DE2620412A1

DE2620412A1 - Geraet zur distanzmessung

Info

Publication number: DE2620412A1
Application number: DE19762620412
Authority: DE
Inventors: Roland Trautmann
Original assignee: PFEIFF WERNER
Current assignee: PFEIFF WERNER
Priority date: 1976-05-08
Filing date: 1976-05-08
Publication date: 1977-11-24

Description

Gerät zur Distanzmessung
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Distanzmessung zwischen einem Meßobjekt und einem beim Gerät liegenden Nullpunkt, mittels eines im Gerät enthaltenen Senders» der Ultraschallsignale o,ä. abgibt, welche vom Meßobjekt reflektiert von einem im Gerät enthaltenen Empfänger aufgefangen werden wobei die genaue Zeitdauer des Signallaufs im Gerät ermittell, in Längenmaße umgesetzt und als solche auf ein Anzeigefeld des Geräts übertragen wird.
Nach der Patentanmeldung P 25 15 087e2 wurde bereits vorgeschlagen, ein derartiges Gerät im Taschenformat mit mindestens einer Sender/Empfänger-Kombination aszurüsten, das mit einer Zieleinrichtung versehen werden kann. Die Zeitdauer des Signallaufs kann mittels einer Frequenzuhr gemessen werden, die die Schwingungsimpulse z.B. eines Quarzes zählt und deren Anzahl im errechneten Verhältnis als Distanzangabe z.B. in Zentimetern auf dem Anzcigefeld angibt. Der Nullpunkt der Messung liegt vorteilhafterweise in der Ebene der Geräterückwand.
Der Nachteil dieser Geräte liegt in der Unsicherheit des genauen und richtigen Meßergebnisses, das einerseits durch Fehlreflexionen und andrerseits durch differierende Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Meßsignale beeinträchtigt wird. Diese Unsicherheit beschränkt die praktische Verwertbarkeit auf Messungen untergeordneter Art, bei denen es auf Genauigkeit und Zuverlässigkeit nicht ankommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Gerät der vorbeschriebenen Art so auszubilden, daß es eine zuverlässige und hohe Meßgenauigkeit gewährleistet, so daß es auch fur Messungen angewendet werden kann> für welche zuverlässig genaue Meßangaben unerläßlich sind wie z.B. für Bauabstekkunden, Bauaufmaße und dgl..
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Gerät für die Vergleichsmessung über ein korrigierbares Meßnormal als und Referenz eingerichtetimit einem entsprechend der Vergleichsmessung variierbaren Meßoszillator versehen ist. Hierzu kann ein ziehbarer Oszillator verwendet sein» dem geeignete Meßsonden zugeordnet sind. Der Oszillator kann auch nach Mediendichte und Temperatur des Meßorts zur Meßzeit manuell einstellbar ausgebildet oder so ausgebildet sein, daß er stets direkt abhängig von der Mediendichte und Temperatur der jeweiligen unmittelbaren Umgebunfi schwingt. Diese Ausbildung läßt sich auf schon bekannte Weise mittels handelsüblicher Elektronikbauteile herstellen.
Dem Meßnormal kann beispielsweise eine in das Gerät integrierte Meßsonde etwa in Form einer kurzen Meßbrücke zwischen zwei Piezokristallen zugrundeliegen, auf die die Schwinungstakte einzujustieren sind. Binde andere und besonders einfache und vorteilhafte Ausbildung besteht darin, daß das Gerät eine eingebaute» ausziehbare mechanische Meßkonstante aufweist, die eine in den Signalstrahl einschwenkbare Reflexscheibe enthält.
An dieser können dann beliebig von Fall zu Fall Kontroll messungen durchgeführt und nötigenfalls anhand dieser Nachjustierungen des Oszillators vorgenommen werden. Da solche Probemessungen stets unter genau den gleichen Umgebunßsbedingungen erfolgen wie sie den Arbeitsmessungen zugrnndeliegen» geben sie optimale Gewähr für zuverlässige Genauigkeit aller Meßangaben.
Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn der Strahlenkegel der Meßsignale so schlank wie möglich gehalten wird> um die sonst unvermeidlich auftretenden Fehlreflexionen zu verhüten.
So können bei den schon vorhandenen Geräten mit breiterem Strahlenkegel bei der Messung unbeachtete kleinere Gegenstände, Mauervorsprünge etc. die Meßsignale reflektieren und so zu ffilschen Maßangaben führen» die möglicherweise (besonders wenn sie nahe bei der Meß-Sollebene liegen) unbemerkt bleiben und sekundär größere Fehler verursachen können.
Wird dagegen der Strahlenkegel erfindungsgemäß durch Tuben beim Senderausgang und/oder Empfängereingang beschnitten, dann können solche Unzuverlässigkeit en ausgeschaltet werden.
Die Beschneidung des Strahlenkegels kann auch durch Parabolo.ä. -reflektoren, durch akustische Linsen oder Blenden erfolgen» wie sie aus anderen Verwendungszwecken her schon bekannt sind.
