DE3438332C2 - - Google Patents
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- G01L9/12—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor
Description
Die Erfindung betrifft eine Druckmeßvorrichtung nach dem
Oberbegriff des ersten Anspruches.
Derartige Druckmeßvorrichtungen gehören insbesondere zur
Ausrüstung von Luftfahrzeugen und bestehen im wesentlichen
aus einer außen am Flugzeug angebrachten, dem Luftstrom
ausgesetzten rohrförmigen Sonde und einem im Inneren des
Flugzeuges angeordneten, elektronischen Kreis zur Verar
beitung bzw. Auswertung der eingehenden Daten. Die Sonde
(Pitotrohr) ist mit frontalen und seitlichen Öffnungen
zum aerodynamischen Erfassen des Druckes versehen, die
über pneumatische Leitungen mit im Inneren des Flugzeuges
angeordneten Meßwertgebern verbunden sind.
Die beträchtliche Länge der pneumatischen Verbindungslei
tungen haben eine verzögerte Ansprechzeit zur Folge, die
für eine schnelle Erfassung und Auswertung der den Druck
betreffenden Informationen für die Steuerung von Luftfahr
zeugen äußerst nachteilig ist.
Dem gegenüber bringt eine aus der FR-PS 15 98 497 bekannt
gewordenen Druckmeßvorrichtung erhebliche Vorteile mit
sich. Zu dieser Druckmeßvorrichtung gehört mindestens ein
Meßwertgeber, dessen Resonanz-Frequenz durch Kapazitäts
veränderungen modifiziert wird, welche auf der durch den
zu messenden Druck bedingten Deformation einer Wand be
ruhen. Hierbei ist der Meßwertgeber in der außen am Flug
zeug angeordneten Sonde untergebracht und über ein einzi
ges Koaxialkabel mit dem elektronischen Kreis zur Auswer
tung der Daten verbunden.
Bei modernen Flugzeugen, die Geschwindigkeiten bis zu mehr
als Mach 2 erreichen, kommt es entscheidend auf Druckmeß
vorrichtungen an, die in der Lage sind, dem Steuersystem
des Luftfahrzeuges praktisch verzögerungsfrei zuverlässige
Informationen zu liefern.
Auch bei der aus der FR-PS 15 98 497 bekannten Druckmeß
vorrichtung, bei welcher die außen am Flugzeug angebrachte
Sonde und der im Inneren angeordnete elektronische Auswer
tungskreis über ein einziges Koaxialkabel miteinander ver
bunden sind, treten insbesondere beim Messen des statischen
Druckes noch immer Fehler auf.
Es liegt daher die Aufgabe vor, bei der Messung des Druckes,
insbesondere bei der Messung des statischen Druckes,
Übertragungsfehler mit Sicherheit auszuschließen.
Der Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen des
ersten Anspruches zusammengefaßten Merkmale.
Dadurch, daß das Stehwellen-Verhältnis zur Steuerung des
Oszillators herangezogen wird, ist der zu messende Druck
nicht von dem Stehwellen-Verhältnis, sondern von der Fre
quenzveränderung des Oszillators abhängig. Übertragungs
fehler bei der Messung des statischen Druckes oder auch
des Gesamtdruckes werden dadurch verhindert.
Zur Vervollständigung des Standes der Technik seien noch
die DE-PS 22 62 032 und die VDI-Berichte 93/1966, Seiten
41 bis 46 genannt, deren Gegenstände dem Anmeldungsgegen
stand jedoch wesentlich ferner liegen als der Gegenstand
der weiter oben angeführten FR-PS 15 98 497. Die DE-PS
22 62 032 beschreibt eine Druckmeßvorrichtung mit zwei
Hohlraum-Resonatoren, deren Frequenzdifferenz ausgewertet
wird. Die VDI-Berichte enthalten keinerlei Hinweise zur
Lösung des der Erfindung zugrundeliegenden Problems, Über
tragungsfehler dadurch auszuschalten, daß man den zu
messenden Druck nicht vom Stehwellen-Verhältnis zwischen
der Mittelfrequenz des Oszillators und der Abstimmfrequenz
des Meßwertgebers, sondern von der Frequenzveränderung des
Oszillators ableitet.
Gemäß Anspruch 2 ist mindestens ein Meßwertgeber vorgese
hen, der in einer Sonde zum Messen des statischen und/oder
des gesamten Strömungsmitteldruckes untergebracht ist.
