer 31 ? nachfolgend genannt W, und einem Vorwärts-Bückwärts-Zähler 35 s nachfolgend genannt VHZ. Die beiden Baueinheiten 31 und 35 arbeiten binär; um jjedoch die ermittelten Werte dezimal anzeigen zu, können, sind sie binär-dezimal-kodiert (BOD)«,

D»m Impulseingang 32 des W 31 werden" Impolse mit eine? !Frequenz £* zugeführt, welche von dam relatives! Luftdruck p/p_o abhängt.-Der Impulsausgang 33 des W 31 ist mit dem ffickwärts-Sähleingang 36 des VEZ 35 verbunden. Dem Vorwärts~Zähl eingang 3? des TOZ 35 werden Impulse mit einer konstanten Frequenz fp zugeführt. Die Parallel-Ausgänge 38 äes VKZ 35 sind mit d©n entsprechenden Parallel-Steuereingängen 34 des W 31 verbunden. Die Zahl der Parallel-Ausgänge 38 des VEZ 35 and der Parallel-Steuereingänge 34 des W 31 (im vorli@g©aden FaIl" sind es vier) ist in Fig. 8 nur beispielhaf11 in dar Praxis hängt diese Zahl von der geforderten Hessgenauigkeit abc In den Parallel-Ausgängen 38 des VEZ 35 kann, ein später noch genauer erläuterter Wert ..M (H) abgenommen werden, der gegenüber dan ermittelten relativen Luftdruck p/p₀ bzw. gegenüber der Frequenz f^ hyperbolisch verzerrt ist und eine binär-dezimal-kodi©rt© Information der Höhe darstellt.

Der VV 31 kann als ein heutzutage allgemein übliches Digitalelektronisches Bauteil angesehen werden. Eine nähere Erläuterung seiner Funktion findet sich beispielsweise in dem Applikationsblatt der Firma Texas Instruments Deutschland GmbH., Seite 52. Die Funktion des W 3I ist in kurzen Worten wie folgt:

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Der W blendet aus einer kontinuierlichen Impulsfolge» die seinem Impulseingang 32 zugeführt werden, bestimmte Impulse aus, d.h. an dem Impulsausgang 33 tritt eine Impulsfolge auf, in der von Zeit zu Zeit ein oder mehrere Impulse fehlen. Die Zahl der ausgeblendeten Impulse kann durch eine Information bestimmt werden, die den ParalleVSteuereingängen 34 des W 31 zugeführt wird. Wenn die Impulse am Impulsausgang 33 des W in einer bestimmten Zeiteinheit gezählt werden, so ist diese Zahl geringer als die Zahl der Impulse am Impulseingang 32 in de.r gleichen Zeiteinheit. Mit anderen Worten, die Impulsfrequenz am Impulsausgang 33 ist geringer als die Impulsfrequenz am Impulseingang 32. Der Zusammenhang zwischen der Ausgangsfrequenz

f und der Eingangsfrequenz f ist bei einem normal binar a e

kodierten W durch folgende Formel gegeben;

^xa - T- · ^xe (1)

Dabei ist k die Anzahl der Parallel-Steuereingänge; und Mt ist die den Parallel-Steuereingängen in Parallel-Blnärform eingegebene Information, welche die Anzahl der ausgeblendeten Impulse bestimmt. Wenn der W binär-dezimal-kodiert ist (in Fig. 8 und BCD-W bezeichnet), so ist der Zusammenhang zwischen f. und f

ei θ

wie folgts

'.-few ^fe <²⁾

Hier ist die Zahl der Einzeldekaden zur Basis 1o. Es können auch mehrere BCD-W zusammengeschaltet werden, um den Zählbereich entsprechend zu erhöhen. In diesem Fall ist die Gesamtzahl (ges) der Einzeldekaden aller BCD-W zu berücksichtigen.