Schließlich kann die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Messung noch dadurcb zusätzlich verbessert werden daß der Auslösetaste ein Verzögerungselement nachgeschaltet ist> welches nach dem Auslösen eine bestimmte Anzahl von Messungen aufeinander folgen läßt» die in bekannter Weise gespeiw chert werden. Sie können dann z.B. zur Kontrolle nacheinander abgerufen werden oder es kann selnsttatig der Maximalwert ausgeworfen werden. Es kann mit bekannten Schaltsystemen auch bei Abweichungen der Einzelmessungen voneinander eine Fehleranzeige betätigt oder ein Mittelwert errechnet werden.
Auch ein laufender Vergleich der ankommenden Einzelwerte mit den schon eingespeicherten Werten mit nachfolgender Korrektur bei Abweichungen kann in an sich bekannter Weise vorgesehen werden.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung 5isa in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eineZschematischen Gerätequerschnitt mit eingebauter Meßsonde in Form einer starren Meßbrücke, Fig. 2 ein teilweise geschnittenes Gerät mit ausziehbarer Meßonstante und schwenkbarer Reflexscheibe, Fig. 3 einen schematischen Gerätequerschnitt mit die Strahlenkegel beschneidenden Tuben, Fig. 4 einen schematischen Gerätequerschnitt mit Blenden und mit Fig. 5 einen schematischen Gerätequerschnitt\den Strahlenkegel beschneidend ablenkenden Parabolreflektoren.
Das korrigierbare Meßnormal kann gemäß dem Beispiel nach Fig. 1 so ausgebildet sein, daß im Gehäuse 1 des Geräts eine genaue und konstante Meßbrücke 2 angeordnet ist, die bei genau richtigen Meßergebnissen mit einer bestimmten Schwingungszahl des Oszillators 0 korrespondiert, d.h. die jeweiligen örtlichen Verhältnisse zur Zeit der Messung können zu einer Abweichung der Sollschwingungszahl führen. Mit Hilfe eines von außen bedienbaren Stellknopfs 3 kann dann der Oszillator O so justiert werden» daß sich die Sollschwi«pngszahl einstellt, wonach die Genauigkeit der nachfolgenden Messungen gewährleistet ist. Zweckmäßigerweise ist hierbei die Meßbrücke 2 in einer gegen das übrige Gehäuse abgeschlossenen Kammer la untergebracht» die nach außen hin so durchbrochen ist, daß im Innern der Kammer die gleiche Mediendichte und Temperatur etc. herrscht wie in der Umgebung. So läßt sich z.B. ein sonst abgedichtetes Gerät auch für Unterwassermessungen verwenden.
Natürlich können die Umweltbedingungen auch anderweitig erw mittelt werden und der Oszillator 0 mittels Stellknopf 3 o.
dgl. auf einen ensprechenden Stellwert verändert werden. Auch eine vollautomatische Justierung eines ziehbaren Oszillators bereitet keine Schwierigkeiten für den Fachmann.
Schließlich kann auch eine mechanische Meßkonstante dem gleichen Zweck dienen, die gemäß Fig. 2 etwa als Stab 4 im Gehäuse 1 versenkt ist und in ausgezogenem Zustand (wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutet) am Ende eine in den Strahlenkegel des Senders S einschwenkbare Reflexscheibe 5 trägt.
Hiernach kann die völlig gleiche Messung wie eine Arbeitsmessung vorgenommen werden» die bei richtiger Oszillatorstellung im Anzeigefeld F die genaue Distanz der Konstante angeben muß. Trifft das nicht zus dann kann durch mehrmaliges Drücken der Taste T und Verstellen des Stellknopfs 3 der Oszillator so lange verändert werden» bis der richtige Wert ausgeworfen wird.
Zur Beschneidung des Strahlenkegels kann nach Fig. 3 im Gehäuse 1 mindestens für den Sender S ein Kanal 6 vorgesehen sein, an dessen hinterem Enne der Sender S " ggfs. auch der Empfänger E angeordnet ist. Der gleiche Zweck kann durch einen Tubus 7 erreicht werden, der (z.B. bei einer Ausbildung ähnlich Fig. 1) vor den Sender 5 bzw. Empfänger E auf das Gehäuse 1 gesteckt werden kann. Schließlich kann « wie das Beispiel nach Fig. 3 zeigt - der Tubus 7 auch verschiebbar im Kanal 6 gelagert sein, was einen vanablen Strahlenkegel ermöglicht. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Innenfläche des Tubus 7 bzw. des Kanals 6 mit schallschluckendem Material 8 ausgekleidet ist.
Anstelle eines einschiebbaren oder aufsteckbaren Tubus 7 oder eines festen Tubus in Form eines Gehäusekanals 6 kann gemäß Fig. 4 eine Blende 9 angeordnet werden. Zweckmäßig kann die dargestellte Kombination eines Kanals 6 mit einer Blende 9 sein, wobei auch hier durch veränderliche oder auswechselbare Blenden 9 eine Veränderung des Strahlenkegels möglich ist. Auch ein Parabolreflektor gemäß Fig. 5 kann die gleiche Wirkung erzeugen, in welchem Falle eine verschiebbare Anbringung des Senders S bzw. Empfängers E den Strahlenkegel verändern kann.
Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß das Gerät nicht nur zuverlässig und genau arbeitet, sondern sie ermöglicht es auch, Messungen durch andere Medien wie z.B. Wasser, vorzunehmen> auch w<nn deren Dichte nicht im Einzelfall genau bekannt ist.
Patentansprüche:

