DE3608384C2

DE3608384C2 -

Info

Publication number: DE3608384C2
Application number: DE19863608384
Authority: DE
Inventors: Guenther 6840 Weinheim De Obstfelder; Gerhard 6901 Neckarsteinach De Kreutze; Winfried 6901 Heiligkreuzsteinach De Luettig
Original assignee: F & O Electronic Systems & Co 6901 Neckarsteinach De GmbH
Current assignee: F & O Electronic Systems & Co 6901 Neckarsteinach De GmbH
Priority date: 1986-03-13
Filing date: 1986-03-13
Publication date: 1989-02-02
Also published as: DE3608384A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Wegen über die Laufzeit von Schallimpulsen in einem materiellen Trägermedium gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for measuring paths over the running time of Sound impulses in a material carrier medium according to the preamble of Claim 1 and an apparatus for performing the method.

Durch die DE-OS 32 06 396 ist eine Ultraschallmeßeinrichtung zur Bestimmung der relativen Höhe eines Lastaufnahmemittels an einem ausfahrbaren Mast eines Gabelstaplers bekanntgeworden. Die Meßeinrichtung umfaßt dabei eine längenmäßig bekannte Eichstrecke, an deren Enden ein Ultraschallsender und Schallwandler angeordnet sind, die den von dem Ultraschallsender ausge sendeten Ultraschall aufzufangen und in ein elektrisches Signal umzuwandeln imstande sind. Des weiteren umfaßt die Meßeinrichtung eine veränderbare Meß strecke, wobei hierzu ein Ultraschallempfänger am beweglichen Lastaufnahme mittel angeordnet ist und sich innerhalb des Ortungsbereiches des Schallsenders befindet. Des weiteren umfaßt die Meßeinrichtung eine Steuereinrichtung, die die zeitliche Abfolge von Senden und Empfangen steuert, ebenso wie eine Zeitmeß einrichtung, die die Zeitdauer der Laufzeiten des Schalls auf der Eich- und Meß strecke mißt, die zeitliche Differenz bildet und diese speichert. Des weiteren umfaßt die Meßeinrichtung eine Rechenvorrichtung, die aus der bekannten Länge der Eichstrecke und der aus der Schall-Laufzeit ermittelten Distanz ein Verhältnis bildet, das als Korrekturgröße dem Einfluß der Lufttemperatur auf die Schallge schwindigkeit proportional entspricht. Des weiteren wird mittels der Meßvorrich tung aus der bekannten Länge der Eichstrecke und der ermittelten Korrekturzahl die Distanz zwischen dem Ultraschallsender und dem tatsächlichen Abstand des beweglichen Ultraschallempfängers am Lastaufnahmemittel errechnet.DE-OS 32 06 396 is an ultrasonic measuring device for determination the relative height of a load handler on an extendable mast Forklift became known. The measuring device includes one lengthwise known calibration distance, at the ends of an ultrasonic transmitter and Sound transducers are arranged, which emitted from the ultrasonic transmitter sent to collect ultrasound and convert it into an electrical signal are able. Furthermore, the measuring device comprises a changeable measuring stretch, for this purpose an ultrasound receiver on the movable load bearing is arranged in the middle and within the location of the sound transmitter located. Furthermore, the measuring device comprises a control device which controls the time sequence of sending and receiving, as well as a time measurement device, the duration of the duration of the sound on the calibration and measurement distance measures, forms the time difference and stores it. Furthermore the measuring device comprises a computing device based on the known length a relationship between the calibration distance and the distance determined from the sound propagation time forms that as a correction variable, the influence of air temperature on the sound speed corresponds proportionally. Furthermore, by means of the measuring device tion from the known length of the calibration distance and the determined correction number the distance between the ultrasound transmitter and the actual distance of the Movable ultrasonic receiver calculated on the load handler.

Dieses Verfahren ist wohl theoretisch geeignet, rechenmäßig die Länge der Meßstrecke des beweglichen Ultraschallempfängers von dem Ultraschallsender zu errechnen, jedoch praktisch nur bedingt anwendbar, insbesondere ist es nicht zur Messung von kurzen Wegen oder Längen bei hoher Meßgenauigkeit geeignet. Bei den hier auftretenden zu messenden Längen müßten hohe Energien des Ultraschallsenders aufgebracht werden, um tatsächlich unter jedem Betrieb, insbesondere jeder Höhenstellung des Lastaufnahmemittels, eine Messung zu gewährleisten. Der entscheidende Nachteil dieser Anordnung ist jedoch die Abhängigkeit der Meßgenauigkeit von Parametern der Luft. Zur Geringhaltung dieses Fehlers will deshalb die bekannte Vorrichtung einen Korrekturfaktor errechnen, um den Einfluß der Lufttemperatur auf die Schallgeschwindigkeit proportional zu korrigieren.This method is theoretically suitable, calculated the length of the Measuring path of the movable ultrasound receiver from the ultrasound transmitter to be calculated, but practically only partially applicable, in particular it is not suitable for measuring short distances or lengths with high measuring accuracy. With the lengths to be measured occurring here, high energies of the Ultrasound transmitters can be applied to actually under any operation, in particular to each height position of the load handler guarantee. The crucial disadvantage of this arrangement, however, is that Dependence of the measurement accuracy on parameters of the air. To The known device therefore wants to minimize this error Calculate correction factor to determine the influence of air temperature on the Correcting the speed of sound proportionally.

Zur Bestimmung dieses Korrekturfaktors wurde in der DE-OS 31 08 756 ein Verfahren und ein Apparat zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Gasen zum Zwecke der Ermittlung der Temperatur bekannter Gase bzw. der Zusammensetzung mehrerer Gasgemische bei bekannter Temperatur vorge schlagen, wobei das Meßsystem aus einem Schallsender und einem Schall empfänger besteht und die Bestimmung der Schallgeschwindigkeit störungs unempfindlich innerhalb einem gasförmigen Medium durch Korrelation von Laufzeit und Intensitätsabnahme des Pegels durchgeführt werden soll. Auf diese Weise wird die Schallgeschwindigkeit in einem Gas bekannter Zusammensetzung ermittelt und mit geeigneter digitaler oder analoger Rechenschaltung daraus die Gastemperatur errechnet. Umgekehrt kann dieses Verfahren angewendet werden, um bei bekannten Gaszusammensetzungen und bekannter Intensitätsabnahme des Pegels den Einfluß der Gastemperatur zu eliminieren.DE-OS 31 08 756 used to determine this correction factor Method and apparatus for determining the speed of sound in gases for the purpose of determining the temperature of known gases or Composition of several gas mixtures at a known temperature beat, the measuring system consisting of a sound transmitter and a sound receiver exists and the determination of the speed of sound interference insensitive within a gaseous medium through correlation of Duration and decrease in intensity of the level should be carried out. To this Way the speed of sound in a gas of known composition determined and from it with suitable digital or analog arithmetic circuit Gas temperature calculated. Conversely, this procedure can be used order with known gas compositions and known decrease in intensity of the level to eliminate the influence of the gas temperature.

