DE2640057A1 - Geraet zum messen kleiner aenderungen - Google Patents
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
Herren Hiroomi OGASAWARA, 3821-4, Yamakita, Yamakitamachi,
Ashigarakami-Gun, Kanagawa-Ken, Japan
und Masaomi OGASAWARA, 3833, Yamakita, Yamakitamachi,
Ashigarakami-Gun, Kanagawa-Ken, Japan
Gerät zum Messen kleiner Änderungen
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen kleiner Änderungen,
das in Abhängigkeit kleiner pyhsikalischer Änderungen elektrische Signale erzeugt. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung
zur Messung einer kleinen mechanischen Änderung, die beispielsweise durch die Rotation einer sich drehenden Anordnung, die
Schwingung einer schwingenden Anordnung oder die Bewegung bzw. die Deformation einer Druckspeicheranordnung aufgrund ihrer Druckänderung
hervorgerufen werden. Die Erfindung ist auch geeignet, kleine Lichtänderungen, Wärmeänderungen, Druckänderungen, Konzentrationsänderungen, Dichteänderungen usw. zu messen.
Es ist bekannt, einen Kondensator dazu zu verwenden, eine physikalische
Änderung, wie z.B. eine mechanische oder Abmessungsanderung,
in eine elektrische Änderung umzuwandeln. Ein Kondensator besteht prinzipiell aus zwei Leiterplatten, Die elektrostatische Kapazität
zwischen diesen beiden Leiterplatten kann dadurch geändert werden,
-2-
709812/0747
daß eine der beiden Leiterplatten mechanisch verschoben wird.
Wenn also ein Signalgenerator, dessen Ausgangssignal entsprechend
einer Änderung einer elektrostatischen Kapazität geändert wird, mit einem Kondensator kombiniert wird, der eine elektrostatische
Kapazität entsprechend der mechanischen Verschiebung ändert, so ist es möglich, eine eine kleine Änderung messende Vorrichtung zu
schaffen, die ein elektrisches Signal entsprechend der Größe der mechanischen Verschiebung liefert.
Meßvorrichtungen für kleine Änderungen dieser Art sind bereits vorgeschlagen
worden. Es kann aber nicht gesagt werden, daß sie zumindest
bezüglich ihrer Leistung ausreichend sind.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer eine kleine Änderung
messenden Vorrichtung mit hohem Wirkungsgrad, die ein elektrisches
Signal entsprechend einer physikalischen Änderung eines zu messenden
Gegenstandes liefert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung einer kleinen Änderung weist nur einen sehr kleinen Meßfehler auf. Dabei enthält die
erfindungsgemäße Vorrichtung einen eine physikalische Änderung eines zu messenden Gegenstandes feststellenden Fühler einfacher Konstruktion
auf. Ferner wird bei dem erfindungsgemäßen Gerät die Erzeugung
von Störgrößen vermieden. Es besitzt im übrigen eine sehr große Empfindlichkeit und eine sehr gute Linearität. Gegebenenfalls
kann eine Signalmeßstufe mit einer Signalverarbeitungsstufe auf
drahtlosem Wege verbunden sein. Es ist auch möglich, für die übertragung
von Signalen zwischen den Schaltelementen Drahtleiter oder
ein drahtloses System zu verwenden. Schließlich ist es auch mög-
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lieh, die Meßresultate auf einem Meßgerät sichtbar zu machen oder
durch einem Computer zu verarbeiten.
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen kleiner Änderungen und
ist gekennzeichnet durch folgende Merkmale: Ein Fühler, der seine elektrische Konstante entsprechend einer physikalischen Änderung
des zu messenden Objektes ändert; ein Paar Oszillatorstufen, von denen wenigstens eine ihre Schwingungsfrequenz der elektrischen
Konstanten des Fühlers ändert; eine Mischstufe zur Erzeugung eines Schwebungsfrequenzsignals durch Mischung der Ausgangsfrequenzen
der Oszillatorstufen; ein Konverter für die Umwandlung des Schwebungsfrequenz-Ausgangssignals
der Mischstufe in ein Signal gewünschter Art.
Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen nähefc erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1: ein Blockdiagramm, welches die grundsätzliche Anordnung
eines erfindungsgemäßen Gerätes zum Messen kleiner Änderungen zeigt,
Fig.2(a): ein Schaltbild, teilweise als Blockschaltbild, welches
Fig.2(a): ein Schaltbild, teilweise als Blockschaltbild, welches
die wesentlichen Teile des Gerätes nach Fig. 1 zeigt, Fig.2(b): ein Äquivalentschaltbild eines Quarz-Oszillators nach
Fig. 2(a), und
Fig.3(a) Blockschaltbilder, welche verschiedene Beispiele des
bis 3(d):
erfindungsgemäßen Gerätes zeigen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Es enthält Fühler 1 und 2, von denen jeder seine elektrische Kon-
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stante, wie z.B. seine Kapazität, seine Induktivität oder seinen Widerstand, in Abhängigkeit einer physikalischen Änderung eines zu
messenden Gegenstandes ändert. 3 und 4 sind Oszillatorstufen, die
jeweils mit den Fühlern 1 und 2 verbunden sind. Jeder Oszillator ändert seine Schwingungsfrequenz in Abhängigkeit von einer Änderung
der elektrischen Konstante des zugehörigen Fühlers. Der Fühler 1 oder 2 kann ein Ausgangssignal erzeugen, das eine Änderung einer
elektrischen Größe ist, wie z.B. eine Spannung oder ein Strom. In diesem Falle sollten die Oszillatoren 3 und 4 durch solche ersetzt
werden, die in Abhängigkeit von Änderungen einer elektrischen Grösse
der entsprechenden Fühler arbeiten.
Einer der beiden Fühler 1 und 2 kann fortfallen (der Fühler 2 in
Fig. 1). In diesem Falle hält einer der beiden Oszillatoren 3 und 4 (Oszillator 4 in Fig. 1) seine Ausgangsfrequenz konstant.
Die Oszillatoren 3 und 4 sind bezüglich ihres Frequenzganges, ih-
usw.
rer Driftcharakteristik '/gleich. Wenn infolgedessen zwei einander in ihrer charakteristischen Änderung gleiche Impulse den Oszillatoren 3 und 4 jeweils zugeführt werden, werden die Ausgangsfrequenzen dieser Oszillatoren mit gleicher Geschwindigkeit oder durch die gleiche Frequenz geändert. Die Ausgangsfrequenzen der Oszillatoren
rer Driftcharakteristik '/gleich. Wenn infolgedessen zwei einander in ihrer charakteristischen Änderung gleiche Impulse den Oszillatoren 3 und 4 jeweils zugeführt werden, werden die Ausgangsfrequenzen dieser Oszillatoren mit gleicher Geschwindigkeit oder durch die gleiche Frequenz geändert. Die Ausgangsfrequenzen der Oszillatoren
werden
3 und 4/einer Mischstufe 5 zugeführt, in welcher diese Frequenzen gemischt werden, um ein Schwebungsfrequenzsignal zu erzeugen. Dieses Schwebungsfrequenzsignal wird in eine Spannung oder in einen Impuls umgewandelt, und zwar durch einen Konverter 6, wodurch analoge oder digitale Meßdaten f erhalten werden.
3 und 4/einer Mischstufe 5 zugeführt, in welcher diese Frequenzen gemischt werden, um ein Schwebungsfrequenzsignal zu erzeugen. Dieses Schwebungsfrequenzsignal wird in eine Spannung oder in einen Impuls umgewandelt, und zwar durch einen Konverter 6, wodurch analoge oder digitale Meßdaten f erhalten werden.
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Die Übertragung der Signale zwischen den verschiedenen Stufen des Gerätes wird mit Hilfe von Drahtleitungen bewirkt, wie es in Fig.
1 gezeigt ist, oder es erfolgt die Übertragung auf drahtlosem Wege, wie es später beschrieben wird.