Der Anspruch 3 richtet sich auf eine Anordnung zur Mehr
kanal-Ausnutzung von mehreren Meßwertgebern im Zusammen
wirken mit einem einzigen Auswertungskreis.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen
näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 im Axialschnitt einen einen Hohlraumresonator um
fassenden, kapazitiven Meßwertgeber und einen Ab
schnitt des sich anschließenden Koaxialkabels;
Fig. 2 im Axialschnitt eine rohrförmige Sonde (Pitot-
Rohr) zur Erfassung des aerodynamischen Druckes mit
zugeordnetem Geber gemäß Fig. 1;
Fig. 3 in schematischer Darstellung den funktionellen
Aufbau der Druckmeßvorrichtung;
Fig. 4 in graphischer Darstellung die die Spannung be
treffenden Ausgangsinformationen, die von dem
TOS-Messer als Funktion der Abstimmfrequenzen (F 0)
und der Erregerfrequenzen (F 1) des verwendeten
Hohlraumresonators geliefert werden; und
Fig. 5 in schematischer Darstellung den funktionellen
Aufbau eines Teiles der in Fig. 3 dargestellten
Anordnung und zwar integriert in ein Multiplex
system zur Verarbeitung bzw. Auswertung einer
Vielzahl von mit Hohlraumresonatoren ausgestatte
ten Gebern.
Gemäß den beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispielen
umfaßt der Geber 10 einen ultrahochfrequenten Hohlraumreso
nator, der aus einer induktiven, im Kurzschluß liegenden
Koaxialleitung gebildet ist, deren freies Ende durch ein
kapazitives Element begrenzt wird. Dieses letztere ist
gebildet durch einen kleinen flachen Kondensator, dessen
einer Kondensatorbelag aus einer Scheibe 11 besteht, die
fest mit der Leiterseele der Koaxialleitung verbunden ist,
während der andere Kondensatorbelag durch eine Vorderwand
gebildet ist, die unter dem Einfluß des Außendruckes ver
formbar ist. Diese verformbare Wand, die den Hohlraum des
Gebers hermetisch abschließt, besteht normalerweise aus
einer flexiblen Membran 12 aus elastischem Metall.
Um, wie später noch erläutert wird, die notwendige
Kopplung mit der zugeordneten Elektronikschaltung bei
der Erregung des Gebers 10 ebenso wie bei der Messung
seiner Abstimmfrequenz als Funktion des auf die Membran
12 ausgeübten Druckes realisieren zu können, ist ein
elektrischer Anschluß 13 vorgesehen, der, obgleich er
normalerweise, wie es sich errechnen läßt, in unmittelbarer
Nähe des Fußes der Seele der Koaxialleitung liegen kann,
auch in genauer und optimaler Stellung auf dieser Leitung
angebracht sein kann, und zwar aufgrund einer geeigneten
Verstellmöglichkeit, die bei seiner Herstellung vorgesehen
sein kann.
Wenn die Vorrichtung zum Messen des Absolutdruckes vorge
sehen ist, ist natürlich dafür Sorge zu tragen, daß der
hermetisch abgedichtete Hohlraum des Gebers luftleer ist.
Das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Gebers gründet
sich auf die folgenden theoretischen und experimentellen
Betrachtungen:
Die Resonanz- oder Abstimmfrequenz y des Hohlraums erhält
man, indem man die Summe der Admittanzen der im Kurzschluß
liegenden Koaxialleitung und der geschlossenen Leitung
bezogen auf die variable Kapazität im Punkte des Anschluß
13 des elektrischen Abgriffs der Erregung und der Messung
berechnet, und zwar:
mit
l 1
Länge der Leiterseele der Koaxialleitung in Richtung
auf den Kurzschluß;
l
2
Länge der Leiterseele der Koaxialleitung in Richtung
auf die veränderliche Kapazität;
λ
Wellenlänge der in Betracht gezogenen Frequenz;
c
Lichtgeschwindigkeit;
Z
c
Charakteristische Impedanz der Koaxialleitung und
im wesentlichen gleich δ log₁₀ D/d, mit
D
Durchmesser der Innenwand der Koaxialleitung;
d
Durchmesser der Seele der Koaxialleitung;
δ
Permeabilitätskonstante des Dielektrikums
=138 in Luft oder unter Vakuum
25 und mit
C
Kapazität, die durch die Membran und die innere
Abschlußscheibe der Koaxialleitung gebildet ist
mit
ε
Ausbreitungskonstante in dem Dielektrikum (=310⁸m/s),
s
Oberfläche der Abschlußscheibe,
e
Abstand zwischen der Scheibe und der Membran.