Jedoch auch unter Zuhilfenahme dieses Verfahrens ist die praktische Anwendung des Verfahrens der DE-OS 32 06 396 nur bedingt gewährleistet, weil im prakti schen Betrieb die Messung der Intensitätsabnahme eines Schallpegels auf einer Eichstrecke zu kompliziert, zu störanfällig und zu ungenau ist.However, even with the help of this procedure, the practical application the process of DE-OS 32 06 396 only guaranteed to a limited extent because in practice operation, the measurement of the decrease in intensity of a sound level at a Verification route is too complicated, too susceptible to faults and too imprecise.

Durch die britische Patentschrift GB 20 43 250 ist eine Längenmeßeinrichtung bekanntgeworden, die einen Ultraschallsender und zwei Ultraschallempfänger besitzt, die mit zwei elektronischen Zeitgliedern verbunden sind, die durch den Ultraschallsender und die Ultraschallempfänger gestartet bzw. gestoppt werden. Die Ausgänge der Zähler sind jeweils auf Modulatoren gelegt, die auf einen Inte grator aufgegeben werden, auf den gleichermaßen ein Referenzsignal aufgegeben ist. Die Differenz zwischen beiden Ausgangssignalen der beiden Zähler wird mit dem Referenzsignal innerhalb des Integrators verglichen und auf diese Weise ein Korrektursignal erzeugt. Damit ist dieser Druckschrift die meßtechnische Überla gerung zweier physikalischer Vorgänge zu entnehmen. Die GB 20 89 039 bein haltet ein ähnliches Verfahren, bei dem ebenfalls zwei physikalische Vorgänge meßtechnisch überlagert werden, indem zwischen die Laufzeit von Ultraschall impulsen die Anzahl von hochfrequenten elektrischen Impulsen innerhalb von Zählspeichern gezählt werden. Die US 43 88 708 betrifft ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung von Abständen zwischen einem festen Sender-Bezugspunkt und einem sich bewegenden Empfänger-Bezugspunkt mittels Ultraschallsender und -empfängern, wobei zwischen der Laufzeit der Schallimpulse elektrische Impulse gezählt werden.By the British patent GB 20 43 250 is a length measuring device have become known, the one ultrasonic transmitter and two ultrasonic receivers owns, which are connected to two electronic timers, which by the Ultrasonic transmitters and the ultrasonic receivers are started or stopped. The outputs of the counters are each placed on modulators that are on an integer be given to the grator, to which a reference signal is equally applied is. The difference between the two output signals of the two counters is calculated with compared to the reference signal within the integrator and in this way Correction signal generated. This publication is the metrological overlay two physical processes. GB 20 89 039 includes maintains a similar process, which also involves two physical processes metrologically superimposed by between the running time of ultrasound pulse the number of high frequency electrical pulses within Counting memories can be counted. US 43 88 708 relates to a further method and a device for measuring distances between a fixed Transmitter reference point and a moving receiver reference point by means of ultrasonic transmitters and receivers, the period between the Sound impulses electrical impulses are counted.

Durch die DE 32 08 747 ist des weiteren ein Verfahren zur Höhenmessung eines höhenbeweglichen Lastaufnahmemittels an einem Hubgerüst mittels Ultraschall bekannt, dessen Laufzeit von einem unteren Bezugspunkt zu der jeweiligen Stellung des Lastaufnahmemittels ein Höhensignal geliefert wird, welches in Abhängigkeit von der Laufzeit durch zwei Messungen korrigiert wird, von denen eine im unteren Bereich der zu messenden Höhe vorgesehen ist und die andere in der Arbeitshöhe des Lastaufnahmemittels vorgenommen wird.DE 32 08 747 is also a method for measuring the height of a height-adjustable load suspension means on a mast known by means of ultrasound, whose running time from a lower reference point to the respective position of the Load suspension means a height signal is supplied, which depending on the Runtime is corrected by two measurements, one of which is in the lower range the height to be measured is provided and the other at the working height of the Load suspension device is made.

Alle bis heute bekannten Ultraschall-Längenmeßverfahren kranken daran, daß die Verfälschungen des Meßergebnisses bei sich ändernden Umgebungsparametern der Luft zu groß sind. Deshalb können heute noch keine befriedigenden Meßsen soren hoher Meßgenauigkeit mittels Ultraschall aufgebaut werden, wie sie beispielsweise in Werkzeugmaschinen-Steuerungen, in der Navigation oder allgemein in der Längen- und Winkel-Meß- und Regeltechnik benötigt werden.All ultrasonic length measuring methods known to date suffer from the fact that the Falsification of the measurement result with changing environmental parameters the air is too big. That is why no satisfactory messsen can be found today sensors with high measuring accuracy can be built up using ultrasound, as they are for example in machine tool controls, in navigation or are generally required in length and angle measurement and control technology.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung von Wegen, insbesondere von kleinen Wegen, über die Laufzeit von Schallim pulsen in einem materiellen Trägermedium, gemäß der genannten Gattung zu schaffen, mit dem mit hoher Genauigkeit relative Längenunterschiede und insbesondere absolut Längen oder Wege oder Winkel gemessen werden können, ohne daß sich ändernde Parameter oder Randbedingungen des Trägermediums einen verfälschenden Einfluß auf das Meßergebnis haben. Ebenso liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens zu schaffen, das mit hoher Genauigkeit relative Längenunterschiede mißt und insbesondere zur absoluten Messung von Längen oder Wegen geeignet ist.The invention is therefore based on the object of a method for measurement of paths, especially small paths, over the life of Schallim pulse in a material carrier medium, according to the type mentioned create with the relative accuracy differences in length and in particular absolute lengths or paths or angles can be measured, without changing parameters or boundary conditions of the carrier medium have a falsifying influence on the measurement result. Likewise, the Invention, the object of an apparatus for performing the procedure rens that measures relative length differences with high accuracy and is particularly suitable for the absolute measurement of lengths or paths.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß in den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteran sprüchen gekennzeichnet, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Unteranspruch 10 gekennzeichnet.According to the invention, this object is achieved in the features of Claim 1. Advantageous embodiments of the method are in the Unteran characterized, is an apparatus for performing the method characterized in dependent claim 10.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt eine Reihe von Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik. Es ermöglicht eine relative und absolute Messung von Längen oder Wegen oder Winkeln bei hoher vorgebbarer Meßgenauigkeit.The method according to the invention has a number of advantages over the state of the art. It enables a relative and absolute measurement of Lengths or paths or angles with high predeterminable measurement accuracy.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat zum Kern die meßtechnische Überlagerung zweier physikalischer Vorgänge, nämlich einer Welle als Ausbreitung einmaliger oder periodisch sich wiederholender Störungen der Masseteilchen eines be stimmten materiellen Trägermediums, welches nicht homogen zu sein braucht, mit einer elektrischen Schwingung einer schwingungsfähigen Schaltung hoher Frequenz. Während der Laufzeit eines derartigen Impulses, definiert als Masse × Geschwindigkeit, werden, sowohl auf der Eichstrecke, als auch synchron hierzu auf der zu bestimmenden Länge der Meßstrecke, auf zwei jeweils den Strecken zugeordnete elektronische Zählspeicher die elektrische Schwingung hoher Frequenz, die Zählfrequenz genannt wird, gegeben und die Impulse derselben gezählt. Die Zählspeicher werden dabei mit Beginn der Laufzeit des Impulses oder der Impulse innerhalb des Trägermediums gestartet und zu den normalerweise unterschiedlichen Endzeiten der Laufzeiten auf der Eichstrecke und auf der Meßstrecke gestoppt. Über den Vergleich der Anzahl der Impulse innerhalb der Zählspeicher ist eine relative Aussage über die Länge der Meßstrecke bezogen auf die Länge der Eichstrecke möglich, wenn die Länge der Eichstrecke nicht vorgegeben ist oder zu sein braucht. Die Meßgenauigkeit ist dabei mit hoher Genauigkeit wählbar. Dieselbe entspricht proportional der Frequenz der elek trischen Schwingung. Je höher somit die Zählfrequenz gewählt wird, umso größer wird die Meßgenauigkeit.The core of the method according to the invention is the metrological overlay two physical processes, namely a wave as a unique propagation or periodically repetitive disturbances of the mass particles of a be agreed with the material carrier medium, which need not be homogeneous an electrical vibration of an oscillatory circuit high Frequency. During the running time of such a pulse, defined as mass × Speed, both on the calibration track and in sync with it on the length of the measuring section to be determined, on each of the two sections assigned electronic count memory, the electrical vibration high Frequency, called the counting frequency, and the pulses of the same counted. The counting memories are stored at the beginning of the runtime of the pulse or the impulses within the carrier medium started and the normally different end times of the transit times on the calibration track and on the Measuring section stopped. By comparing the number of pulses within the Counting memory is a relative statement relating to the length of the measuring section on the length of the calibration line possible if the length of the calibration line is not is predetermined or needs to be. The measuring accuracy is high Selectable accuracy. The same corresponds proportionally to the frequency of the elec trical vibration. The higher the count frequency is chosen, the greater becomes the measurement accuracy.

