DE2612553A1

DE2612553A1 - Linearbeschleunigungsmesser

Info

Publication number: DE2612553A1
Application number: DE19762612553
Authority: DE
Inventors: Michael King Russell
Original assignee: RUSSELL ANTHONY WILLIAM; RUSSELL MICHAEL KING
Current assignee: Baroid Technology Inc
Priority date: 1975-03-26
Filing date: 1976-03-24
Publication date: 1976-10-07
Also published as: SE7601128L; JPS51120763A; IT1062942B; FR2305734B1; US4047439A; NL7602173A; CA1045846A; DE2612553C2; JPS5945104B2; FR2305734A1; GB1492142A

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearbeschleunigungsmesser.

: Durch die Erfindung soll ein Linearbeschleunigungsmesser geschafj fen werden, der besonders robust ist und mechanischen Stoßbelastungen standhalten kann.

j Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Linearbe- ; schleunigungsmesser, der gekennzeichnet ist durch eine Masse, ! die durch einen in einem magnetischen Strömungsmittel angeordne-

^; ten permanentmagnetisierten Stabmagneten gebildet ist, durch eine

Servoeinrichtung, die auf eine Bewegung des Stabmagneten längs ί seiner Achse anspricht und den Stabmagneten in einer vorgegebenen

Lage hält, und durch einen Signalgeber, der ein elektrisches I -2-

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■ Signal bereitstellt, das der von der Servoeinrichtung auf den

'Stabmagneten ausgeübten Kraft zugeordnet ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Servoeinrichtung aufweist: Zwei bezüglich der vorgegebenen Lage des Stabmagneten symmetrisch angeordnete und mit einer Brückenschaltung verbundene Meßspulen und eine die Verstimmungsspannung der Brückenschaltung ansprechende Einrichtung, die einen Gleichstromelektromagneten so erregt, daß auf den Stabmagneten eine Kraft ausgeübt wird, die diesen in die vorgegebene Lage drückt.

Das magnetische Strömungsmittel kann durch eine Flüssigkeit wie öl gebildet sein, in dem Teilchen aus magnetischem Material suspendiert sind. Die Einwirkung des die Masse darstellenden Stabmagneten auf das magnetische Strömungsmittel besteht darin, daß das Strömungsmittel sich wie eine Flüssigkeit mit sehr hoher Viskosität verhält, obwohl der Bewegung des die Masse darstellenden Permanentmagneten kein statischer Widerstand entgegengesetzt wird. Darüber hinaus positioniert sich der die Masse darstellende Stabmagnet von selbst derart, daß der magnetische Widerstand des zwischen seinen Polen befindlichen magnetischen Strömungsmittels pro Raumwinkel um seine Achse herum im wesentlichen gleichförmig ist. Um den Stabmagneten in einer vorgegebenen Orientierung zu halten, wird daher die magnetische Flüssigkeit vorzugsweise in eine gestreckte Kammer eingeschlossen, deren Querschnitt verglichen mit der Längsabmessung erheblich kleinere Ausdehnung aufweist. Der die träge Masse dar-

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stellende Stabmagnet positioniert sich selbst derart, daß seine

' Achse mit der der gestreckten Kammer zusammen fällt. Damit ist

; Dicke der zwischen den Seiten des Stabmagneten und den Seitenwänden der Kammer eingeschlossenen Schicht der magnetischen Flüs- ! sigkeit im wesentlichen gleichförmig.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch den Geber eines erfindungsgemäßen Linearbeschleunigungsmessers; und

Fig. 2 einen schematischen Schaltplan einer zusammen mit dem in Fig. 1 gezeigten Geber verwendbaren elektrischen Schaltung.

In Fig. 1 ist ein Geber für einen Linearbeschleunigungsmesser gezeigt, dessen die träge Masse darstellender Meßkörper durch einen zylindrischen Stabmagnet 10 gebildet ist. Der letztere ist in einem zylindrischen Rohr 12 angeordnet, dessen Ende durch Stopferi 14 und 16 verschlossen sind und das mit einem magnetischen Strömungsmittel gefüllt ist. Das magnetische Strömungsmittel ist öl, in dem Teilchen aus magnetischem Material suspendiert sind. Wegen !

der Eigenschaften des magnetischen Strömungsmittels ist der Stab-f magnet unter Abstand zu der Seitenwand des Rohres 12 so in dem Strömungsmittel schwebend angeordnet, daß seine Längsachse parallel zu der der Bohrung des Rohres 12 verläuft. Vom einen Ende

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• des Stabmagneten 10 steht eine Stange 18 über, das andere Ende des Stabmagneten 10 trägt eine Stange 20. Die Stangen 18 und können z.B.durch gerade Drahtabschnitte gebildet sein. Die Gesamtlänge der durch den Stabmagneten 10 und die beiden Stangen 18 j und 20 gebildeten Einheit ist etwas kleiner als die Innenabmessung des Rohres 12 in Längsrichtung. Damit dienen die Stangen 18 ; und 20 als Endlagen vorgebende Anschläge, die in Anlage an die : Stopfen 14 und 16 kommen, wenn die Auslenkung des Stabmagneten zu groß wird.