Infolge der Krümmung der Membran ist die Veränderung der
Kapazität etwa gleich ¹/₃ der Veränderung, wie sie mit
der obigen Annäherungsformel berechnet ist. Für eine Membran
mit einer gegebenen Steifigkeit K, deren Deformation im
wesentlichen eine Linearfunktion des zu messenden Druckes
P ist, erhält man auf diese Weise die folgende Beziehung
zwischen der Abstimmfrequenz des Hohlraumresonators und
dem auf die Membran des Gebers ausgeübten Druck:
Eine begrenzte Entwicklung der Funktion (arc tan) zeigt eine
quadratische Beziehung zwischen der Abstimmfrequenz und der
Membranverlagerung, was eine ausreichende Linearität in einem
breiten Veränderungsbereich des zu messenden Druckes sicher
stellt.
Der eigentliche Geber wird im wesentlichen durch einen
Hohlraum gebildet, der in einen Zylinderkörper aus "INVAR"
eingearbeitet ist, um die Auswirkungen der thermischen
Dilatation zu begrenzen, wobei die Innenwände dieses Hohl
raumes versilbert sind, um die elektrische Oberflächenleit
fähigkeit zu verbessern.
Die Abmessungen des Zylinderkörpers betragen etwa 12 mm
im Durchmesser und 15 mm in der Höhe, so daß er leicht
in einem Pitot-Rohr (Fig. 2) untergebracht werden kann.
Die flexible Membran, die den Hohlraum verschließt, besteht
aus einem Folienmaterial mit hoher elastischer Streckfähig
keit, beispielsweise einem Material, welches unter den
Warenzeichen "DURINVAL" oder "NISPAN C" im Handel ist.
Um eine hohe Haltbarkeit und eine vollständige Abdichtung
des Hohlraumes zu erhalten, ist die Membran durch Silber
verlötung oder durch Elektronenbeschuß an dem Geberkörper
befestigt, und die elektrische Verbindung mit dem Elektro
nikgehäuse der noch zu beschreibenden Betriebsschaltung
ist mittels eines halbstarren Koaxialkabels von 2 mm Durch
messer und unbegrenzter Länge realisiert, dessen Impedanz
50 Ohm beträgt.
Bei den oben behandelten experimentellen Bedingungen variiert
die Resonanzfrequenz des erfindungsgemäßen Gebers von 1,6
bis 2,3 GHz für einen Bereich des Absolutdruckes, der sich
in typischer Weise von 0 bis 1500 mb verändert.
Die elektronische Betriebsschaltung dient dazu, ein elek
trisches Ausgangssignal zu liefern, das für den auf den
zugeordneten Geber ausgeübten Druck repräsentativ ist,
und zwar ausgehend von einer Messung der Eigenfrequenz
(oder Resonanzfrequenz) des Hohlraumes dieses Gebers.
Die klassischen Methoden zur Messung der Eigenfrequenz
eines Hohlraumes mit einer sehr hohen Frequenz (VHF) oder einer
ultrahohen Frequenz (UHF) bestehen darin, entweder
- - den Hohlraum als Abstimmkreis eines Oszillators zu ver wenden, der eine von der Eigenfrequenz des Hohlraumes und damit von dem zu messenden Druck abhängige Frequenz liefert, oder
- - die von dem Hohlraum absorbierte oder übertragene Leistung als Funktion einer Erregerfrequenz zu messen, die von einem Oszillator geliefert wird.
Im Hinblick auf die Schwierigkeiten bei der Benutzung der er
findungsgemäßen Vorrichtung, die einerseits eine einzige Ver
bindung zwischen dem Geber und seiner Betriebsschaltung und
andererseits die Notwendigkeit bedingen, den Geber und seine
Betriebsschaltung in einem sehr großen Abstand voneinander zu
trennen, haben sich diese klassischen Methoden als in der
Leistung unzulänglich herausgestellt, und zwar infolge tech
nologischer Grenzen (Stabilität des Betriebsverhaltens und
Temperaturverhaltens) der bisher verfügbaren elektronischen
Komponenten.