In vorteilhafter Weise gestattet das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere die absolute Messung von Wegen oder Längen, indem die Zählfrequenz in Abhängigkeit der Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Impulses durch das Trägermedium entsprechend der gewünschten inkrementalen Meßgenauigkeit der Länge der Meßstrecke zur Eichstrecke gewählt wird, wobei die Länge der Eichstrecke vorgegeben und somit bekannt ist und die Eichstrecke durch die Zählfrequenz in die maximale Anzahl von Inkrementen entsprechend der vorgegebenen Meßgenauigkeit unterteilt wird. Aus den Inhalten der beiden Zählspeicher kann dann die Differenz gebildet werden, die ein absolutes Maß für die Länge der Meßstrecke darstellt. Die Eichstrecke dient hier somit als Frequenz- oder Meßnormal.The method according to the invention advantageously allows in particular the absolute measurement of paths or lengths by the counting frequency in Dependence of the speed of propagation of the impulse through the Carrier medium according to the desired incremental measurement accuracy Length of the measuring section to the calibration section is selected, the length of the Calibration distance is specified and thus known and the calibration distance through the Count frequency in the maximum number of increments according to the predetermined measurement accuracy is divided. From the content of the two Counter memory can then be formed the difference, which is an absolute measure of represents the length of the measuring section. The calibration distance is used here as a frequency or measurement standard.

Der Begriff "Inkremente" bezieht sich dabei immer auf einen Weg, eine Länge oder einen Winkel; der Begriff "Impulse" bezieht sich auf die entsprechende Anzahl oder Zahl der Impulse in den Zählspeichern. Als Zählfrequenz wird hier die vom Oszillator erzeugte elektromagnetische Schwingung bezeichnet.The term "increments" always refers to a path, a length or an angle; the term "impulses" refers to the corresponding number or number of pulses in the counter memories. The counting frequency here is from Generated electromagnetic oscillation called oscillator.

Somit wird eine Anzahl von beispielsweise n Inkrementen als Meßgenauigkeit vorgegeben und die vorgegebene Länge der Eichstrecke durch entsprechende Wahl der Zählfrequenz in n Inkremente unterteilt. In Abhängigkeit der Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Impulses durch das Trägermedium wird die Zählfrequenz derart gewählt, daß beispielsweise während der einfachen Laufzeit eines Impulses auf der Eichstrecke die Zählfrequenz einmal entsprechend der Meßgenauigkeit in den Eichstreckenzählspeicher gezählt und eingespeichert wird. Natürlich kann als Laufzeit des Impulses auf der Eichstrecke und auf der Meßstrecke auch ein Vielfaches der einfachen Laufzeit gewählt werden, so daß damit die Laufzeit des Impulses vom Zeitpunkt des Starts der Zählspeicher bis zum Zeitpunkt des Endes der Zählvorgänge der Zählspeicher ein Vielfaches der einfachen Laufzeit des Impulses zwischen Schallimpulssender und Schallimpulsempfänger beträgt. Auf diese Weise kann vorteilhaft die Laufzeit des Impulses vom Beginn der Zählvorgänge bis zur Auslösung der elektrischen Stopsignale für die Zählspeicher, insbesondere für solche Trägermedien verlängert werden, die physikalisch eine hohe Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Energietransports der angeregten Masseteilchen des Trägermediums aufweisen, aus Anwendungsgründen aber ein solches Trägermedium mit hoher Fortpflanzungsgeschwindigkeit gewählt werden muß. Der Einsatz eines festen Stoffes als Trägermedium kann anwendungstechnisch wünschenswert sein, so daß hier zur Erzielung einer hohen Meßgenauigkeit bei gegebener Zählfrequenz eine Vervielfachung der Laufzeiten des Impulses auf der Eichstrecke und auf der Meßstrecke, beispielsweise durch Reflexion des Impulses oder der Impulse, vorteilhaft sein kann.A number of, for example, n increments is thus specified as the measuring accuracy and the specified length of the calibration distance is divided into n increments by appropriate selection of the counting frequency. Depending on the propagation speed of the pulse through the carrier medium, the counting frequency is chosen such that, for example, during the simple running time of a pulse on the calibration path, the counting frequency is counted and stored once in the calibration path counter memory according to the measurement accuracy. Of course, a multiple of the simple transit time can also be selected as the transit time of the pulse on the calibration route and on the measurement route, so that the transit time of the pulse from the time the counting memory starts to the end of the counting processes of the counting memory is a multiple of the simple transit time Impulse between sound pulse transmitter and sound pulse receiver is. In this way, the transit time of the pulse can advantageously be extended from the start of the counting processes to the triggering of the electrical stop signals for the counting memories, in particular for those carrier media which physically have a high propagation speed of the energy transport of the excited mass particles of the carrier medium, but such a carrier medium for application reasons must be chosen with high reproductive speed. The use of a solid substance as a carrier medium may be desirable from an application point of view, so that multiplying the transit times of the pulse on the calibration path and on the measuring path, for example by reflection of the pulse or pulses, can be advantageous here in order to achieve high measuring accuracy.

Ebenso könnte bei hoher Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Impulses durch das Trägermedium die Zählfrequenz statt entsprechend der einfachen Meßgenauigkeit einfach auch mehrfach in die Zählspeicher eingezählt werden, was u. U. nur einen höheren elektronischen Aufwand bedingen würde.Likewise, at a high rate of propagation of the impulse through the Carrier medium the counting frequency instead of according to the simple measurement accuracy simply counted into the counting memory several times, which u. Maybe only one would require higher electronic effort.