Der W 31 und der VRZ 35 wirken, wie bereits erwähnt, als Frequenzverhältnis-Detektor zusammen. Die Wirkungsweise ist wie folgt:

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Unter der Voraussetzung, daß die Frequenz f₂ in Fig. 8 konstant gehalten wird, und kleiner ist als die Frequenz f^, welche vorausstzungsgemäß von dem relativen Luftdruck p/p_o abhängen soll, so gleicht.sich die Impulsfrequenz am Rückwärts-Zähleingang 36 des VRZ 35 der Impulsfrequenz f₂ am Vorwärts-Zähleingang 37 an, da der W 31 und der VRZ 35 als Rücikopplungskreis geschaltet sind. An den Parallel-Steuereingängen stellt sich dadurch automatisch ein BCD-Wert ein, der sich aus Formel (2) ergibt:

M =S-1o^me^es « *2 . 1o^mges (3)

In dieser Formel steht f,. im Nenner. Ba f« konstant ist, ist M eine hyperbolische Funktion von f«. Wesentlich ist dabei, daß diese Funktion in elektronisch-digitaler Weise kontinuierlich gebildet wird (im Gegensatz zu üblichen digitalen Quotienten-Bildnern, die nur jeweils nach bestimmten Zeitabschnitten ein neues Ergebnis liefern).

Die Kurve in Fig. 7 läßt sich etwa durch folgenden mathematischen Zusammenhang ausdrucken:

(4)

P/P_o + a

Um diesen Zusammenhang elektronisch zu realiesieren, müssen die Eingangs- und Ausgangsgrößen der Schaltung gemäß Fig. 8 so beeinflußt werden, daß sich, ausgehend von Formel (3) ergibt:

μ =

(5)

Die Realiesierung der Formel (6) 1st im Zusammenhang mit Fig. 1o erläutert.

ΑΟ9δ08/ΟΟ3Λ

-16-Bei einem Vergleich von (4) und (5) ergibt sich dann:

α Λ

u = f ρ a = a

/ A „ A

p/p₀= J₁ b = b

Das bedeutet im Hinblick auf die Schaltung gemäß Fig. 8: Die Frequenz f^ muß noch um einen konstanten Faktor a vergrößert werden. Von dem Ausgangswert M muß npch ein konstanter Wert b subtrahiert werden. Durch Wahl der konstanten Frequenz fp kann man die Krümmung und durch Wahl der Konstant a und b kann man die Verschiebung der Hyperbel im Koordinaten-System so beeinflussen, daß die Kurve gemäß Fig. 7, soweit wie mit der Funktion gemäß Formel (5) möglich, approximiert wird.

Die Subtraktion des Betrages b von dem Ausgangswert M ist jedoch technisch aufwendig. Technisch einfacher wird die Ermittlung des Wertes M, wenn man die Formel (5) wie folgt umschreibt:

f₂ - b (f>, + a) (6)

Mit der Schaltung nach Fig. 8 ist es jedoch nicht möglich die Funktion nach Fig. 7 exakt zu approximieren. Eine bessere Approximation kann dadurch erreicht werden, dass man die Kurve gemäß Fig. 7 aus zwei Teilstücken zusammensetzt, von denen jedes der obigen Formel, jedoch mit anderen Parametern entspricht. Diese Möglichkeit der Approximation ist in Fig. 9 dargestellt.

In Fig. 9 ist die Funktion, mit der die Höhe von dem relativen Luftdruck abhängt, als dick ausgezogene Linie dargestellt. Diese Linie soll durch ein oberes Teilstück einer Hyperbel mit der Funktion

^y " "x"" (7)

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und durch das untere Teilstück einer Hyperbel mit der Funktion

zusammengesetzt werden. Um diese Hyperbel in entsprechender Weise zusanunenzusetzen, derart, dass sie sich in einem Schnittpunkt treffen und ineinander übergehen, muss das erwähnte obere Teilstück der Hyperbel mit der Funktion (7) in x-Richtung (entspricht dem relativen Druck p/p_o) um den Festwert a^ und in y-Richtung (entspricht der Höhe H) um den Festwert b,. verschoben werden. Das untere Teilstück der Hyperbel mit der Funktion (8) muss in x-Richtung um den Festwert a₂ und in y-Richtung um-den Festwert b^ verschoben werden. Dadurch hat das obere Teilstück die Funktion

y = JH . - D₁ (9)

χ + a^

und das untere Teilstück die Funktion

χ -

Die beiden Hyperbel-Teilstücke können jeweils dadurch approximiert werden, dass man die Modifikation der Eingangsgrößen der in Fig. 8 dargestellten Schaltung entsprechend ändert.