Die erfindungsgemäße Anordnung beruht somit auf der Zurver
fügungsstellung eines neuen Konzepts, welches darin besteht,
das Stehwellenverhältnis in der einzigen den Geber mit
der Betriebsschaltung verbindenden Leitung zu messen.
Mittels der alleinigen Bedingung einer vollkommenen Impe
danzanpassung zwischen der Koaxialverbindung und dem Geber
einerseits und zwischen der Koaxialleitung und der Impe
danzmeßbrücke, um das Stehwellenverhältnis hervorzuheben,
andererseits, gewährt diese Methode die totale Messung
unabhängig von den Eigencharakteristika der Leitung, des
Gebers, der Impedanzmeßbrücke und insbesondere ihrer even
tuellen Instabilitäten (abhängig von der Zeit oder
der Temperatur), wobei sie gleichfalls eine einfache und
stabile Mehrkanalausnutzung einer Vielzahl von Gebern
ermöglicht, die aufeinanderfolgend eine einzige Betriebs
schaltung benützen.
Bei Verwendung einer Koaxialverbindung wird der Geber demzu
folge in einem Zweig einer Impedanzmeßbrücke angeordnet, die
es dadurch ermöglicht, die Veränderungen des Stehwellenver
hältnisses (TOS) in der Koaxialleitung zum Ausdruck zu bringen.
Fig. 3 zeigt das allgemeine Organisationschema der Vor
richtung, deren Funktionsweise wie folgt ist:
Die durch den Geber 10 und die zum TOS-Messer 2 führende
Koaxialverbindung 14 gebildete Einheit wird durch einen
Oszillator 3 erregt, dessen Frequenz von einer an seinen
Eingang 31 angelegten Spannung gesteuert wird.
Dieser Generator 3 wird ständig in der Nähe der Eigenfrequenz
des Gebers von einem Steuerkreis 100 gesteuert, der in
klassischer Weise einen Abtastoszillator 4, einen Synchron
demodulator 5, einen Integrator 6 und den spannungsgesteuerten
Frequenzgenerator 3 umfaßt.
Infolge der durch den Steuerkreis 100 bewirkten nur geringen
Frequenzabwanderung von der Eigenfrequenz blockiert dieser,
obwohl er die ständige Nachfolge der während der Zeit
auf den Geber einwirkenden fluktuierenden oder veränderlichen
Drücke gewährleistet, nicht automatisch auf der Resonanzfre
quenz des Gebers 1, wenn die Vorrichtung unter Spannung
gesetzt wird.
Ein aus einem Rampengenerator 9 und einem den Schalter
steuernden Komparator bestehender Initialisationskreis
110 wird dafür verwendet, um diese automatische Verriegelung
zu erhalten.
Wenn die Vorrichtung unter Spannung gesetzt wird, wird
somit der Dauermeßzustand gemäß zwei aufeinanderfolgenden
Wirkungs- bzw. Betriebsweisen erhalten, deren aufeinander
folgender Ablauf automatisch ist:
- - Suchbetrieb (oder Initialisationsbetrieb), bei dem während eines ersten Zeitabschnittes der Kreis 110 die approximative Resonanzfrequenz des Gebers aufsucht, indem er den Frequenzbereich abtastet, der der Gesamtheit des zu messenden Bereiches entspricht. Wenn eine wesentliche Ver ringerung des TOS festgestellt bzw. angezeigt wird, wird die Abtastung angehalten und das System geht automatisch in den Folgebetrieb über.
- - Folgebetrieb, bei dem die Oszillatorfrequenz durch ein Rechtecksignal um den Wert herum moduliert wird, der durch den Initialisationsbetrieb festgestellt ist. Diese Modu lation bildet eine Abtastung, die es ermöglicht, den Os zillator auf eine Mittelfrequenz einzusteuern, die gleich derjenigen der Resonanz des Gebers ist, wobei die Messung dieser Frequenz die gesuchte genaue Information liefert.
Diese Messung wird in klassischer Weise mittels eines Frequenz
messers durchgeführt, der direkt (oder nach Frequenzteilung)
die mittlere Frequenz am Ausgang des Oszillators 3 mißt.
Da das Modulationssignal periodisch ist, kann es über
eine große Entfernung ohne Abschwächung übertragen werden,
die durch Störwiderstände oder Induktionen von Störsignalen
bedingt sein kann, die von benachbarten elektrischen oder
elektromagnetischen Kreisen herrühren.