In höchst vorteilhafter Weise können nun des weiteren Änderungen von Parametern des Trägermediums oder sich ändernde Randbedingungen des Verfahrens eliminiert werden, beispielsweise die Abhängigkeit der Laufzeit des Impulses durch das Trägermedium von der Temperatur desselben oder Längenveränderungen der Eich- und Meßstrecke. Dazu werden zuerst die auftretenden Randbedingungen bestimmt, beispielsweise ein Arbeitsbereich des Verfahrens bezüglich der Temperatur zwischen 230 Grad K und 360 Grad K festgelegt. Daraus errechnet sich eine größte Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Impulses innerhalb des gewählten Trägermediums, bezogen auf das Tempe raturintervall und damit eine kleinste Laufzeit des Impulses auf der Eichstrecke.Furthermore, changes of Parameters of the carrier medium or changing boundary conditions of the Procedures are eliminated, for example the dependence of the term of the Impulse through the carrier medium from the temperature of the same or Changes in length of the calibration and measuring section. First, the occurring boundary conditions determined, for example a working area of Procedure regarding the temperature between 230 degrees K and 360 degrees K. fixed. From this a greatest reproductive speed of the Impulse within the selected carrier medium, based on the temperature raturinterval and thus the smallest duration of the pulse on the calibration path.

Die Zählfrequenz wird nun dergestalt gewählt, d. h. die inkrementale Meßge nauigkeit derart festgelegt, daß noch bei der größten auftretenden Fortpflan zungsgeschwindigkeit des Impulses während dessen Laufzeit auf der Eichstrecke in den Eichstreckenzähler eine höhere Anzahl von Impulsen der Zählfrequenz ein gespeichert werden, als es der festgelegten Anzahl von Inkrementen bezüglich der vorgegebenen Meßgenauigkeit entspricht. Dadurch kann innerhalb der Randbedingungen die vorgegebene Meßgenauigkeit nie unterschritten werden.The counting frequency is now chosen in such a way that H. the incremental meas Accuracy set in such a way that the largest propagation occurs speed of the pulse during its run on the calibration track a higher number of pulses of the counting frequency into the calibration distance counter be saved as it is related to the specified number of increments corresponds to the specified measuring accuracy. This allows within the Boundary conditions never fall below the specified measurement accuracy.

Zur Eliminierung der wechselnden Anzahl der tatsächlich in den Eichstrecken zählspeicher eingespeicherten Impulse, beispielsweise aufgrund von Temperatur schwankungen, wird jeweils aus der entsprechenden vorgegebenen Anzahl von Inkrementen gemäß der Meßgenauigkeit und der in den Eichstreckenzählspeicher eingespeicherten Anzahl von Impulsen ein Korrekturparameter errechnet und mit diesem der Inhalt des Meßstreckenzählspeichers beaufschlagt. Beispielsweise wird bei Division der durch die Meßgenauigkeit gegebenen Anzahl der Inkremente durch den tatsächlichen Inhalt des Eichstreckenzählspeichers immer ein Wert k: 0 < k < 1, erhalten, mit dem der Inhalt des Meßstreckenzählspeichers multipliziert wird. Ebenso kann die im Eichstrec kenzählspeicher gezählte Anzahl von Impulsen durch die Anzahl der Inkremente der vorgegebenen Meßgenauigkeit dividiert werden, wodurch sich immer ein Wert 1 < k ergibt, durch den der Inhalt des Meßstreckenzählspeichers dividiert wird. Da die Festlegung der Grenzwertbedingungen und Änderungen von Parametern des Trägermediums gleichermaßen die Eich- wie die Meßstrecke betreffen, sind somit derartige, das Meßergebnis verfälschende Umwelteinflüsse eliminiert.In order to eliminate the changing number of pulses actually stored in the calibration distance memory, for example due to temperature fluctuations, a correction parameter is calculated from the corresponding predetermined number of increments in accordance with the measurement accuracy and the number of pulses stored in the calibration distance memory and with this the content of the Measuring range counter memory acted on. For example, when the number of increments given by the measurement accuracy is divided by the actual content of the calibration range counter memory, a value k : 0 < k <1 is always obtained, by which the content of the measurement range counter memory is multiplied. Likewise, the number of pulses counted in the calibration distance counter memory can be divided by the number of increments of the predetermined measuring accuracy, which always results in a value 1 < k , by which the content of the measuring distance counter memory is divided. Since the determination of the limit value conditions and changes in parameters of the carrier medium relate equally to the calibration and the measurement section, environmental influences of this type which falsify the measurement result are thus eliminated.

In höchst vorteilhafter Weise kann des weiteren mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Meßgenauigkeit erreicht werden, die heute bekannte Meß verfahren und die dazu verwendeten Sensoren an Auflösungsvermögen weit übertrifft. Denn die Meßgenauigkeit hängt in erster Linie von der Zählfrequenz und erst in zweiter Linie von der Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Impulses durch das Trägermedium ab, wobei heute Zählfrequenzen und deren Zählung und Verarbeitung von 100 MHz und mehr ohne weiteres zu erzielen sind. Demgemäß sind Meßgenauigkeiten von weit weniger als ¹/₁₀₀₀tel mm ohne weiteres mit dem erfindungsgemäßen Verfahren praktisch erzielbar. In a highly advantageous manner, furthermore, by means of the invention Process accuracy can be achieved, the measurement known today process and the sensors used for this purpose have a high resolution surpasses. Because the measuring accuracy depends primarily on the counting frequency and only in the second place from the propagation speed of the impulse the carrier medium, today counting frequencies and their counting and Processing of 100 MHz and more can be easily achieved. Accordingly are measuring accuracies of far less than ½ mm without further ado with the The method according to the invention can be achieved in practice.

Des weiteren ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren möglich, durch geometri sche Anordnung der Meßstrecke zur Eichstrecke einen relativen Nullpunkt zu legen, so daß direkt positive und negative Strecken durch Angabe der Richtung, bezogen auf den Nullpunkt, erfaßt werden können.Furthermore, in the method according to the invention it is possible to use geometri cal arrangement of the measuring section to the calibration section to a relative zero point so that directly positive and negative stretches by specifying the direction, related to the zero point can be detected.

Des weiteren ist in vorteilhafter Weise eine bestimmte geometrische Zuordnung der Meßstrecke zur Eichstrecke möglich. Sind beispielsweise beide Strecken direkt hintereinander angeordnet, so braucht nur das Ergebnis des Eichstrecken zählspeichers vom Ergebnis des Meßstreckenzählspeichers subtrahiert zu werden, um die Länge der Meßstrecke anzugeben. Bei derartigen geometrischen unterschiedlichen Anordnungen bzw. Verschiebungen der Meßstrecke zur Eichstrecke ist es notwendig, die sich ergebenden Zählergebnisse der Zählspeicher zu korrigieren.Furthermore, a certain geometric assignment is advantageous the measuring section to the calibration section possible. For example, are both routes arranged directly one after the other, so only the result of the calibration stretch is required counter memory subtracted from the result of the measuring distance counter memory to indicate the length of the measuring section. With such geometrical different arrangements or displacements of the measuring section for It is necessary to calibrate the resulting counting results Correct the counter memory.