Wie das erfolgt, wird nachfolgend anhand des in Fig. 1o dargestellten Gesamtblockschaltbildes erläutert.

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In Fig. 1o ist mit dem Stimmgabel-Oszillator 11 noch ein Staurohr 38 verbunden, das in gestrichelten Linien dargestellt ist. Damit soll angedeutet werden, dass die Anordnung entweder zur Messung der Höhe oder zur Messung der Horizontal-Geschwindigkeit eines Luftfahrzeuges ausgebildet werden kann (wahlweise). Wenn die Horizontal-Geschwindigkeit gemessen werden soll, so wird der Druck, der die Stimmgabel umgebenden Luft von dem Staudruck des Staurohres 38 abhängig gemacht.. In diesem Fall hängt auch die Freuqenz des Stimmgabel-Oszillators 11 von dem Staudruck ab.

Das Ausgangssignal des Stimmgabel-Oszillators 11 wird über die Leitung 9 einem Mischer 4o zugeführt. Das temperaturabhängige Signal des temperaturabhängigen elektrischen Bauelementes 8 wird über die Leitung 1o einem Hilfsoszillator 39 zugeführt. Die Frequenz des Ausgangssignales des Hilfsoszillators 39 hängt von der Stimmgabel-Temperatur ab. Das Ausgangssignal des Hilfsoszillators 39 wird ebenfyalls dem Mischer 4o zugeführt. Dem

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Mischer 40 ist ein Filter 41 nachgeschaltet, welches die'Summenoder Differenzfrequenz aussiebt. Die Temperaturcharakteristik des temperaturabhängigen Bauelementes 8 und die Steuercharakteristik -des Hilfsoszillators 39 sind so gewählt, dass der Temperatureinfluss auf die Stimmgabel kompensiert wird und die Summen- bzw. Differenzfrequenz, welche das Filter 41 aussiebt, unabhängig von der Temperatur konstant ist. Das Ausgangssignal des Filters 41 wird einem Frequenz-Vervielfächer 42 zugeführt. Das Ausgangssignal des Frequenz-Vervielfachers 42 wird einem weiteren Mischer 43 zugeführt. Ausserdem wird dem Mischer 43 noch das Ausgangssignal eines Festfrequenz-Oszillators 44- zugeführt. Dem Mischer 43 ist ein Filter 45 nachgeschaltet, welches die Summen- oder Differenzfrequenz des Mischproduktes aussiebt. Das Ausgangssignal des Filters 45 wird einem Impulsformer 47 zugeführt, der aus den Schwingungen Impulse formt.

Der Ausgang des Impulsformers 47 ist mit dem einen Eingang 82 eines ODER-Verknüpfungsgliedes 81 verbunden. Der andere Eingang des ODER-Verknüpfungsgliedes 83 ist mit dem Impulsausgang 79 eines W 77 verbunden. Der Ausgang des ODER-Verknüpfungsgliedes 84 ist mit dem Impulseingang eines W'31 verbunden. Der Impulsausgang 33 des VV 31 ist mit dem einen Eingang 70 eines ODER-Verknüpfungsgliedes 69 verbunden. Der andere Eingang 71 des ODER-Verknüpfungsgliedes 69 ist mit dem Impulsausgang 75 eines VV 73 verbünden.

Der Ausgang des ODER-Verknüpfungsgliedes 69 ist mit dem Rückwärts- Zähl eingang 36 eines VRZ 35 verbunden. Der Vorwärts-Zähy-1 eingang 37 des VRZ 35 ist mit dem Impuls ausgang 66 eines VV 64 verbunden. Die Parallel-Ausgänge 38 des VRZ 35 sind mit den entsprechenden Parallel-Steuereingängen 34 des W 31 verbunden. Ausserdem sind die Parallel-Ausgänge 38 des VRZ 35 mit den entsprechenden Parallel-Eingängen 56 einer Ziffernanzeige-Vorrichtung 37 für die Höhe verbunden.