Eine weitere ins Auge gefaßte Meßmethode besteht darin,
die mittlere kontinuierliche Steuerspannung des Oszillators
zu messen, die, da sie ihrerseits der Resonanzfrequenz
des Gebers proportional ist, es auch hinsichtlich des
zu messenden Druckes ist.
Eine detaillierte Beschreibung des Aufbaus sowie der Funktions
weise der Betriebs- bzw. Auswertschaltung wird im folgenden
anhand von Fig. 3 gegeben.
Für einen vorgegebenen, zu messenden Druck P 0 hat der
Geber eine Frequenz F 0 (beispielsweise von 1 bis 3 GHz).
Die Einheit 1 (umfassend den Geber mit dem Hohlraumreso
nator und seine Verbindung mittels Koaxialkabel) ist in den
Zweig 22-23 der Impedanzmeßbrücke 2 geschaltet, um als
TOS-Meßgeber zu fungieren.
Die Meßbrücke wird über ihren Eingang 21 mit einer Frequenz
F 1 gespeist, die sich nur wenig von der von dem Oszillator
3 des Steuerkreises 100 gelieferten Frequenz F 0 unterschei
det. Die an der Ausgangsklemme 24 herrschende Gleichspan
nung U 1 (nach Filterung durch die Elemente L 1, L 2 und C,
die dazu dienen, die Rückstände der ultrahohen Frequenz
der Abtastfrequenz zu eliminieren) ist eine Funktion des
in der Einheit 1 existierenden Stehwellenverhältnisses (TOS)
und damit des Abstandes zwischen Erregerfrequenz F 1 und der
Eigenfrequenz F 0 des Gebers entsprechend dem in Fig. 4
graphisch dargestellten Gesetz.
Diese Spannung U 1 durchläuft ein Minimum, wenn F 1=F 0.
Die Spannung U 1, die als Fehlerspannung bezeichnet wird,
wird von dem Steuerkreis 100 ausgewertet, um permanent zu
erfahren, ob sie ein Minimum hat, d. h. ob die von dem Os
zillator 3 gelieferte Frequenz F 1 permanent=F 0 ist, un
abhängig davon, wie die Entwicklungen des zu messenden
Druckes (und damit der Frequenz F 0) sind.
Um diese Steuerung zu erhalten, benutzt der Steuerkreis 100
das Konzept der "Abtastung" des Resonanzbetriebes des Hohl
raumresonators des Gebers durch Frequenzmodulation ±Δ f
(typischerweise 50 bis 500 kHz) mit geringer Abwanderung
um den Wert F 1. Zu diesem Zweck ist die an den Eingang 31
des Oszillators 3 angelegte Steuerspannung die Summe der
am Punkt 64 vorhandenen Gleichspannung, welche F 1 reprä
sentiert, und der im Punkt 42 vorhandenen Abtastspannung,
die von dem Abtastoszillator 4 geliefert wird und ±Δ f re
präsentiert (der Wert der Abtastspannung liegt typischer
weise zwischen 10 und 100 kHz).
Die Widerstände 43 und 63 bewirken die Summenbildung dieser
an den Steuereingang 31 des veränderlichen Oszillators 3
angelegten Spannungen.
Wie es graphisch in Fig. 4 dargestellt ist, oszilliert die
vom TOS-Meßgeber 2 gelieferte und an der Klemme 24 liegende
Gleichspannung mit der Frequenz des Abtastoszillators 4
zwischen den Werten U 2 und U 3.
Der Wert von U 2-U 3, der sich bei F 1=F 0 annulliert, ist
entsprechend dem Vorzeichen von F 1-F 0 positiv oder negativ.
Der Synchrondemodulator 5 führt die Messung von U 2-U 3 aus,
deren Wert bzw. Ergebnis an seiner Ausgangsklemme 53 ver
fügbar ist. Diese Spannung U 2-U 3 wird an den Eingang des
Integrators 6 angelegt, der aus dem Hochverstärkungs-Ver
stärker 60, dem Widerstand 61 und dem Kondensator 62 be
steht.
Die Ausgangsspannung im Punkt 64 dieses Integrators 6 ent
wickelt sich, bis U 2-U 3=0, d. h. bis F 1=F 0, wodurch
die Permanentsteuerung des Systems realisiert und die Be
rücksichtigung der sich während der Zeit verändernden Drücke
gewährleistet sind.