In vorteilhafter Weise werden Meßwerte fortlaufend durch zyklische Wiederholung des Verfahrens periodisch neu gebildet, insbesondere zur fortlaufenden Messung der Länge einer sich bewegenden Meßstrecke, um deren augenblickliche Stellung periodisch zu ermitteln.In an advantageous manner, measured values are continuously repeated by cyclical repetition of the method periodically formed anew, in particular for continuous measurement the length of a moving measuring section, around its instantaneous To determine position periodically.

Des weiteren kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bei entsprechender Auswertung der Zählspeicher auch die Änderung einer Winkelgeschwindigkeit gemessen werden, wobei hierfür der Zeitrahmen sehr klein vorgegeben werden kann, um eine hohe Auflösung der Änderung der Winkelgeschwindigkeit pro Zeiteinheit zu erzielen.Furthermore, by means of the method according to the invention, with a corresponding Evaluation of the counter memory also the change of an angular velocity be measured, whereby the time frame for this is very small can to a high resolution of the change in angular velocity per Achieve unit of time.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt ein Meßverfahren für Längen, Wege oder Winkel zur Verfügung, welches bei extrem hoher Auflösung in einer Vielzahl von Anwendungszwecken einsetzbar ist, beispielsweise im Automobil- oder Flugzeugbau oder bei der Steuerung von Werkzeugmaschinen und anderes mehr. Das Verfahren ist überall dort einsetzbar, wo kleine und insbesondere kleinste Abweichungen von Längenänderungen erfaßt und insbesondere längenmäßig absolut gemessen werden sollen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich höchst vorteilhaft dadurch aus, daß praktisch sämtliche Umwelteinflüsse des Trägermediums, die den Meßwert verfälschen könnten, eliminiert sind und daß entsprechend den vorgegebenen Grenzbedingungen die Meßgenauigkeit dergestalt gewählt werden kann, daß diese von den Randbedingungen unabhängig ist.The method according to the invention represents a measuring method for lengths, paths or Angle, which is available in extremely high resolution in a variety of Applications can be used, for example in the automotive or Aircraft construction or in the control of machine tools and other more. The method can be used wherever small and especially smallest deviations from changes in length recorded and in particular to be measured absolutely in length. The method according to the invention is highly advantageous in that practically all Environmental influences of the carrier medium, which could falsify the measured value, are eliminated and that according to the given boundary conditions Measurement accuracy can be chosen such that this of the Boundary conditions is independent.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß mit diesem auch Winkel und Winkelabweichungen, insbesondere kleine Winkel und Winkelabweichungen, absolut gemessen werden können, indem die rotatorische Bewegung einer Achse in die translatorische Bewegung der Meßstrecke umgeformt wird.Another advantage of the method is that with this angle and Angular deviations, especially small angles and angular deviations, can be measured absolutely by the rotational movement of an axis is transformed into the translational movement of the measuring section.

Ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist anschließend beschrieben; zwei Beispiele eines Sensors zur Duchführung des Verfahrens sind in der Zeichnung abgebildet und ebenfalls beschrieben. Dabei zeigtAn example of the method according to the invention is described below; two examples of a sensor for performing the method are shown in Drawing shown and also described. It shows

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Durchführung des Verfahrens mit schaltungs mäßiger Darstellung der Eichstrecke, der Meßstrecke sowie des Impuls senders und der Schallimpulsempfänger, Fig. 1 is a block diagram for carrying out the process with a moderate circuit representation of the gauge distance of the measuring section, and the pulse transmitter and the sound pulse receiver,

Fig. 2 einen Sensor in perspektivischer Darstellung zur Messung von Wegen, Fig. 2 shows a sensor in a perspective view of measuring paths,

Fig. 3 einen Sensor in perspektivischer Darstellung zur Messung von Winkeln. Fig. 3 shows a sensor in perspective for measuring angles.

Gemäß dem Blockschaltbild der Fig. 1 erzeugt ein Oszillator 1 eine elektrische Schwingung hoher Frequenz, beispielsweise 45 MHz, wobei diese elektromag netische Schwingung nachfolgend die Zählfrequenz genannt ist. Diese Zählfre quenz wird über Dividierer 2, 3 soweit herabgeteilt, daß eine Schwingung niedriger Frequenz, beispielsweise einigen 10 Hz, erreicht wird. Dieses Signal steht somit am Ausgang des Dividierers 3 auf der Leitung 4 an. Das Signal wird nun auf den Setzeingang eines Flip-Flops 5 gegeben, welches beispielsweise ein D-Flip-Flop mit Preset ist. Gleichzeitig wird dieses Signal über eine Leitung 6 auf den Setzeingang eines zweiten Flip-Flops 7 gegeben, welches ebenfalls ein D-Flip- Flop mit Preset sein kann. Das niederfrequente Signal dient gleichzeitig zur zyklischen, elektrischen Ansteuerung eines Schallimpulssenders 10, wobei das Signal über die Leitung 6 und einen Analog-Verstärker 8 über einen Transforma tor 9 transformatorisch auf den Schallimpulssender 10 gekoppelt wird. Somit dient das niederfrequente Signal von einigen 10 Hz, hergeleitet aus dem Oszillator 1, zum periodischen Setzen der Flip-Flops 5, 7 und zum periodischen Ansteuern des Schallimpulssenders 10, der beispielsweise ein Ultraschallsender sein kann.According to the block diagram of Fig. 1, an oscillator 1 generates an electrical oscillation of high frequency, for example 45 MHz, this electromag netic vibration is hereinafter referred to as the counting frequency. This Zählfre frequency is divided down so far via divider 2, 3 that an oscillation of low frequency, for example a few 10 Hz, is achieved. This signal is thus present at the output of divider 3 on line 4 . The signal is now given to the set input of a flip-flop 5 , which is, for example, a D- flip-flop with a preset. At the same time, this signal is sent via line 6 to the set input of a second flip-flop 7 , which can also be a D- flip-flop with a preset. The low-frequency signal is used at the same time for the cyclical, electrical control of a sound pulse transmitter 10 , the signal being coupled via the line 6 and an analog amplifier 8 via a transformer 9 to the sound pulse transmitter 10 using a transformer. Thus, the low-frequency signal of a few 10 Hz, derived from the oscillator 1 , is used for the periodic setting of the flip-flops 5, 7 and for the periodic activation of the sound pulse transmitter 10 , which can be an ultrasonic transmitter, for example.

Mittels des Schallimpulssenders 10 und eines ersten, feststehenden Schallim pulsempfängers 11 wird eine Eichstrecke a gebildet, die bei absoluter Längen messung eine vorgegebene bekannte Länge besitzt. Das Trägermedium für die vom Schallimpulssender 10 erzeugten Schallimpulse kann gasförmig, flüssig oder fest sein; der Aggregatzustand des Trägermediums richtet sich nach den Erforder nissen und Randbedingungen bei der spezifischen Anwendung des Verfahrens.By means of the sound pulse transmitter 10 and a first, fixed Schallim pulse receiver 11 , a calibration path a is formed, which has a predetermined known length at absolute length measurement. The carrier medium for the sound pulses generated by the sound pulse transmitter 10 can be gaseous, liquid or solid; The physical state of the carrier medium depends on the requirements and boundary conditions for the specific application of the process.