Der Impulseingang 65 des W 64 ist mit dem Ausgang eines Frequenzteilers 68 verbunden. Der Eingang des Frequenzteilers 68

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ist mit dem Ausgang eines anderen Frequenzteilers 46 verbunden. Der Eingang des Frequenzteilers 46 ist mit dem Ausgang des Festfrquenz-Oszillators 44 verbunden.

Der Ausgang des Frequenzteilers 46 ist ausserdem mit dem Impulseingang 78 des W 77 verbunden.

Der Impulseingang des W 73 ist mit dem Ausgang 84 des ODER-Verknüpfungsgliedes 81 verbunden.

Mit dem Impulsausgang 66 des W 64 ist ferner der Impulseingang 49 eines W 48 verbunden. Der Impulsausgang 5o des W 48 ist mit dem Rückwärts-Zähleingang 53 eines VRZ 52 verbunden. Der Vorwärts-Zähleingang 54 des VRZ 52 1st mit dem Ausgang 72 des ODER-Verknüpfungsgliedes 69 verbunden. Die Parallel-Ausgänge 55 des VRZ 52 sind mit den entsprechenden Parallel-Steuerelngängen 51 des W 48 verbunden. Ausserdem sind die Parallel-lusgänge 55 des VRZ 52 mit den entsprechenden Parallel-Eingängen 59 einer binär-arbeitenden Subtrahiereinheit 58 verbunden. Den Subtrahier-Eingängen 6o der Subtrahier-Eihheit 58 wird ein konstanter binärer Viert in Parallelform zugeführt.

Die Parallel-Ausgänge 61 der Subtrahier-Einheit 58 sind mit den entsprechenden Parallel-Ausgängen 63 einer Ziffernanzeige-Vorrichtung 62 für die Vertikalgeschwindigkeit verbunden.

Die Parallel-Steuereingänge des W 64 sind mit einem Umschalter 87 verbunden. Die ParalleVsteuereingänge 8o des W 77 sind mit einem Umschalter 88 verbunden. Die Parallel-Steuereingänge 76 des W 73 sind mit einem Umschalter 89 verbunden.

Nunmehr soll erläutert werden, wie die Formgel (6) realiesiert wirdt

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Der Frequenz f^ in Formel (6) entspricht die Frequenz der Impulse am Ausgang des ImpulsformeJS 47. Diese Frequenz hängt von der Frequenz des Stimmgabel-Oszillators und damit vom Luftdruck ab. Nach Formel-(6) wird der Frequenz f ein konstanter

1 Betrag a hinzuaddiert. Das erfolgt in dem ODER-Yerknüpfungsglied 81. Diesem werden neben den AusgangsimpuXaen des Impulsformers 47 noch Ausgangsimpulse des W 78 zpgeführtc (hierbei ist zu bedenken, daß die Impulse sehr schmal sind und die Wahrscheinlichkeit, daß zwei Impulse aufeinandertreffen, sehr gering ist) Die Frequenz der Ausgangsimpulse des W 78 hängt von der Frequenz seiner Eingangsimpulse (diese ist die durch Frequenzteiler 76 heruntergeteilte Festfrequenz des FestfrequenzoszüLators 44) und von der gemäß Formel (2) an den Parallel-Steuereingängen 8o eingestellten Information M_ ab. Der Betrag, a

et

kann also mit der Information M gewählt werden. Dem Umschalter 88 werden zwei Informationen M, und M « zugeführt, so daß der Betrag a entsprechend Fig. 9 für die beiden Hyperbel-Teilstücke zwischen a.. und a₂ umgeschaltet werden kann.

In Formel (6) muß der Wert (f^+a) im Zähler ausserdem noch mit dem Faktor b multipliziert und von der Frequenz f₂ subtrahiert werden. Die Multiplikation mit b erfolgt mit dem W 73. Gemäß Formel (3) läßt sich der Wert b durch die Information E^ an den Parallel-Steuereingängen 76 des W 73 einstellen. Dem Umschalter 89 werden zwei Informationen M^ und Mj₃₂ zugeführt, so daß der Betrag b entsprechend Fig. 9 für die beiden Hyperbel· Teilstücke zwischen b^ und b₂ umgeschaltet werden kann. Die Subiraktion von b (f-j+a) im Zähler der Formel (6) wird dadurch erreicht, daß man die Ausgangsimpulsfolge des W 73 dem Rückwärts-Zähleingang 36 des VRZ 35 zuführt. Da dem Rückwärts-Zähleingang 36 ausserdem noch gemäß der Schaltung in Fig. 8 die Ausgangsimpulse des W 31 zugeführt werden müssen, erfolgt die logische Verknüpfung über das ODER-Verknüpfungsglied 69-