Die Ausgangsinformation ist entweder in Form einer Gleich
spannung (Ausgang 101) verfügbar, die die Spannung im Punkt 64 gleich
der mittleren Steuerspannung im Punkt 31 des Oszillators
repräsentiert, welche Frequenz permanent der Eigenfrequenz
des Hohlraumes der Resonanzeinheit 1 (Geber 10 und Koaxial
kabel 11) gleicht.
Bei dem Unterspannungsetzen der Vorrichtung kann jedoch die
Frequenz F 1 des Oszillators 3 sehr weit entfernt von der
Eigenfrequenz F 0 des Hohlraumes sein. In diesem Fall kann
die Spannung U 2-U 3 zu gering sein, um wirksam meßbar zu
sein und damit die Entwicklung der Spannung 64 in Richtung
auf ihren endgültigen Wert zu gewährleisten, (d. h., um die
Konvergenz der Spannung F 1 in Richtung auf die Spannung F 0
herbeizuführen).
Um dieses Problem zu lösen, ist der Betriebskreis 100 vervoll
ständigt durch den Initialisationskreis 110, um für alle
Fälle die Entwicklung des Systemzustandes in Richtung auf
den endgültigen Wert zu gewährleisten. Zu diesem Zweck um
faßt der Initialisationskreis 110 einen Komparator 7, der
eine Schwellspannung 71 mit dem aktuellen Wert U 1 vergleicht,
der von dem TOS-Meßgeber 2 stammt und bei 72 angelegt wird.
Solange U 1 groß ist und über der Schwellspannung 71 liegt,
gewährleistet der Komparator 7 das Schließen des Schalters
8, wodurch von dem Rampengenerator 9 gelieferte Span
nungsrampe an den Eingang des Verstärkers 60 angelegt
wird. Diese Rampe hat natürlich eine ausreichende Amplitude,
um den gesamten Frequenzbereich des Gebers zu untersuchen.
Wenn die Frequenz F 1, die von dem Oszillator 3 geliefert
wird, der durch die Spannung des Rampengenerators 9 gesteuert
wird, in der Nähe von F 0 liegt, verringert sich die von
dem TOS-Messer gelieferte Spannung U 1 in beträchtlichem Um
fang, und wenn diese Spannung niedriger als der festgelegte
Schwellwert ist, steuert der Komparator 7 das Öffnen des
Schalters 8. Von diesem Augenblick an ist die Spannung 64
in der Nähe ihres endgültigen Wertes, und der Steuerkreis
100 tritt in Betrieb und gewährleistet die abschließende
Steuerung von F 1 auf den Resonanzwert F 0 des Gebers 10.
Unter den bereits erwähnten Vorteilen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gegenüber dem Stand der Technik ist die Fähigkeit,
einen einzigen Betriebs- bzw. Auswertkreis mit einer Vielzahl
von Gebern benutzen zu können, von besonderem Interesse für
die Luftfahrt. Aus diesem Grund ist die spezielle Anordnung
der Mittel, die notwendig sind, um diese Fähigkeit auszu
nutzen, in Fig. 5 dargestellt und wird im folgenden
beschrieben.
Außer dem bereits beschriebenen Betriebs- bzw. Auswertkreis
120, der durch die Impedanzmeßbrücke (TOS-Meßgeber) 2, den
Steuerkreis 100 und den Initialisationskreis 110 gebildet
ist, umfaßt diese folgende Mittel:
- - einen Kommutator 150 mit angepaßter Impedanz (bei spielsweise 50 Ohm), der in der Lage ist, am Eingang 22 des TOS-Meßgebers 2 aufeinanderfolgend eine Vielzahl von Gebern C 1, . . . , Cn zu kommutieren.
- - einen Kommutator 160 klassischer Bauart, der in der Lage ist, entweder die Ausgangsfrequenz 102 mittels des Fre quenzmeßgebers 130 oder die Ausgangsspannung 101 auf Ausgangsleitungen zu kommutieren, die durch S 1, . . . , Sn dargestellt sind,
- - und einen Folgebildner 140, d. h. einen Generator, der ent weder mit feststehender Kadenz autonom ist, oder über einen externen Eingang 141 gesteuert wird, der von dem System stammt, welches die Informationen des Gebers benutzt.