Des weiteren befindet sich im Ortungsbereich des Schallimpulssenders 10 ein weiterer Schallimpulsempfänger 15, der in Richtung zum Schallimpulssender 10 beweglich angeordnet ist, was durch den Bewegungs-Doppelpfeil 42 angedeutet ist, wobei der jeweilige Abstand des beweglichen Schallimpulsempfängers 15 vom Schallimpulssender 10 die zu messende Meßstrecke s angibt.Furthermore, in the location area of the sound pulse transmitter 10 there is another sound pulse receiver 15 which is arranged to be movable in the direction of the sound pulse transmitter 10 , which is indicated by the double arrow 42 , the respective distance of the movable sound pulse receiver 15 from the sound pulse transmitter 10 being the measuring section s indicates.

Der ortsfeste Schallimpulsempfänger 11 ist über einen Analog-Verstärker 13 und eine Leitung 12 mit dem Reset-Eingang des Flip-Flops 7 verbunden. Der beweg liche Schallimpulsempfänger 15 ist gleichermaßen über einen Analog-Verstärker 16 und eine Leitung 14 mit dem Reset-Eingang des Flip-Flops 5 verbunden. Die aus den Impulsempfängern 11, 15 herrührenden elektrischen Signale dienen somit zur Rücksetzung der Flip-Flops 5, 7.The stationary sound pulse receiver 11 is connected via an analog amplifier 13 and a line 12 to the reset input of the flip-flop 7 . The movable union sound pulse receiver 15 is equally connected via an analog amplifier 16 and a line 14 to the reset input of the flip-flop 5 . The electrical signals originating from the pulse receivers 11, 15 thus serve to reset the flip-flops 5, 7 .

Die Zählfrequenz wird über die Leitung 17 jeweils auf einen Eingang zweier UND-Glieder 18, 22 gegeben, wobei der zweite Eingang des UND-Gliedes 22 mit dem Q-Ausgang des Flip-Flops 7 verbunden sind. Die Ausgänge 19, 24 der UND- Glieder 18, 22 sind je auch einen Zählspeicher 21, 25 gelegt, wobei der Zählspeicher 21 den Meßstreckenzählspeicher, der Zählspeicher 25 den Eichstreckenzähl speicher darstellt. Der Zählspeicher 21 ist somit der Meßstrecke s, der Zähl speicher 25 der Eichstrecke a zugeordnet. Die Ausgänge der Zählspeicher 21, 25 sind auf ein Rechenwerk 26 gelegt, mit dem sämtliche arithmetischen Operationen und Verknüpfungen, die Inhalt des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, vor genommen werden können. Der Ausgang des Rechenwerks 26 ist auf einen Parallel-Seriel-Wandler 27 gegeben, der über eine Clock-Leitung 28 aus dem Dividierer 2 getaktet wird. Am Ausgang 29 des Parallel-Seriel-Wandlers 27 steht dann ein serielles Ausgangssignal als absolutes Maß für den Abstand des Schallimpulssenders vom beweglichen Schallimpulsempfänger zur Verfügung.The counting frequency is given via line 17 to an input of two AND gates 18, 22 , the second input of AND gate 22 being connected to the Q output of flip-flop 7 . The outputs 19, 24 of the AND gates 18, 22 are each also a counting memory 21, 25 , the counting memory 21 representing the measuring range counter, the counting memory 25 representing the calibration range counter. The counting memory 21 is thus the measuring section s , the counting memory 25 assigned to the calibration section a . The outputs of the counting memories 21, 25 are placed on an arithmetic unit 26 , with which all arithmetic operations and operations that are the content of the method according to the invention can be performed. The output of the arithmetic unit 26 is given to a parallel-serial converter 27 , which is clocked from the divider 2 via a clock line 28 . A serial output signal is then available at the output 29 of the parallel-serial converter 27 as an absolute measure of the distance of the sound pulse transmitter from the movable sound pulse receiver.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende:The circuit works as follows:

Der Oszillator 1 erzeugt die Zählfrequenz, die direkt an je einem der Eingänge der beiden UND-Glieder 18, 22 anliegt. Gleichzeitig wird die Zählfrequenz zu dem genannten Signal von einigen 10 Hz herabgeteilt und startet zum einen den Schallimpulssender 10. Zum anderen setzt dieses Signal beide Flip-Flops 5, 7, so daß jeweils beim Q-Ausgang der Flip-Flops ein hoher Ausgangspegel erscheint, der jeweils auf den zweiten Eingang der UND-Glieder 18, 22 gelegt ist und diese durchschaltet. Mit Beginn der Laufzeit der beiden Impulse auf beiden Strecken a und s wird nunmehr die Zählfrequenz in die Zählspeicher 21, 25 eingegeben.The oscillator 1 generates the counting frequency, which is directly applied to one of the inputs of the two AND gates 18, 22 . At the same time, the counting frequency for the signal mentioned is divided down by a few 10 Hz and on the one hand starts the sound pulse transmitter 10 . On the other hand, this signal sets both flip-flops 5, 7 , so that a high output level appears at the Q output of the flip-flops, which is connected to the second input of the AND gates 18, 22 and switches them through. With the beginning of the running time of the two pulses on both sections a and s , the counting frequency is now entered into the counting memories 21, 25 .

Sobald nun der auf der Meßstrecke s laufende Impuls den Schallimpulsempfänger 15 erreicht, gibt dieser ein elektrisches Signal ab, welches das Flip-Flop 5 rücksetzt und dieses sperrt, so daß am Q-Ausgang ein Null-Pegel erscheint und das UND-Glied 18 sperrt. Damit ist der Zählvorgang für die Zählfrequenz betreffend den Meßstreckenzählspeicher 21 abgeschlossen. Sobald der Impuls des Schallimpulssenders 10 die Eichstrecke a durchlaufen hat und den Schall impulsempfänger 11 erreicht, gibt dieser ebenfalls ein elektrisches Signal ab, welches seinerseits das Flip-Flop 7 rücksetzt, so daß am Q-Ausgang desselben ebenfalls ein Null-Pegel erscheint und das UND-Glied 22 gesperrt wird, womit der Zählvorgang für die Zählfrequenz betreffend den Eichstreckenzählspeicher 25 ebenfalls abgeschlossen ist. Die Inhalte der Zählspeicher 21, 25 werden nun über das Rechenwerk 26 ausgewertet und entsprechend den beschriebenen Verfahren miteinander verknüpft und parallel dem Parallel-Seriel-Wandler 27 zugeführt, der das Meßergebnis seriel umwandelt und ausgibt. As soon as the pulse running on the measuring section s reaches the sound pulse receiver 15 , it emits an electrical signal which resets the flip-flop 5 and blocks it, so that a zero level appears at the Q output and the AND gate 18 blocks . The counting process for the counting frequency relating to the measuring section counter memory 21 is thus completed. As soon as the pulse of the sound pulse transmitter 10 has passed the calibration path a and reaches the sound pulse receiver 11 , it also emits an electrical signal which in turn resets the flip-flop 7 , so that a zero level also appears at the Q output thereof and that AND gate 22 is blocked, which also completes the counting process for the counting frequency relating to the calibration distance counter memory 25 . The contents of the counting memories 21, 25 are now evaluated by the arithmetic unit 26 and linked to one another in accordance with the methods described and are fed in parallel to the parallel-serial converter 27 , which converts and outputs the measurement result.