Wenn angenommen wird, daß die Oszillatorstufen 3 und 4 Frequenzen
F1- und F„_ aufweisen, kann die Zwischenfrequenz oder Schwebungsfrequenz
(f) durch die folgende Gleichung (1) dargestellt werden·.
f =F10 -F20
(1)
Wenn der Fühler 2 nicht betätigt wird, so daß die Schwingungsfrequenz
F„_ unverändert gehalten wird, das heißt wenn nur der Fühler
1 betätigt wird, um eine physikalische Änderung der zu untersuchenden Substanz zu messen, wird die Schwingungsfrequenz F1-. der Oszillatorstufe
3 auf eine Schwingungsfrequenz F11 geändert, die durch
die folgende Gleichung (2) dargestellt werden kann:
F10 - F11 =F10
Hier bedeutet (f die Frequenzänderungsgeschwindigkeit aufgrund der
Messung der physikalischen Änderung und infolgedessen ist ^"F1n
der Wert der Frequenzänderung der Schwingungs frequenz F1f).
der Wert der Frequenzänderung der Schwingungs frequenz F1f).
Wenn angenommen wird, daß die Frequenzen F„„ und F11 eine Zwischenfrequenz
f1 hervorrufen, so ist:
r r1 11 20
= (F10 - F20} +
= f + <?F10 (3)
709812/0747 _6_
Es wird auf diese Weise der Wert der Frequenzänderung ^F._ in Be
zug auf die Differenz der Frequenzen der beiden Oszillatorstufen
erhalten.
Wenn die Kreiskonstanten und dergleichen jeder Oszillatorstufe
sich ändert, wird ihre Schwingungsfrequenz S geändert, oder sie verschiebt sich mit einer Frequenzänderungsgeschwindigkeit€ (im
folgenden als Fehlerfrequenzänderungsgeschwindigkeit fc bezeichnet)
in eine Schwingungsfrequenz F1. Da die beiden Oszillatorstufen in
ihrer Arbeitscharakteristik gleich sind, sind die Fehlerfrequenzänderungsgeschwindigkeiten
€. im wesentlichen gleich, und es kann
die Frequenz F1 durch die folgende Gleichung (4) dargestellt werden:
F -> F1 = F (1 +6 ) (4)
Wenn die Frequenz F1n in die Frquenz F11 mit der Frequenzänderungsgeschwindigkeit
δ geändert wird aufgrund der physikalischen Änderung des zu messenden Gegenstandes, wie es vorher beschrieben wurde, so ist:
F10■-» F11 = Fl0 {1 +<f) ····■···· ··· <5)
Wenn in dem Falle, in dem die Frequenz F11 mit der Fehlerfrequenzänderungsgeschwindigkeit
ε geändert wird, die resultierende Frequenz mit F11, bezeichnet wird, dann ergibt sich aus den Gleichungen
(4) und (5): -
= F10 (1 + rf (1 .+
= F 10 + F1öe+F10(1
709812707 4 7 -7-
AO
In dieser Gleichung ist der Gesamtwert der Frequenzänderungen durch
die zweiten und dritten Glieder dargestellt,und der Wert der Frequenzänderung
aufgrund der Verschiebung (im folgenden als Wert der Fehlerfrequenzänderung bezeichnet) ist durch das dritte Glied
F10(I + cn e .
Wenn in dem Falle, in dem die Schwingungsfrequenz einer der beiden
Oszillatorstufen (Oszillatorstufe 4 in Fig. 1) eine Frequenzänderung
mit der Fehlerfrequenzänderungsgeschwindigkeit £ erhält (anstelle
einer Frequenzänderung mit der Frequenzänderungsgeschwindigkeit<f),
wird das Äusgangsergebnis mit f' bezeichnet, und es ist dann:
F20 -^F20- = F20 (1 +fc)
Wenn, dieses in Gleichung (1) eingesetzt wird, dann ergibt sich:
Wenn, dieses in Gleichung (1) eingesetzt wird, dann ergibt sich:
■F1 = F — F
r * 11' 20
(1 +e)
.\f = f + F10<f+ (F10^-HcTK (7)
In dieser Gleichung (7) stellen die zweiten und dritten Glieder den Gesamtwert der Frequenzänderungen dar, während das dritte
Glied den Wert der Fehlerfrequenzänderung darstellt.
