DE2612553C2

DE2612553C2 - Linearbeschleunigungsmesser

Info

Publication number: DE2612553C2
Application number: DE2612553A
Authority: DE
Inventors: Anthony William Cheltenham Russell; Michael King Russell
Original assignee: Nl Sperry Sun Inc Eine Gesellschaft NDGesDStaates Delaware Stafford Tex; NL Sperry Sun Inc
Current assignee: Baroid Technology Inc
Priority date: 1975-03-26
Filing date: 1976-03-24
Publication date: 1986-02-13
Also published as: SE7601128L; JPS51120763A; IT1062942B; DE2612553A1; FR2305734B1; US4047439A; NL7602173A; CA1045846A; JPS5945104B2; FR2305734A1; GB1492142A

Description

gneten zu groß wird.

Die außen liegende Oberfläche des Rohnx 12 bildet den Wickelkern für eine Spule 22, die zwei in axialer Richtung voneinander entfernte, jeweils zwei Spulen enthaltende Abschnitte aufweist. In radialer Richtung innenliegende Spulen 24, 26 sind Erregerspvien, 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 M^:tte!anzapfung aufweisende Sekundärwicklung 32 eines Transformators gebildet sind. Eine Primärwicklung 34 des Transformators ist mit einem bei 1 kHz arbeitenden Wechselstromgenerator verbunden. Die Induktivitätsbrücke erzeugt eine Verstimmungsspannung, wenn der Stabmagnet 10 bezüglicL der Meßspulen nicht symmetrisch angeordnet ist. Diese Spannung wird auf einem Demodulator 36 gegeben, der am Ausgang ein hierzu proportionales Gleichspannungssignal bereitstellt. Das vom Demodulator am Ausgang bereitgestellte Signal wird über ein Stabilisierungsnetzwerk 38, das ein Tiefpaßfilter sein kann, und einen Verstärker 40 mit hohem Verstärkungsfaktor auf die Erregerspule 24 und 26 gegeben. Die letzteren sind mit einem Widerstand 42 in Reihe geschaltet und so gewikkelt, daß die von ihnen in axialer Richtung erzeugten Felder gegensinnig sind. Die Richtung, in der der den Erregerspulen 24 und 26 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 Stabmagr.eten 10 ausgeübte Kompensationskraft proportional zu dem durch die Erregerspulen 24 und 26 fließende Strom ist, ist die an der Klemme 44 anliegende Spannung proportional zu der äußeren auf den Stabmagneten 10 einwirkenden Gegenkraft, die zusammen mit der Kompensationskrafl 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 der Erregerspulen übernehmen.

Bei der oben beschriebenen schwebenden Anordnung des Meßkörpers ist der einer Bewegung desselben entgegengesetzte statische Widerstand sehr klein, während zugleich der auf viskoser Hemmung beruhende Widerstand groß ist. Durch sorgfältiges Wickeln und Abstimmen der Meßspulen kann die gemessene Nullstellung so eingestellt werden, daß sie mit dem geometrischen Mittelpunkt der Bohrung des Rohres 12 zusammenfälit. An dieser Stelle ist die Federkonstante zum Rückstellen des Meßkörpers in die Nullstellung sehr klein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 1 2

j| spannen des Massekörpers in die Ruhestellung benötigt

% Patentansprüche: der Massekörper ist aber gegen Querbeschleunigungen

I nur mäßig gut gesichert Außerdem muß der Massekör-¹Bj l. Linearbeschleunigungsmesser, mit einem Ge- per durch Einstellen der Länge der Aufhängedrähte

häuse, durch welches eine gestreckte Kammer mit 5 sehr umständlich exakt auf die Achse der Gehäusekam-

verglichen mit ihren transversalen Abmessungen mer ausgerichtet werden.

7^u großer axialer Abmessung begrenzt ist mit einem in Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

t der Gehäusekammer eingeschlossenen Flüssigkeits- gründe, bei einem Linearbeschleunigungsmesser gemäß

p. volumen, mit einem axial verlagerbaren, gestreck- dem Oberbegriff des Anspruches 1 ohne Zuhilfenahme

ψ ten, schwimmend in dem Flüssigkeitsvolumen gela- io mechanischer Hilfsmittel und ohne ständige Speisung

!^: gerten Massekörper aus magnetischem Material, von Magnetspulen eine gute Zentrierung des Massekör-

|i mit einer Einrichtung zum Vorspannen des Masse- pers auf die Mitte der Gehäusekammer zu erhalten.

'k körpers in eine vorgegebene Ruhestellung und mit Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

r'v einer Fühleinrichtung, welche ein det Auslenkung kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

i\ des Massskörpers aus der Ruhestellung zugeordne- is Da bei dem erfindungsgemäßen Linearbeschleuni-

'ι tes Signal erzeugt dadurch gekennzeich- gungsmesser der Massekörper ein axial magnetisierter

|d net, daß die Flüssigkeit eine magnetische Flüssig- stabförmiger Permanentmagnet ist und in der Gehäuse-

fv keit und der Massekörper (10) ein stabförmiger Per- kammer eine magnetische Flüssigkeit eingeschlossen

Λ manentmagnet ist dessen Magnetisierungsrichtung ist, zentriert sich der Massekörper von selbst in der

£> mit der Stabachse zusammenfällt 20 Mitte der Kammer, wobei dann nach dem Zentrieren

j 2. Linearbeschleunigungsmesser nach Anspruch 1, gliche Mengen der magnetischen Flüssigkeit zwischen

|| dadurch gekennzeichnet, daß der Massekörper (10) seinen Stirnflächen und den Stirnwänden der Gehäuse-