Die außen liegende Oberfläche des Rohres 12 bildet den Wickelkern I für eine Spule 22, die zwei in axialer Richtung voneinander ent- , fernte, jeweils zwei Spulen enthaltende Abschnitte aufweist. In radialer Richtung innenliegende Spulen 24, 26 sind Erregerspulen, während in radialer Richtung außenliegende Spulen 28 und 30 Meßspulen sind.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Meßspulen 28 und 30 so geschaltet, daß sie zwei Zweige einer Induktivitätsbrücke darstellen, deren beide andere Zweige durch eine eine Mittelanzapfung aufweisende Sekundärwicklung 32 eines Transformators gebildet sind. Eine Primärwicklung 34 des Transformators ist mit einem bei IkHz arbeitenden Wechselstromgenerator verbunden. Die Induktivitätsbrücke erzeugt eine Verstimmungsspannung, wenn der Stabmagnet 10 bezüglich der Meßspulen nicht symmetrisch angeordnet ist. Diese Spannung wird auf einen Demodulator 36 gegeben, der am Ausgang ein hierzu proportionales Gleichspannungssignal bereitstellt. Das vom Demodulator am Ausgang bereitgestellte

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Signal wird über ein Stabilisierungsnetzwerk 38, das ein Tiefpaßfilter sein kann, und einen Verstärker 40 mit hohem Verstärkungsfaktor auf die Erregerspulsi 24 und 26 gegeben. Die letzteren sind

mit einem Widerstand 42 in Reihe geschaltet und so gewickelt, daß die von ihnen in axialer Richtung erzeugten Felder gegensinnig sind. Die Richtung, in der der den Erregerspulen 24 und 36 zugeführte Strom fließt, ist so ausgewählt, daß der Stabmagnet 10 in Richtung auf die der abgeglichenen Brücke entsprechende Stellung zu bewegt wird; in dieser Stellung steht der Stabmagnet in einer

^[ bezüglich der beiden Meßspulen 28 und 30 symmetrischen Stellung.

\ Der Potentialabfall am Widerstand 42 kann an einer Klemme 44 gemessen werden. Da die auf den Stabmagneten 10 ausgeübte Kompensationskraft proportional zu dem durch die Erregerspulen 24 und 26 fließende Strom ist, ist die an der Klemme 44 anliegende Spannungproportional zu der äußeren auf den Stabmagneten 10 einwirkenden Gegenkraft, die zusammen mit der Kompensationskraft den Stabmagnet im Gleichgewicht hält.

Da der Meßstrom ein Wechselstrom ist und der Erregerstrom ein Gleichstrom ist können ein und dieselben Spulen verwendet werden,! welche sowohl die Aufgabe der Meßspulen als auch die Aufgabe dec Erregerspulen übernehmen.

Bei der oben beschriebenen schwebenden Anordnung des Meßkörpers I

: ist der einer Bewegung desselben entgegengesetzte statische Wideif- ; I

stand sehr klein, während zugleich der auf viskoser Hemmung be- ,

^! ruhende Widerstand groß ist. Durch sorgfältiges Wickeln und Ab- ; stimmen der Meßspulen kann die gemessene Nullstellung so einge-

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stellt werden, daß sie mit dem geometrischenMittelpunkt der Boh- ! rung des Rohres 12 zusammenfällt. An dieser Stelle ist die Federkonstante zum Rückstellen des Meßkörpers in die Nullstellung sehr klein.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

, f 1.) Linearbeschleunigungsmesser gekennzeichnet durch eine

Masse, die durch einen in einem magnetischen Strömungsmittel
angeordneten permanentmagnetisierten Stabmagneten (10) gebildet ist; durch eine Servoeinrichtung (24 - 40), die auf i eine Bewegung des Stabmagneten längs seiner Achse anspricht ! und den Stabmagneten in einer vorgegebenen Lage hält; und \ durch einen Signalgeber (42, 44), der ein elektrisches Signal ; bereitstellt, das der von der Servoeinrichtung auf den Stab- j magneten ausgeübten Kraft zugeordnet ist. j
2. Linearbeschleunigugngsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekenn-'

zeichnet, daß die Servoeinrichtung aufweist: Zwei bezüglich j der vorgegebenen Lage des Stabmagneten (10) symmetrisch an- i geordnete und mit einer Brückenschaltung verbundene Meßspulen ; und eine auf die Verstimmungsspannung der Brückenschaltung an^J sprechende Einrichtung (36 - 40), die einen Gleichstromelek- ; tromagneten (24,26) so erregt, daß auf den Stabmagneten (10) ; eine Kraft ausgeübt wird, die diesen in die vorgegebene Lage j

I drückt. j
3. Linearbeschleunigungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekenn- · zeichnet, daß die Brückenschaltung eine Induktivitätsbrücke

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ist und die auf die Verstimmungsspannung der Brückenschaltung
ansprechende Einrichtung einen Demodulator (36) aufweist, der
am Ausgang ein Gleichstromsignal zur Erregung des Elektromagneten (24, 26) erzeugt.
4. Linearbeschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 1-3, da- ; durch gekennzeichnet, daß das magnetische Strömungsmittel durch eine Flüssigkeit gebildet ist, in der Teilchen aus magnetischem Material suspendiert sind.
5. Linearbeschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Strömungsmittel . in einer gestreckten Kammer (12) eingeschlossen ist, deren
Querschnittsabmessung wesentlich kleiner als ihre Längsab- ;

messung ist. j
6. Linearbeschleunigungsmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabmagnet (10) Fortsätze (18, 20) auf- ;

weist, die von seinen Enden weglaufen und so angeordnet sind, "■■ daß sie zur Begrenzung des Bewegungsbereiches des Stabmagne- j ten (10) in Anlage an Endteile (14, 16) der gestreckten Kam- j

mer (12) bewegbar sind. !

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