Nun wird der Fall, in welchem der Wert der Frequenzänderung aufgrund
der physikalischen Änderung mit einem einzigen Oszillator gemessen wird, mit dem Fall verglichen, in welchem sie mit zwei
Oszillatoren gemessen wird, wobei der Wert der Fehlerfrequenzände
rung in Betracht gezogen wird.
Das 'Ausgangsergebnis in dem vorher beschriebenen Fall kann darge-
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26Λ0057
stellt werden durch Gleichung (6): F11, = F1Q (1 +€) (1 +S):
während das Ausgangsergebnis im letzteren Fall durch die Gleichung (?) dargestellt werden kann: f1 = (f + F10 f) (1+6).
Wenn die Wirkung der Fehlerfrequenzänderungsgeschwindigkeit
auf das Ausgangsergebnis, das in beiden Fällen gleich ist, eliminiert
wird und nur das Verhältnis der Ausgangsfrequenzen in jedem Fall betrachtet wird, so ist im vorigen Falle
F111ZF10 = 1 +<? (8)
und im letzteren Falle
■ . f/f = 1-Üo- .-tf
Wie sich aus dem Vergleich dieser Gleichungen (8) und (9) ergibt, ist das Verhältnis der Ausgangsfrequenzen im letzteren Falle
F1Q/f mal so groß wie dasjenige im vorigen Fall. Es kann also mit
einem Paar Oszillatorstufen die physikalische Änderung des zu messenden Gegenstandes deutlicher und genauer gemessen werden. Somit
ist im vorigen Falle die Konstruktion des Gerätes verhältnismäßig einfach, während im letzteren Falle bei Verwendung eines Paares
von Oszillatoren zur Erzeugung von Schwebungsfrequenzen der Wirkungsgrad
des Gerätes verbessert werden kann.
Ein Beispiel der Anordnung von wesentlichen Teilen in dem in Fig. gezeigten Gerät, ist in Fig. 2 (a) dargestellt. In diesem Beispiel
besitzen die Oszillatorstufen 3 und 4 Quarzoszillatoren X1
und X_ zur Erzeugung von AusgangsSignalen, die jeweils im Frequenzgang
stabil sind.
Das Ersatzschaltbild jedes Quarzoszillators, wie es in Fig. 2(b)
gezeigt ist, enthält eine Reihenschaltung eines Widerstandes R,'
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einer Induktivität L und einer Kapazität C, und es ist eine Kapazität
C- der Reihenschaltung parallelgeschaltet. Die Schwingungsfrequenz des Quarzoszillators kann dadurch geändert werden, daß
eine Kapazität in Reihe oder parallel zu den Klemmen P1 und P„
des Ersatzschaltbildes geschaltet wird.
eine Kapazität in Reihe oder parallel zu den Klemmen P1 und P„
des Ersatzschaltbildes geschaltet wird.
Die in Fig. 2(a) gezeigte Schaltung enthält ferner Kapazitäten,
die aus Leiterplatten 11, 12 und 13 bestehen. Diese Kapazitäten
die aus Leiterplatten 11, 12 und 13 bestehen. Diese Kapazitäten
werden verwendet, um die Schwingungsfrequenzen der Quarzoszillatoren
X1 und X„ zu ändern. In dem Falle jedoch, in welchem es gefordert
wird, physikalische Größen, wie Licht, Wärme, Druck, Konzentration und Dichte anstelle von mechanischen Abmessungsänderungen
zu messen, kann es mdbhmal schwierig sein, diese Größen unmittelbar
als Kapazitätsänderung zu messen. Diese Schwierigkeiten
können überwunden werden durch Umwandlung der physikalischen Grossen in Kapazitätsänderungen.
können überwunden werden durch Umwandlung der physikalischen Grossen in Kapazitätsänderungen.