Die Funktion dieses Folgebildners besteht darin, die Synchron
kommutation der Kommutatoren 150 und 160 sicherzustellen,
um zu einem gegebenen Augenblick (periodisch oder auf
Abruf) folgende Informationen zu liefern:
- - die Information des Gebers C 1 am Ausgang S 1,
- - die Information des Gebers Cn am Ausgang Sn.
Für den Fall, daß bei der realisierten Ausführungsform
der Folgebildner autonom ist, sind Schaltungen 161,
162 usw. zur Aufrechterhaltung der Spannung vorgesehen,
um ständig die Ausgangsinformationen der Geber C 1 bis
Cn jeweils an den Ausgängen S 1 bis Sn zur Verfügung
zu stellen.
Die Wiederholfrequenz eines vollständigen Kommutationszyklus
beträgt beispielsweise 100 bis 1000 Hz, wodurch die
Auffrischung der verfügbaren Informationen an den Ausgängen
S 1 bis Sn alle 1-10 Millisekunden gewährleistet ist.
Claims (3)
1. Druckmeßvorrichtung mit einem elektronischen Kreis
zur Verarbeitung bzw. Auswertung der Daten mindestens
eines einen Hohlraumresonator aufweisenden Meßwertge
bers, dessen Resonanz-Frequenz durch Kapazitätsverände
rungen modifiziert wird, welche auf der durch den zu
messenden Druck bedingten Deformation einer Wand beru
hen,sowie mit einem einzigen Koaxialkabel zur Verbin
dung des Gebers mit dem elektronischen Verarbeitungs
bzw. Auswertungskreis, dadurch gekennzeichnet, daß der
den Hohlraumresonator aufweisende Geber (10) über das
Koaxialkabel (14) in einen Zweig einer Impedanz-Meß
brücke (2) geschaltet ist, welche den Wert des für den
Abstand zwischen der Abstimmfrequenz des Gebers (10)
und der Frequenz eines Oszillators (3) charakteristi
schen Stehwellen-Verhältnisses (TOS) wiedergibt, und
daß der Auswertungskreis eine Steueranordnung (100)
umfaßt, welche ständig die Übereinstimmung der
Mittelfrequenz des Oszillators (3) mit der Abstimmfre
quenz des Gebers (10) gewährleistet, wobei die Druck
meßvorrichtung zur Einstellung des Oszillators (3) auf
eine spannungsabhängige Frequenz einen an den Ausgang
der Impedanz-Meßbrücke (2) angeschlossenen Synchron-
Demodulator (5) sowie einen Abtast-Oszillator (4) auf
weist, und wobei im Initialisationsbetrieb zusätzlich ein Initialisationskreis (9, 110)
den Oszillator steuert.
2. Druckmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie mindestens einen Meßwertgeber mit
Hohlraumgenerator aufweist, der in einer Sonde zum
Messen des statischen und/oder des gesamten Strömungs
mitteldruckes untergebracht ist.
3. Druckmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Kommutator (160)
zur Mehrkanal-Ausnutzung von mehreren Meßwertgebern im
Zusammenwirken mit einem einzigen Auswertungskreis auf
weist.
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Publication Number | Publication Date |
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DE3438332C2 true DE3438332C2 (de) | 1988-07-14 |
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GB (1) | GB2149516B (de) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB8607747D0 (en) * | 1986-03-27 | 1986-04-30 | Duracell Int | Device |
US4738527A (en) * | 1986-06-19 | 1988-04-19 | United Technologies Corporation | Apparatus and method for determining position with light |
US4869097A (en) * | 1988-03-23 | 1989-09-26 | Rockwell International Corporation | Sonic gas pressure gauge |
US4926682A (en) * | 1988-06-03 | 1990-05-22 | The Research Corporation Of The University Of Hawaii | Viscosity sensor |
US5036286A (en) * | 1988-06-03 | 1991-07-30 | The Research Corporation Of The University Of Hawaii | Magnetic and electric force sensing method and apparatus |
US5075545A (en) * | 1988-10-26 | 1991-12-24 | United Technologies Corporation | Optical measurement of the position of an object |
US5532604A (en) * | 1993-08-31 | 1996-07-02 | New Oji Paper Co. Ltd. | Dielectric constant measuring method and apparatus |
US6301973B1 (en) | 1999-04-30 | 2001-10-16 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Non-intrusive pressure/multipurpose sensor and method |