Fig. 2 zeigt einen Sensor zum Aufbau der Meßeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Innerhalb eines Gehäuses 30 befindet sich ortsfest ein Impulssen derbaustein 31, der beispielsweise als doppelter Schallimpulssender 32, 33 aus gebildet ist, wobei die Schallimpulssender vorzugsweise Ultraschallsender sind. Der Impulssenderbaustein 31 ist geeignet innerhalb des Gehäuses 30 gehaltert, beispielsweise auf eine Stange 36 befestigt, die längs innerhalb des Gehäuses 30 angeordnet und an ihren Enden in den Seitenwänden des Gehäuses 30 gehaltert sind. Der Impulssenderbaustein 31 wird von einer Achse 34 durchstoßen, die gleichermaßen die Seitenwände des Gehäuses 30 durchsetzt und innerhalb derselben verschieblich gehaltert ist, wobei die Enden der Achse 34 das Gehäuse 30 durchtragen. Das vordere Ende 35 der Achse 34 trägt eine Kupplung zum Ankuppeln an ein bewegliches Teil. Die Achse 34 ist innerhalb des Gehäuses 30 und des Schallimpulssenders 31 translatorisch verschiebbar, was durch den geraden Bewegungsdoppelpfeil 40 angedeutet ist. Fig. 2 shows a sensor for the construction of the measuring device for performing the method. Within a housing 30 there is a stationary pulse module 31 , which is formed, for example, as a double acoustic pulse transmitter 32, 33 , the acoustic pulse transmitter preferably being an ultrasonic transmitter. The pulse transmitter module 31 is suitably held within the housing 30 , for example fastened to a rod 36 , which is arranged longitudinally within the housing 30 and is held at its ends in the side walls of the housing 30 . The pulse transmitter module 31 is pierced by an axis 34 , which likewise passes through the side walls of the housing 30 and is slidably supported within the latter, the ends of the axis 34 passing through the housing 30 . The front end 35 of the axle 34 carries a coupling for coupling to a moving part. The axis 34 is translationally displaceable within the housing 30 and the sound pulse transmitter 31 , which is indicated by the straight movement double arrow 40 .

Unter einem vorgegebenen Abstand vom Schallimpulssender 33 ist ein erster Schallimpulsempfänger 37 ortsfest angeordnet, der zwischen sich und dem Schallimpulssender 33 abstandsmäßig die Eichstrecke a festlegt, wie aus der Fig. 2 zu entnehmen ist. Auf der Achse 34 ist fest ein zweiter Schallimpuls empfänger 38 montiert, der dem Schallimpulssender 32 gegenübersteht und der zwischen sich und dem Schallimpulssender 32 abstandsmäßig die zu messende Meßstrecke s festlegt und der somit bei translatorischer Verschiebung der Achse 34 hin- und herverschoben wird. Der Schallimpulsempfänger 38 ist zu seiner Führung auf der Stange 36 abgestützt. Dabei ist die Meßstrecke s gemäß Fig. 2 beispielsweise bezüglich der Eichstrecke a derart gelegt, daß die Mitte der Meßstrecke s auf der Höhe des Endes der Eichstrecke a liegt, so daß die erste Hälfte der Meßstrecke auf der Eichstrecke liegt oder mit dieser zusammenfällt und die zweite Hälfte der Meßstrecke nach der Eichstrecke oder in Verlängerung derselben liegt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Die Schallimpulsempfänger 37, 38 können dabei Ultraschallwandler sein, das Trägermedium kann Luft sein. At a predetermined distance from the sound pulse transmitter 33 , a first sound pulse receiver 37 is arranged in a fixed position, which defines the calibration distance a at a distance between itself and the sound pulse transmitter 33 , as can be seen from FIG. 2. On the axis 34, a second sound pulse is fixedly mounted receiver 38, which is opposed to the sound pulse transmitters 32 and between it and the sound pulse transmitter 32 distance moderately to be measured measuring section sets s, and is reciprocated thus for translatory displacement of the axis 34 and forth many times. The sound pulse receiver 38 is supported on the rod 36 for its guidance. The measuring section s according to FIG. 2 is placed, for example, with respect to the calibration section a in such a way that the center of the measuring section s lies at the level of the end of the calibration section a , so that the first half of the measuring section lies on the calibration section or coincides with it and the second half of the measuring section after the calibration section or in an extension thereof, as shown in Fig. 2. The sound pulse receivers 37, 38 can be ultrasonic transducers, the carrier medium can be air.

Fig. 3 zeigt einen weiteren Sensor, der zur Messung von Winkeln geeignet, und der ähnlich dem Sensor der Fig. 2 aufgebaut ist. FIG. 3 shows a further sensor which is suitable for measuring angles and which is constructed similarly to the sensor of FIG. 2.

Innerhalb eines Gehäuses 41 ist ein Impulssenderbaustein 39 ortsfest gehaltert, der wiederum ein doppelter Schallimpulssender 44, 45 sein kann. Der Impulssen derbaustein 39 wird von einer Gewindespindel 42 durchsetzt, die geeignet in den Seitenwänden des Gehäuses 41 drehbar gelagert ist. Am nach außen ragenden Ende der Gewindespindel 42 greift ein Hebelarm 43 zur Drehung der Gewindespindel 42 an. Unter einem vorgegebenen Abstand vom Schallimpuls sender 44 ist wiederum ein erster, ortsfester Schallimpulsempfänger 47 ange ordnet, der zwischen sich und dem Schallimpulssender 44 abstandsmäßig die Eichstrecke a festlegt. Auf der Gewindespindel 42 sitzt ein Schallimpulsemp fänger 46, der eine Gewindedurchgangsbohrung besitzt und der zusammen mit dem Schallimpulssender 45 die Meßstrecke s festlegt. Bei Drehen der Spindel 42 über den Hebelarm 43 wandert der bewegliche Schallimpulsempfänger 46 längs der Spindel 42 hin und her. Eine parallel zur Gewindespindel 42 verlaufende Stange 48 dient zur Drehsicherung des beweglichen Schallimpulsempfängers 46. Mit der Bezugsziffer 50 ist ein gekrümmter Bewegungsdoppelpfeil gekennzeichnet zur Andeutung der Rotation der Gewindespindel 42. Der übrige Aufbau des Sen sors, insbesondere die Anordnung der Meßstrecke s zur Eichstrecke a, entspricht dem Aufbau der Fig. 2.A pulse transmitter module 39 is fixedly mounted within a housing 41 , which in turn can be a double sound pulse transmitter 44, 45 . The pulse block 39 is penetrated by a threaded spindle 42 which is suitably rotatably mounted in the side walls of the housing 41 . At the outwardly projecting end of the threaded spindle 42 , a lever arm 43 engages to rotate the threaded spindle 42 . At a predetermined distance from the sound pulse transmitter 44 is in turn a first, stationary sound pulse receiver 47 is arranged, which defines the calibration distance a between them and the sound pulse transmitter 44 . On the threaded spindle 42 sits a Schallimpulsemp catcher 46 , which has a threaded through hole and which defines the measuring section s together with the sound pulse transmitter 45 . When the spindle 42 is rotated via the lever arm 43 , the movable sound pulse receiver 46 moves back and forth along the spindle 42 . A rod 48 running parallel to the threaded spindle 42 serves to secure the movable sound pulse receiver 46 against rotation. The reference number 50 denotes a curved double movement arrow to indicate the rotation of the threaded spindle 42 . The remaining structure of the sensor, in particular the arrangement of the measuring section s to the calibration section a , corresponds to the structure of FIG. 2nd