Die Leiterplatten 11 und 12 sind mechanisch festgelegt, während
die Leiterplatte 13 beweglich gelagert ist, so daß sie durch die
Bewegung eines zu messenden Gegenstandes bewegt werden kann. Wenn beispielsweise die bewegliche Leiterplatte 13 nach abwärts bewegt wird (wie in Fig. 2(a) gezeigt), und zwar in Abhängigkeit von der Bewegung des Gegenstands, so wird der Abstand zwischen der beweglichen Leiterplatte 13 und der oberen festen Leiterplatte 11 vergrößert, während der Abstand zwischen der beweglichen Leiterplatte 13 und der unteren feststehenden Leiterplatte verringert wird. Als Ergebnis wird die Kapazität parallel zum Quarzoszillator X1 verringert, wodurch die Schwingungsfceguenz dieses Oszillators erhöht wird, während die Kapazität parallel zum Quarzoszillator X„ vergrößert und damit die Schwingungsfrequenz dieses Oszillators ver-
die Leiterplatte 13 beweglich gelagert ist, so daß sie durch die
Bewegung eines zu messenden Gegenstandes bewegt werden kann. Wenn beispielsweise die bewegliche Leiterplatte 13 nach abwärts bewegt wird (wie in Fig. 2(a) gezeigt), und zwar in Abhängigkeit von der Bewegung des Gegenstands, so wird der Abstand zwischen der beweglichen Leiterplatte 13 und der oberen festen Leiterplatte 11 vergrößert, während der Abstand zwischen der beweglichen Leiterplatte 13 und der unteren feststehenden Leiterplatte verringert wird. Als Ergebnis wird die Kapazität parallel zum Quarzoszillator X1 verringert, wodurch die Schwingungsfceguenz dieses Oszillators erhöht wird, während die Kapazität parallel zum Quarzoszillator X„ vergrößert und damit die Schwingungsfrequenz dieses Oszillators ver-
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ringert wird. Entsprechend nehmen die Äusgangsfrequenzen der Oszillatoren.
3 raid 4 zn bzw. ab, wodurch die Äusgangsfrequenz der
Mischstufe (Fig. 1} ansteigt- Wenn umgekehrt die bewegliche Leiterplatte
13 nach aufwärts bewegt wird, nimmt die Frequenz der
Mischstufe 5 ab.
Die Bewegung der beweglichen Leiterplatte 13 kann entweder durch
Biegen oder Verschwenken der Platte 13 selbst erreicht werden, oder
sie kann begleitet sein von einer Schwingung oder einer Rotation, oder sie kann auch durch Schwingung oder Rotation bewirkt werden.
Wenn die feststehende Leiterplatte 11 bzw. 12 und die bewegliche Leiterplatte 13 miteinander ausgetauscht werden oder wenn eine der
feststehenden Leiterplatten 11 und 12 entfernt wird, so kann die
Äusgangsfrequenz einer der Oszillatorstufen 3 und 4 fest sein oder
unverändert gehalten werden.
Die Figuren 3fä>
bis 3(d> zeigen drahtlose Obertragungssysteme für
die übertragung der Äusgangsfrequenzsignale der Oszillatorstufen
3 und 4. Es wird darauf hingewiesen, daß verschiedene Vorrichtungen für die HochfrequenzverStärkung, die Modulation, die Demodulation
usw., die üblicherweise in einem drahtlosen Übertragungssystem verwendet werden, in den Fig. 3(a) bis 3(d) der Einfachheit halber
nicht dargestellt sind. Wenn infolgedessen in den Fig. 3 (a) , 3Cb>
und 3 Cd) die Antennen unmittelbar miteinander verbunden werden,
können die drahlosen übertragungssysteme in Drahtübertragungssysteme
umgewandelt werden. Der gestrichelte Pfeil neben jedem Oszillator
4 soll bedeuten, daß die Frequenz eines der Oszillatoren 3 und 4 (Oszillator 4 in den Fig. 3(a>
bis 3(d)} veränderbar oder fest ist. .■■.-.":■■
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In der Schaltung der Fig. 3{a) wird das Äusgangssignal der Oszillatorstufe
3 der Mischstufe durch die Antennen auf drahtlosem Wege übertragen, und es wird dann mit dem Ausgangssignal der Oszillatorstufe
4 in der Mischstufe 5 gemischt. Das resultierende Äusgangssignal
der Mischstufe 5 wird dem Konverter 6 zugeführt, um ein. Meßergebnis f zu erhalten.