Claims

Patentansprüche Gerät zur Distanzmessung zwischen einer Meßobjekt und einem beim Gerät liegenden Nullpunkt mittels eines im Gerät enthaltenen Senders, der Ultraschallsignale o.dgl. abgibt, welche vom Meßobjekt reflektiert von einem im Gerät enthaltenen Emp-Empfänger autgeçangen werden » wobei die genaue Zeitdauer d Signal laufs im Gerät ermittelt, in Längenmaße umgesetzt und als solche auf ein Anzeigefeld des Geräts übertragen wird» dadurch gekennzeichet, daß dar Gerät für die Vergleichsmessung über ein korrigierbares Meßnormal (2s4,5) als Referenz eingerichtet und mit einem entsprechend der Vergleichsmessung variierbaren Meßoszillator (0»3) versehen ist.
2./ Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät einen ziehbaren Oszillator (0) aufweist, dem geeignete Meßsonden (2) zugeordnet sind.
3./ Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (0) nach Mediendichte und Temperatur des Meßorts zur Meßzeit über einen Stellknopf (3) manuell einstellbar ist.
4./ Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dß dem Meßnormal eine in das Gerät integrierte Meßsonde in Form einer kurzen Meßbrücke (2) zugrundeliegt, deren Länge eine bestimmte Schwingungszahl des Oszillators (O) zugeordnet ist, auf die der veränderbare Oszillator (O) über einen Stellknopf (3) einzujustieren ist.
5./ Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbrück-e (2) in einer Zll dem sonst abgedichteten Gehäuse (1) abgeschlossenen» nach außen hin offenen Kammer (la) untergebracht ist.
G./ Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es eine in sein Gehäuse (1) versenkt eingebaute, ausziehbare mechanische Meßkonstante (4) aufweist, die eine in den Signalstrahlkegel des Senders (S) einschwenkbare Reflexscheibe (5) enthält.
7./ Gerät nacn einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichz net, d dem Senderausgang und/oder dem Empfängereingang den Strahlenkegel beschneidende Bauteile (6,7»9,10) vor- bzw.

nachgeordnet sind.
8./ Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) je einen Kanal (6) aufweist, der einseitig offen ausmündet und am anderen Ende den Sender (S) bzw. Empfänger (E) aufnimmt.
9./ Gerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet> daß dem Sender (S) bzw. Empfänger (E) ein Tubus (7) vorgesetzt ist.
10./ Gerät nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Tubus (7) verschiebbar im Kanal (6) gelagert ist.
ll./ Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet» daß die Innenflächen des Kanals (6) und/oder der Tuben (7) mit schallschluckendem Material (8) ausgekleidet sind.
12./ Gerät nach Anspruch 7 oder 10» dadurch gekennzeichnet, daß dem Sender (S) und/oder Empfänger (E) eine Blende (9) vore gesetzt ist.
13./ Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (S) und/oder Empfänger (E) im Mittelbereich des Kakais (6) ggfs. verschiebbar angeordnet ist und das geschlossene Kanalende mit einem Reflektor (10) bedeckt ist.
14./ Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichw net, daß der Meßauslösetaste (T) ein Verzögerungselement nachgeschaltet ist, welches nach dem Auslösen eine bestimmte Anzahl von Messungen aufeinander folgen läßt, die im Gerät zur weiteren Auswertung durch Vergleich, Maximal wertauswurf, Fehleranzeige; Mittelwertbildung o.dgl. gespevehert werfen.