Liste der BezugszeichenList of reference numbers

1 Oszillator
2, 3 Dividierer
4 Leitung
5, 7 Flip-Flops
6 Leitung
8 Analogverstärker
9 Transformator
10 Schallimpulssender
11 ortsfester Schallimpulsempfänger
12 Leitung
13 Analogverstärker
14 Leitung
15 beweglicher Schallimpulsempfänger
16 Analogverstärker
17 Leitung
18 UND-Glied
19, 20 Leitungen
21 Meßstreckenzählspeicher
22 UND-Glied
23, 24 Leitungen
25 Eichstreckenzählspeicher
26 Rechenwerk
27 Parallel-Seriell-Wandler
28 Clockleitung
29 serieller Ausgang des Parallel-Seriell-Wandlers
30 Gehäuse
31 Impulssender-Baustein
32, 33 Schallimpulssender
34 Achse
35 vorderes Ende der Achse
36 Stange
37, 38 Schallimpulsempfänger
39 Impulssender-Baustein
40, 50 Bewegungsdoppelpfeile
41 Gehäuse
42 Gewindespindel
43 Hebelarm
44, 45 Schallimpulssender
46, 47 Schallimpulsempfänger
48 Stange 1 oscillator
2, 3 dividers
4 line
5, 7 flip-flops
6 line
8 analog amplifiers
9 transformer
10 sound pulse transmitters
11 fixed sound pulse receivers
12 line
13 analog amplifiers
14 line
15 movable sound pulse receivers
16 analog amplifiers
17 line
18 AND gate
19, 20 lines
21 measuring distance counter memory
22 AND gate
23, 24 lines
25 calibration distance memory
26 arithmetic unit
27 parallel-serial converter
28 clock line
29 serial output of the parallel-serial converter
30 housing
31 pulse transmitter module
32, 33 sound pulse transmitter
34 axis
35 front end of the axle
36 rod
37, 38 sound pulse receiver
39 pulse transmitter module
40, 50 double movement arrows
41 housing
42 threaded spindle
43 lever arm
44, 45 sound pulse transmitter
46, 47 sound pulse receiver
48 bars

Claims

1.Procedure for measuring paths, in particular small paths, over the transit time of sound pulses in a material carrier medium, by means of a calibration path and a measuring path, both of which are traversed by a sound pulse generated by a sound pulse transmitter which, after passing through the stretches, is received in each converted an electrical signal and the physical speed of propagation of the sound pulse through the carrier medium within the calibration and measuring section is used to determine the length of the measuring section, the calibration section and the measuring section each being associated with an electronic counting memory associated with the start of the term of the Sound impulses are acted upon by the carrier medium with a high counting frequency and store this counting frequency and are stopped at the end of the running time of the sound pulse and its conversion into an electrical signal and the total results of the two counting memories for comparison of the length of the measurement Line (s) for the calibration line (a) can be used, characterized in that the counting frequency is selected in dependence on the propagation speed of the sound impulse through the carrier medium and the desired incremental measuring accuracy of the method, so that the calibration line (measuring standard) by the counting frequency is in the specified one Number of increments is subdivided according to the measuring accuracy and the difference of the sound impulses of the two counting memories ( 21, 25 ) corresponds to the absolute path in increments of the measuring section (s) , and that with given boundary conditions for the method, the counting frequency for the two counting memories ( 21 , 25 ) is chosen such that even at the greatest reproductive speed of the sound pulse resulting from the boundary conditions, a higher number of counting pulses is stored during the running time of the same through the calibration and measuring path than the predetermined incremental measuring accuracy, and that from d it is determined by the required accuracy of measurement, the number of increments and the number of pulses actually stored in the calibration track counter memory ( 25 ), the quotient and the number of stored sound pulses in the measurement track counter memory ( 21 ) is applied and the result corresponds to the absolute path in increments.

2. The method according to claim 1, characterized in that to form a correction parameter at the required measurement accuracy, the quotient of the corresponding predetermined number of increments and the number of pulses of the calibration distance counter memory ( 25 ) (Q <1) and formed with the number the counting impulses of the measuring range counter memory ( 21 ) are multiplied or the quotient of the number of counting impulses of the calibration range counter memory ( 25 ) and the number of predetermined increments of the required measuring accuracy (1 < Q) is formed and divided by the number of counting impulses of the measuring range counter memory ( 21 ) .

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that that a common to generate the sound pulses for the measuring and calibration distance samer or each use a separate sound pulse transmitter, the same be started early.

4. The method according to claim 3, characterized in that with separate sound pulse transmitters, the measuring section and the calibration section of the sound impulses are run simultaneously, at different times or in succession.

5. The method according to claim 1, characterized in that for the absolute continuous measurement of the length of a changing measuring section (s) cyclically continuously measured values are periodically formed anew.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that with geometrically offset arrangements of the calibration to the measuring section resultant counting results of the counting memory are corrected summarily.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that by geometrical displacement of the measuring section to the calibration section a relative Zero point is formed, to which positive and negative deviations are considered direct Measured values are obtained.

8. The method according to claim 1, characterized in that the sound pulses are ultrasonic pulses and the carrier medium is a gas, especially air.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that to measure angles, a rotational movement of an axis in the translatory movement of the measuring section is translated.

10. An apparatus for performing the method according to claim 1 or 2 with a fixed sound pulse transmitter, a first fixed sound pulse receiver (calibration range receiver) and a second, in the location of the sound pulse transmitter movable sound pulse receiver (measurement range sensor) and a measuring device for determining the difference in the transit times of the sound pulse receiver , marked by

a) an oscillator ( 1 ) which generates a high-frequency electromagnetic vibration, the counting frequency, which is used as the start signal of the sound pulse transmitter and
b) at least two counter memories ( 21, 25 ) (calibration distance counter memory 25 and measuring distance counter memory 21 ), to which the counting frequency is given and the sound pulses are counted, the start signal for the sound pulse transmitter forming the synchronous start pulse for the counter memory and
c) the counting processes of the two counting memories being stopped at the end of the running times of the sound pulses by the output signals of the two sound pulse receivers originating from the same and the difference being formed from the contents of the two counting memories, which is a relative measure of the distance of the movable sound pulse receiver from the sound pulse transmitter , based on the length of the calibration distance.

11. Device for the absolute measurement of paths according to claim 10, characterized by a divider ( 26 ) in which the number of increments predetermined by the measurement accuracy is divided by the actual number of the counting frequency within the calibration path counter memory ( 25 ) and by a multiplier ( 26 ), which multiplies the counting frequency counted within the measuring section counter memory ( 21 ) by the result, or vice versa.