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Die Frequenz f₂ in Formel (6) ist, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 8 erläutert wurde, eine dem Vorwärts-Zähleingang zugeführte Festfrequenz. Sie entspricht ausserdem in der Formel (4) dem Wert n. Der Wert η wird an den Parallel-Steuereingängen des W 64 als Information M_n gemäß Formel (3) eingestellt. Der Impulseingang 65 des W 64 ist über die Frequenzteiler 68 und 46 mit dem Festfrequenz-Oszillator 44 verbunden. Dementsprechend hängt die Frequenz der Ausgangsimpulse des W 64 gemäß Formel (3) von der Festfrequenz und von der Information M_n ab. Dem Umschalter 87 werden zwei Informationen M_n^ und M₁₁₂ zugeführt, so daß der Betrag η entsprechend Fig. für die beiden Hyperbel-Teilstücke zwischen n* und n₂ umgeschaltet werden kann.

Die Umschalter 87» 88 und 89 sind, wie durchdie gestrichelte Linie 9o angedeutet ist, synchron miteinander gekoppelt und werde^gleichzeitig von einer Umschalteinrichtung 86 betätigt. Die Umschalteinrichtung 86 wird von einem Frequenz-Diskriminator 85 gesteuert. Der Frequenzdiskriminator 85 hat seinen Umschaltpunkt bei einer bestimmten Impulsfrequenz. Diese Umschalt-Impulsfrequenz entspricht dem Schnittpunkt der beiden Hyperbel-Teilstücke in Fig. 9. Mit anderen Worten bedeutet das, dass je nachdem, ob die dem jeweiligen Luftdruck entsprechende Impulsfrequenz oberhalb oder unterhalb des Umschal tpunktes des Frequenz-Diskriminators 85 liegt, das entsprechende Teilstück der einen oder der anderen Hyperbel zur Approximation der Funktion verwendet wird, mit welcher die Höhe an dem relativen Luftdruck abhängt.

Die Ermittlung der Vertikal-Geschwindigkelt berurht darauf, daß bei einer Veränderung der Höhe infolge der endlichen Regelgeschwindigkeit des aus dem W 31 und dem VRZ 35 gebildeten Rückkopplungskrelses zwischen dem Rückwärts-Zähleingang 36 und dem Vorwärts-Zähleingang 37 ein Unterschied in der Frequenz der dort angelieferten Impulse entsteht (bedingt durch die Trägheit des Regelkreises oder die endliche Regelzeit)· Dieser Unterschied ist umso größer, je stärker

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die Vertikal-Geschwindigkeitj 'd.h. also die Höhenänderung pro Zeiteinheit ist. Wenn die Vertikal-Geschwindigkelt Null ist, d.h. wenn die Höhe nicht geändert wird,, so besteht kein Unterschied in der Impulsfsquens an dem Rückifärts-Zähleingang 36 und dem Vorwärts-Zähleingang 37 des VRZ 35. Nach der im Zusammenhang mit Fig 8 erwähnten Formel (2) ist dann der Ausgangsbinärwert an den Parallel-Ausgängen 55 des YRZ gleich 1o^mges, da der W 48 und.der VRZ 52 wiederum einen Frequenzverhältnis-Detektor bilden, wie er bereits im Zusammenhang mit Fig. 8 erläutert wurde«. Um nun den richtigen Wert der Vertikal-Geschwindigkeit zu erhalten,, muss von dem Ausgangsbinärwert des VRZ 52 noch der konstante Wert io^mgeo abgezogen werden. Dieses Abziehen erfolgt in der Subtrahier-Einheit 58. Der erwähnte konstante Wert id.rd den Subtrahier-Eingängen 6o in paralleler Binärform eingegeben.