■_! von seinen Stirnflächen koaxial vorstehende Verlän- kammer liegen. Die magnetische Flüssigkeit kann z. B.

|| gerungen (18,20) aufweist aus öl bestehen, in welchem Teilchen aus magnetischem

ψ- 25 Material suspendiert sind. Eine derartige magnetische

$ Flüssigkeit verhält sich wie eine Flüssigkeit mit sehr

\j\ hoher Viskosität, wobei aber dem Massekörper kein

!'■ statischer Widerstand entgegengesetzt wird. Das Vor-

§! Die Erfindung betrifft einen Linearbeschleunigungs- spannen des Massekörpers auf die Ruhelage wird des-

II messer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. 30 halb erhalten, weil in der Ruhelage der magnetische |: Ein derartiger Beschleunigungsmesser ist in der US- Widerstand der zwischen den Polen des Permanentma- !'{! PS 35 50 457 beschrieben. Bei ihr erfolgt das radiale gnet-Massekörpers befindlichen magnetischen Flüssiges¹; Vorspannen des Massekörpers auf eine bei der Mitte keit pro Raumwinkel um die Massekörperachse herum fe der Gehäusekammer liegenden Ruhelage dadurch, daß im wesentlichen gleichförmig ist

K man das Gehäuse rasch um seine Achse dreht; das axiale 35 Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß An-

• if Vorspannen des Massekörpers auf die Mitte der Gehäu- Spruch 2 erhält man die Endlage des Massekörpers bei

f: sekammer erfolgt unter Verwendung von gleichstrom- großer Auslenkung desselben begrenzende Anschläge.

; gespeisten Magnetspulen, welche auf einer stationären, Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Aus-

!■: das umlaufende Gehäuse umgebenden Hülse angeord- führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung

;·- net sind. 40 näher erläutert. In dieser zeigt

ti: In der US-PS 27 97 912 ist ferner ein Linearbeschleu- F i g. 1 einen Schnitt durch den Geber eines Linearbe-

:.■ nigungsmesser beschrieben, bei welchem zum Vorspan- schleunigungsmessers; und

nen des Massekörpers auf eine zentrale Ruhelage hin F i g. 2 einen schematischen Schaltplan einer zusam-

sowohl magnetische als auch mechanische Mittel Ver- men mit dem in F i g. 1 gezeigten Geber verwendbaren

wendung finden: Der Massekörper hängt an zwei Paa- 45 elektrischen Schaltung.

ren von Drähten, deren Enden bei den Eckpunkten eines In F i g. 1 ist ein Geber für einen Linearbeschleuni-

_h gedachten Rechteckes am Gehäuse befestigt sind und gungsmesser gezeigt, dessen die träge Masse darstellen-

so den Massekörper längs einer parallel unter der Mit- der Meßkörper durch einen zylindrischen Stabmagnet

tellinie dieses Rechteckes liegenden Geraden führen. 10 gebildet ist. Der letztere ist in einem zylindrischen

J Aufgrund dieser Zwangsführung wird der beim Auslen- 50 Rohr 10 angeordnet, dessen Ende durch Stopfen 14 und

ken aus seiner Ruhelage zugleich geringfügig angeho- 16 verschlossen sind und das mit einem magnetischen

ben. Um den Massekörper in axialer Richtung auf die Strömungsmittel gefüllt ist. Das magnetische Strö-

Mitte der Gehäusekammer vorzuspannen, ist der Mas- mungsmittel ist öl, in dem Teilchen aus magnetischem

sekörper selbst ein axial magnetisierter stabförmiger Material suspendiert sind. Wegen der Eigenschaften des

Permanentmagnet ausgebildet, welcher sich im Feld ei- 55 magnetischen Strömungsmittels ist der Stabmagnet un-

nes ebenfalls axial magnetisierten gehäusefest ange- ter Abstand zu der Seitenwand des Rohres 12 so in dem

brachten zweiten Permanentmagneten befindet. Strömungsmittel schwebend angeordnet, daß seine

Bei dem Linearbeschleunigungsmesser nach der US- Längsachse parallel zu der der Bohrung des Rohres 12

PS 35 50 457 ist nachteilig, daß er mechanisch aufwendi- verläuft. Vom einen Ende des Stabmagneten 10 steht

gen Aufbau hat und der Motor, welcher das Gehäuse in 60 eine Stange 18 über, das andere Ende des Stabmagneten

Drehung hält, verhältnismäßig viel Leistung benötigt 10 trägt eine Stange 20. Die Stangen 18 und 20 können

und eine mögliche Quelle für elektrische Störsignale z. B. durch gerade Drahtabschnitte gebildet sein. Die

darstellt. Auch müssen die auf der feststehenden Hülse Gesamtlänge der durch den Stabmagneten 10 und die

angeordneten Spulen permanent mit Strom versorgt beiden Stangen 18 und 20 gebildeten Einheit ist etwas

werden, damit sie ein Feld aufbauen, in dessen »magne- 65 kleiner als die Innenabmessung des Rohres 12 in Längs-

tischem Trog« der Massekörper axial zentriert ist. richtung. Damit dienen die Stangen 18 und 20 als Endla-

Bei dem Linearbeschleunigungsmesser nach der US- gen vorgebende Anschläge, die in Anlage an die Stopfen

PS 27 97 912 wird zwar nicht ständig Energie zum Vor- 14 und 16 kommen, wenn die Auslenkung des Stabma-