US7347101B2 (en) * | 2002-07-01 | 2008-03-25 | University Of Manitoba | Measuring strain in a structure using a sensor having an electromagnetic resonator |
EP1707940A1 (de) * | 2005-03-31 | 2006-10-04 | Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) | GasviskositätsSensor |
CA2559694C (en) * | 2005-09-23 | 2015-11-10 | University Of Manitoba | A sensing system based on multiple resonant electromagnetic cavities |
US7599469B2 (en) * | 2006-04-28 | 2009-10-06 | Cameron International Corporation | Non-intrusive pressure gage |
US8085156B2 (en) * | 2009-04-08 | 2011-12-27 | Rosemount Inc. | RF cavity-based process fluid sensor |
RU2457451C2 (ru) * | 2010-04-13 | 2012-07-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М.Василевского" Министерства обороны Российской Федерации | Датчик давления |
US8578783B2 (en) | 2011-09-26 | 2013-11-12 | Rosemount Inc. | Process fluid pressure transmitter with separated sensor and sensor electronics |
US9625366B2 (en) | 2013-11-11 | 2017-04-18 | 3R Valo, société en commandite | Microwave resonator sensor and associated methods of sensing |
CN104076166A (zh) * | 2014-07-29 | 2014-10-01 | 张益民 | 一种测量流体流速的再改进型l型皮托管 |
WO2016015227A1 (zh) * | 2014-07-29 | 2016-02-04 | 张益民 | 一种测量流体流速的再改进型l型皮托管 |
RU2663552C1 (ru) * | 2017-09-27 | 2018-08-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ измерения давления |
RU2678940C1 (ru) * | 2017-12-20 | 2019-02-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) | Перестраиваемый СВЧ резонатор для стандартов частоты фонтанного типа |
RU2690971C1 (ru) * | 2018-08-17 | 2019-06-07 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Датчик давления |
CN114112125B (zh) * | 2021-11-12 | 2023-08-15 | 北京自动化控制设备研究所 | 冗余压力传感器的数据融合处理方法 |
FR3131367B1 (fr) * | 2021-12-23 | 2023-11-17 | Commissariat Energie Atomique | Procédé et système de détermination de l’état d’un capteur dont le comportement mécanique est non linéaire en fonction de l’amplitude de la pression exercée |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3343417A (en) * | 1965-04-12 | 1967-09-26 | United Aircraft Corp | Temperature and pressure probe |
US3545275A (en) * | 1968-09-12 | 1970-12-08 | Nasa | Transducer circuit and catheter transducer |
FR1598497A (de) * | 1968-12-18 | 1970-07-06 | ||
US3883796A (en) * | 1972-09-05 | 1975-05-13 | Acme Cleveland Corp | Proximity probe with output proportional to target distance |
DE2262032C3 (de) * | 1972-12-19 | 1975-12-11 | Industrie-Automation Gmbh & Co, 6900 Heidelberg | Elektromechanischer Kraft- oder DruckmeBwandler |
US3927369A (en) * | 1973-01-31 | 1975-12-16 | Westinghouse Electric Corp | Microwave frequency sensor utilizing a single resonant cavity to provide simultaneous measurements of a plurality of physical properties |
US3821659A (en) * | 1973-03-28 | 1974-06-28 | Bendix Corp | Capacitance to frequency transducer |
DE2433080C2 (de) * | 1974-07-10 | 1983-09-29 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Schaltungsanordnung zur Umwandlung einer Brückenverstimmung in eine Frequenzänderung |
US4111058A (en) * | 1977-09-22 | 1978-09-05 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Electrically scanned pressure sensor module with in situ calibration capability |
US4149423A (en) * | 1978-04-28 | 1979-04-17 | Nasa | High-temperature microphone system |
US4228393A (en) * | 1978-08-14 | 1980-10-14 | Brown & Williamson Tobacco Corporation | Moisture meter |
-
1983
- 1983-10-21 FR FR8316767A patent/FR2553885B1/fr not_active Expired
-
1984
- 1984-10-16 US US06/661,320 patent/US4604898A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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---|---|
US4604898A (en) | 1986-08-12 |
FR2553885B1 (fr) | 1986-01-31 |
GB2149516A (en) | 1985-06-12 |
GB2149516B (en) | 1987-04-15 |
GB8426247D0 (en) | 1984-11-21 |
DE3438332A1 (de) | 1985-05-09 |
FR2553885A1 (fr) | 1985-04-26 |
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