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Claims (26)

Patentansprüche

1. Anordnung zur Messung von Gasdruck, insbesondere von Luftdruck, gekennzeichnet durch einen Oszillator (11), welcher ein mechanisches Schwingelement aufweist, dessen Schwingfrequenz durch den Druck des dieses Schwingelement umgebenden Gases beeinflusst wird, durch eine Frequenzmessschaltung, welche die Schwingfrequenz des Oszillators (11) misst, und durch eine Auswerteschaltung, welche die gemessene Schwingfrequenz in einen dem Gasdruck entsprechenden Wert umsetzt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingelement eine Stimmgabel (i) ist.

3· Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingarme (2) der Stimmgabel (i) mit Prallkörpern (3) versehen sind, welche die Dämpfung der Stimmgabel (1) durch das Gas vergrössern.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den Prallkörpern (3) ein nicht mitschwingender Kern (13) befindet, der gegenüber den Prallkörpern (3) einen Abstand hat.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder A-, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollkörper (3) von einem Mantel (12) umhüllt sind, der gegenüber dem Prallkörpern (3) einen Abstand hat.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (13) in Längsrichtung der Schwingarme (2) verschiebbar ist.

7· Amordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (12) in Längsrichtung der Schwingarme (2) verschiebbar ist.

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8. Anordnung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Prallkörper als flache im wesentlichen parallele Platten mit abgewinkelten gegeneinander gerichteten und einander überlappenden Rändern ausgebildet sind.

9· Anordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Rollkörper als flache im wesentlichen parallele Platten (16, 17) ausgebildet sind, dass jede Platte (16, 17) einen abgewinkelten, gegen die jeweils andere Platte (16, 17) gerichteten Rand (18, 19) aufweist, der nur eine der durch die Längsrichtung der Schwingarme ' (2) definierten Hälften der Platte (16, 17) umgibt, wobei die Ränder (18, 19) der beiden Platten (16, 17) symmetrisch zur Längsrichtung der Schwingarme (2) liegen.

10. Anordnung nach-Anspruch 8 oder 9* dadurch gekennzeichnet, dass die Schwerpunkt© der beiden Platten (16, 17) von einem Bezugspunkt, der auf der Kreuzungslinie zwischen der Symmetrieebene (15) und der Schwingungsebene (14) der Stimmgabel (i) liegt, gleichen Abstand haben.

11. Anordnung nach Anspruch 8 Ms 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Platten (16, 17) mit mindestens einer verschliessbaren Gasdurchtrittsoffnung (23) versehen ist.

12. Anordnung nach Anspruch 10 und 11 _s dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Platten (16, 17) mit zwei gleich grossen Gasdurchtrittsöffnungen (23) versehen ist, die von der Symmetrieebene (15) d.er Stimmgabel (1) gleichen Abstand haben.

13· Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Jede der beiden Platten (16, 17) mit einer Drehblende (20, 21) versehen ist, welche um eine in der Symmetrieebene (15) der Stimmgabel (1) und senkrecht zur Schwingebene (14) verlaufende Achse (27) drehbar ist, dass jede der beiden Drehblenden (20, 21) mit zwei Löchern (22) versehen ist, die

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in einer bestimmten Drehstellung mit den entsprechenden Gasdurchtrittsöffnungen (23) der betreffenden Platte (16, 17) koinzidieren.

14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunkt (24) der Drehblenden (20, 21) in der Drehachse (27) liegt.

15· Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunkt (24) der Drehblenden (20, 21) ausserhalb der Drehachse (27) liegt.

16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem der beiden Stimmgabelarme (2) ein Bimetall-Streifen (28) befestigt ist, welcher mit der entsprechenden Drehblende (20, 21) verbunden ist, derart, dass er die Drehblende (20, 21) zur Änderung der Schwingfrequenz und der Dämpfung der Stimmgabel (i) in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur verdreht.

17· Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stimmgabel (1) ein Temperaturmessfühler (8) vorgesehen ist, der ein der Umgebungstemperatur entsprechendes elektrisches Signal abgibt, welches einem frequenzvariablen Hilfsoszillator (39) zugeführt wird, wobei sich die Frequenz des Ausgangssignales des Hilfsoszillators (39) entsprechend dem ihm zugeführten Signal ändert, und dass das Ausgangesignal des Hilfsoszillators (39) dem Ausgangssignal des Stimmgabel-Oszillators (11) in einem Mischer (40) hinzugemischt wird, wobei der Temperaturgang des Temperaturmessfühlers (8) dem Temperaturgang des Stimmgabel-Oszillators (11) derart entgegenwirkt, dass die Frequenz des Ausgangssignales des Mischers (40) konstant ist.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Schwingarmen (2) der Stimmgabel

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(1) eine Spule (5) zur elektromagnetischen Erregung gekoppelt ist und dass der Abgriff (4) der Stimmgabelfrequenz mittels eines akustischen oder optischen^Sensors erfolgt.

19. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Schwingelement in einem Baum befindet, der mit einem an einem !Fahrzeug befindlichen Staurohr (J8j| verbunden ist, so dass der Druck des das Schwingelement umgebenden Gases durch den Staudruck bestimmt wird, welcher seinerseits von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges abhängt.

20. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung einen Verzer,-rerschaltungsteil (Fig. 8) enthält, welchem ein Eingangssignal zugeführt wird, dessen Frequenz von der Frequenz des drcrckabhängigen Oszillators (11) abhängt, und dass der Verzerrerschaltungsteil (Fig. 8)· eine iJbertragungskennlinie hat, welche die Funktion (Fig. 7) approximiert, mit der die Höhe (H) vom Luftdruck ■$■) * abhängt, so dass das Ausgangssignal des Verzerrerschaltungsteiles (Fig. 8) ein

; direktes Hass für die Höhe (H) ist.

21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungskennlinie des Verzerrerschaltungsteiles aus mindestens zwei ineinander übergehenden Hyperbel^Teilstücken zusammengesetzt ist (Fig. 9)·

22. Anordnung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Verzerrerschaltungsteil (Fig. 8) einen ersten Verhältnisvervielfacher, genannt W, (51) und einen ersten Vorwärts-Eückwärts-Zähler, genannt VRZ, (35),¹ enthält, dass dem Impulseingang (32) des ersten W (31) Impulse zugeführt werden, deren Frequenz von der Frequenz des druckabhängigen Oszillators (11) abhängt, dass Impulsausgang (33) des ersten W (31) mit dem Rückwärts-Zähleingang (36) des,ersten VRZ (35) gekoppelt ist, dass dem Vorwärts-Zähleingang

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(37) des ersten VEZ (35) Impulse mit einer konstanten Frequenz zugeführt werden, und dass die Parallel-Ausgänge (38) des ersten VRZ (35) mit den entsprechenden Parallel Steuereingängen (3^) des ersten W (31) verbunden sind, wobei an den Parallel-Ausgangen (38) des ersten VRZ (35) das Ausgangssignale, welches ein direktes Mass für die Höhe (H) ist, in Form von parallelen Binär-Informationen entnehmbar ist.

23· Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallel-Ausgänge (38) des ersten VRZ (35) mit einer Ziffernanzeige-Vorrichtung (57) und/oder einer datenverarbeitenden Einrichtung verbunden ist, welche die Höheninformation auswertet oder über Kommunikationswege weiterleitet.

24. Anordnung nach Anspruch 22 oder 23» dadurch gekennzeichnet, dass der Rückwärts-Zähleingang (36) des ersten URZ (35) mit dem Vorwärts-Zähleingang (5^0 eines zweiten VRZ (52) verbunden ist, dass der Rückwärts-Zähleingang (53) des zweiten VRZ (52) mit dem Impulsausgang (50) eines zweiten W (48) verbunden ist, dass der Impulseingang (49) des zweiten W (48) mit dem Vorwärts-Zähleingang (54) des zweiten VRZ (52) verbunden ist, dass die Parallel-Ausgänge (55) des zweiten VRZ (52) mit den entsprechenden Parallelsteuereingängen (51) des zweiten W (48) verbunden sind, dass die Parallel-Ausgänge (55) des zweiten VRZ (52) mit den entsprechenden Parallel-ELngängen (59) einer binär arbeitenden Subtränier-Einheit (58) verbunden sind, und dass den Subtrahier-Parallel-Eingängen (60) der Subtrahier-Einheit (58) eine konstante Binär-Information in Parallel-Form zugeführt wird, wobei den Parallel-Ausgängen (61) der Subtrahier-ELnheit (58) ein Ausgangssignal entnehmbar ist, welches ein direktes Mass für die Vertikal-Geschwindigkeit ist.

25. Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass

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die Parallel-Ausgänge (61) der Subtrahier-Einheit (58) mit einer Ziffernanzeige-Vorrichtung (62) und/oder einer datenverarbeitenden Einrichtung verbunden ist, welche die Vertikal-Geschwindigkeits-Information auswertet oder über Kommünikationswege weiterleitet.

26. Anordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 25» dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärts-Zähl eingang (37) ö-es ersten VEZ (35) mit dem Impuls ausgang (66) eines dritten VV (64) verbunden ist, dessen Impulseingang (65) Impulse mit einer konstanten Frequenz zugeführt werden, dass die Parallel-Steuereingänge (67) des dritten W (64) mit einem ersten Umschalter (87) verbunden sind, dem mindestens zwei verschiedene konstante Binär-Inf ormationen (H_n^ j ^p^ ^"ⁿ Parallelform zugeführt werden, welche die Krümmungen der ineinander übergehenden Hyperbel-Seilstücke bestimmen, dass mit dem Impulseingang (32)" des ersten W (31) der Ausgang (84) eines ersten ODES-Verknüpf^ungsgliedes (81) verbunden ist, dass dem einen Eingang (82) des ersten ODEH-Verknüpfungsgliedes (81) Impulse zugeführt werden, deren Frequenz von der Frequenz des druckabhängigen Oszillators (11) abhängt, dass der andere Eingang (83) äes ersten ODER-Verknüpfungsgliedes (81) mit dem Impulsausgang (79) eines vierten W (77) verbunden ist, dessen Impulseingang (78) Impulse mit einer konstanten Frequenz zugeführt werden, dass die Parallel-Steuereingänge (80) des vierten W (77) mit einem zweiten Umschalter (88) verbunden sind, dem mindestens zwei verschiedene konstante Binär-Inf ormationen (M_&., Mg^) in Parallelform zugeführt werden, welche die Verschiebung des einen Hypergel-Teilstückes in der dem Gasdruck entsprechenden Koordinatenrichtung zum Übergangspunkt der beiden Hyperbel-Teilstücke bestimmt, dass mit dem Impulseingang (32) des ersten W (31) der Impulseingang (74) eines fünften W (73) verbunden ist, dessen-Impulsausgang (71?) mit dem einen Eingang (71) eines zweiten ODER-Verknüpfungsgliedes (69) verbunden ist, dass der zweite Eingang (70) des ODER-Verknüpfungsgliedes (69) mit dem Impulsausgang

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(55) des ersten VY (51) verbunden ist, dass der Ausgang (72) des zweiten ODER-Verknüpfungsgliedes (69) mit dem Bückwärts-Zähleingang (56) des ersten VHZ (55) verbunden ist, dass die ParalIeI-Steuereingange (76) des fünften W (75) mit einem dritten Umschalter (89) verbunden sind, dem mindestens zwei verschiedene konstante Binär-Informationen (M, ., Ι^νίο) ^ⁿ Parallelform zugeführt werden, welche die Verschiebung des anderen Hyperbel-Teilstückes in der der Höhe (H) entsprechenden Koordinate zum Übergangspunkt der beiden Hyperbel-Teilstücke bestimmt, dass der erste, zweite .und dritte Umschalter (87, 88, 89) gemeinsam mit einer Umschal t-Einrichtung (86) verbunden sind, dass die Umschalteinrichtung (86) von einem Frequenz-Diskriminator (85) gesteuert ist, und dass dem Frequenz-Diskriminator (85) Impulse zugeführt werden, deren Frequenz von der Frequenz des druckabhängigen Oszillators (11) abhängt, wobei der Umschlagpunkt des Diskriminators bei der Frequenz liegt, die dem Übergangspunkt der Hyperbel-Teilstücke entspricht.

) Der' Patentanwalt

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