In der Schaltung nach Fig. 3(b) werden die Äusgangssignale der Oszillatorstufen
3 und 4 in der Mischstufe 5 gemischt, und es wird das Äusgangssignal der Mischstufe 5 zu dem Konverter 6 auf drahtlosem
Wege übertragen, um ein Meßergebnis f zu erhalten.
In der Schaltung nach Fig. 3Cc) werden die Äusgangssignale der Oszillatorstufen
3 und 4 im Raum gemischt, wenn sie übertragen werden, und sie werden dem Konverter 6 zugeführt, um ein Meßergebnis
f zu erhalten.
In der Schaltung nach Fig. 3Cd) werden die Ausgangssignale der Oszillatorstufen
3 und 4 getrennt auf drahtlosem Wege zur Mischstufe 5 übertragen, und es wird das resultierende Ausgangssignal der
Mischstufe 5 dem Konverter 6 zugeführt, um ein Meßergebnis f zu erzeugen.
Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, wird bei der vorliegenden
Erfindung die Scbwingungsfrequenz wenigstens eines von zwei •Oszillatorstufen geändert, und es werden die Ausgangssignale von
zwei Oszillatorstufen gemischt, um ein Schwebungsfreguenzsignal
zu erzeugen. Somit wird die Meßgenauigkeit vergrößert durch Verwendung der Hochfreqiienzoszillatoren, und es wird das leicht zu
behandelnde Niederfrequenzsignal erhalten als Äusgangssignal. Durch
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geeignete Auswahl der Arbeitscharakteristiken der beiden Oszillaitongstufen
ist es möglich, die Wirkung der Frequenzverschiebung im
.V3s€esentlichen auszuschalten und ein Gerät zum Messen kleiner Ändertnmgen
zu erhalten, das eine ausgezeichnete Linearität aufweist. T/Wenn erforderlich, ist es möglich, einen Arbeitskreis wegzulassen
.und dadurch das Gerät in ein Gerät zum Messen kleiner Änderungen
oimzuwandeln, das nicht lineare Ausgangscharakteristiken besitzt.
^Außerdem kann der Meßfehler beträchtlich verringert werden durch
cliie Verwendung der Oszillatoren, deren Charakteristiken einander
güeich sind.
■.Durch Festlegung der Schwingungsfrequenz eines der Oszillatoren
Iteann die Konstruktion des Fühlers für die Messung der physikalischen
Änderung eines zu messenden Objektes vereinfacht werden.
.'Wenn eine Kapazität als Fühler verwendet wird, der seine elektrische
Konstante in Abhängigkeit von der physikalischen Änderung eimes zu messenden Objektes ändert, ist es unnötig, diesen Fühler
^elektrisch zu erregen, und es ist möglich, einen Raum zwischen dem
,"Gegenstand und dem Fühler vorzusehen, das heißt die Substanz und
ader Fühler können in berührungslosem Zustand gehalten werden, wodurch
die Erzeugung von Fehlergrößen verhindert■werden kann.
Wenn die Kapazität aus wenigstens einem Paar feststehender Platten
und wenigstens einer beweglichen Platte besteht, und zwar in solcher Weise, daß eine feststehende Platte und die bewegliche
Platte mit einem Oszillator verbunden sind, während die andere
feststehende Platte und die bewegliche Platte mit dem anderen Oszillator verbunden sind, besitzt das Gerät zur Messung einer klei-
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nen Änderung eine viel größere Empfindlichkeit und eine bessere Linearität als ein solches Gerät, in welchem eine Kapazität und
ein Oszillator kombiniert sind.
In dem Fall, in dem die Ausgangssignale der Oszillatoren drahtlos
übertragen werden, können der das Signal messende Abschnitt und der das Signal behandelnde Abschnitt drahtlos miteinander gekoppelt
werden.
Die Verwendung einer Modulation in der drahtlosen Übertragung ist erfolgreich zur Verhinderung von Signalindifferenzen. Wenn die Ausgangsfrequenzen
der beiden Oszillatoren hoch gewählt werden, so daß diese Frequenzen im Raum oder zwischen den Sende- und Empfangsantennen gemischt werden, kann eines der Schaltungselemente, nämlich
die Mischstufe, fortgelassen werden. In diesem Falle wird der Raum als Stufe zur Mischung der Ausgangsfrequenz verwendet.
Wenn das Gerät zum Messen einer kleinen Änderung so ausgebildet ist, daß es mit einem Drahtübertragungssystem arbeitet, kann die
Ausbildung des Gerätes einfacher sein als in dem Falle, in welchem eine drahtlose Übertragung verwendet wird.
Wenn der Ausgang des Gerätes in Analogdaten umgewandelt wird, kann
er mit einem üblichen Meßgerät wiedergegeben werden. Wenn der Ausgang einer Digital-Umwandlung unterbrochen wird, kann er leicht
mit Hilfe eines Digitalcomputers verarbeitet werden, der umfassender angewendet wird als ein Analog-Computer. In Bezug auf diese
Digital-Umwandlung benötigt das bekannte Gerät zum Messen einer kleinen Änderung einen teuren Analog-Digital-Konverter, um ein Digitalsignal
zu erhalten, da es ein Analog-Ausgangssignal liefert.
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Demgegenüber benötigt das erfindungsgemäße Gerät keinen Analog-Digital-Konverter.
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Claims (7)
1. Gerät zum Messen kleiner Änderungen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) ein Fühler (1,2), der seine elektrische Konstante entsprechend einer physikalischen Änderung des zu messenden Objektes ändert,
b) ein Paar Oszillatorstufen (3,4), von denen wenigstens eine ihre
Schwingungsfrequenz entsprechend der elektrischen Konstante des Fühlers (1,2) ändert,
c) eine Mischstufe (5) zur Erzeugung eines Schwebungsfrequenzsignals
durch Mischung der Ausgangsfrequenz der Oszillatorstufen
(3,4),
d) ein Konverter (6) für die Umwandlung des Schwebungsfrequenz-Ausgangssignals
der Mischstufe (5) in ein Signal gewünschter Art.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorstufen
(3,4) bezüglich der Arbeitscharakteristik gleich sind.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Oszillatorstufe (3 oder 4) eine feste Ausgangsfrequenz erzeugt
· '
4. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Fühler ein Kondensator mit einer feststehenden (11,12) und einer entsprechend der physikalischen Änderung des Gegenstandes beweglichen
Leiterplatte (13) ist.
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5. Gerät nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Fühler ein Kondensator mit zwei oder mehr feststehenden Leiterplatten und zwei oder mehr beweglichen Leiterplatten ist.
6. Gerät?nach. einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorstufe (3,4), die Mischstufe
(5) und der Konverter (6) durch Signalübertragungswege miteinander verbunden sind, von denen wenigstens einer ein drahtloser
Sxgnalubertragungsweg ist.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem drahtlosen Signalübertragungsweg Modulations- und Demodulationsstufen
enthalten sind.
8. Gerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorstufe (3,4), die Mischstufe (5) und der Konverter (6) durch Drahtübertragungswege miteinander verbunden sind.
9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstufe
(5) eine mit dem Ausgang der Oszillatorstufe (3,4) und eine mit dem Eingang des Konverters (6) verbundene Antennenstufe enthält, um die Ausgangsfrequenz der Oszillatorstufen (3,4) im Raum
zu mischen.
10. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter eine Frequenz-Analogümwandlung
ausführt.
11.' Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,.
dadurch gekennzeichnet, daß der Konverter eine Frequenz-Digital-
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Umwandlung ausführt.
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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EI | Miscellaneous see part 3 | ||
XX | Miscellaneous: |
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Owner name: OGASAWARA, HIROOMI, ASHIGARA, KANAGAWA, JP |
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