DE3621862A1 - Device for pressure measurement - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die zur hochgenauen Druckmessung eingesetzt werden kann.The invention relates to a device for high-precision Pressure measurement can be used.
Entsprechend der DE-PS 28 51 866 ist ein Druckmeßgerät bekannt, bei dem ein Faltenbalg mit einem Druck beaufschlagt und der dadurch verursachte Hub mittels einer Schubstange auf einen am Ende gabelförmig ausgebildeten Hebelarm übertragen wird. Der andere, längere Hebelarm verschiebt ebenfalls über ein gabelförmiges Endstück einen Anzeigestift. Die Lage dieses Anzeigestiftes ist damit ein Maß für den eingeleiteten Druck. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, daß durch Spiel in dem Übertragungshebel erhebliche Fehler entstehen. Weiterhin werden bei dieser Vorrichtung keine elektrischen Ausgangssignale erzeugt und somit ist eine automatische Meßwertverarbeitung nicht möglich.According to DE-PS 28 51 866, a pressure measuring device is known in which a bellows is pressurized and the stroke caused by a push rod transferred to a forked lever arm at the end becomes. The other, longer lever arm also moves an indicator pin over a fork-shaped end piece. The location of this indicator pen is therefore a measure of the initiated pressure. The disadvantage of this device is that by playing in the transmission lever considerable errors occur. Farther are no electrical output signals in this device generated and thus is an automatic Processing of measured values not possible.
Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, mit der Drücke in gasförmigen und flüssigen Medien bei kleinen Meßunsicherheiten so gemessen werden können, daß digital elektrische Ausgangssignale zur Verfügung stehen.The aim of the invention is to create a Device with the pressures in gaseous and liquid Media with small measurement uncertainties can be measured in this way that digital electrical output signals are available stand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Druckmessung zu schaffen, die bei kleinen Meßunsicherheiten digitale elektrische Ausgangssignale besitzt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe derart gelöst, daß ein Federbalg über zwei Koppelstücke in einem u-förmigen Verformungskörper angeordnet ist. Der u-förmige Verformungskörper ist aus einer Biegeplatte aus Kieselglas und einem Grundkörper aus Kieselgut zusammengesetzt. An dem Grundkörper wird eine Befestigungsplatte aus Kieselgut angebracht, die beidseitig vom Grundkörper am Grundgestell gehaltert ist. The invention has for its object a device to create pressure measurement with small measurement uncertainties has digital electrical output signals. According to the invention the object is achieved in such a way that a Bellows over two coupling pieces in a U-shaped deformation body is arranged. The U-shaped deformation body is made of a bending plate made of silica glass and a basic body composed of gravel. On the base body a mounting plate made of gravel attached on both sides is held by the base body on the base frame.
An der Biegeplatte des Verformungskörpers wird ein Tripelreflektor und über einen Verbindungssteg aus Kieselglas ein weiterer Tripelreflektor angebracht.A triple reflector is attached to the bending plate of the deformation body and a connecting bridge made of silica glass another triple reflector attached.
Am Grundkörper ist eine Montageplatte aus Kieselglas befestigt, auf der ein Teilerprisma und ein Umlenkprisma fest angeordnet sind. Das Teilerprisma besteht aus zwei 60°- Prismen, wobei an dem einen 60°-Prisma der 90°-Winkel um den Winkel -η und am anderen 60°-Prisma der 90°-Winkel um den Winkel +η abweicht und das Teilerprisma drei 60°- Winkel besitzt. Am Teilerprisma sind entspiegelte und verspiegelte Platten befestigt.A mounting plate made of silica glass is attached to the base body, on which a divider prism and a deflection prism are fixedly arranged. The divider prism consists of two 60 ° prisms, whereby on one 60 ° prism the 90 ° angle deviates by the angle - η and on the other 60 ° prism the 90 ° angle deviates by the angle + η and the divider prism deviates three Has a 60 ° angle. Anti-reflective and mirrored plates are attached to the divider prism.
Die Biegeplatte, der Grundkörper, die Befestigungsplatte, die Montageplatte und der Verbindungssteg können aus Kieselglas, Silizium oder Metall bestehen. Weiterhin ist es möglich, den Federbalg aus Kieselglas oder Silizium herzustellen.The bending plate, the base body, the mounting plate, the mounting plate and the connecting bridge can be made of silica glass, Silicon or metal exist. Furthermore it is possible, the bellows made of silica glass or silicon to manufacture.
Der u-förmige Verformungskörper kann auch aus zwei Biegeplatten und einem Quersteg bestehen, wobei die Befestigungsplatte am Quersteg angebracht ist. Die Tripelreflektoren können als Tripelstreifen ausgebildet sein. Wird der Federbalg mit einem Innendruck beaufschlagt, so dehnt er sich in seiner Längsrichtung aus. Dadurch wird die Biegeplatte des u-förmigen Verformungskörpers deformiert, so daß die beiden an der Biegeplatte befestigten Tripelreflektoren verschoben werden. Da die Tripelprismen am äußeren Ende der Biegeplatte angeordnet sind, ist der Verschiebeweg der Tripelprismen größer als der Hub des Federbalges. Durch die Verschiebung der Tripelprismen kommt es im Interferometer zu einer Änderung des Gangunterschiedes der miteinander interferierenden Teilstrahlen und damit zur Auswanderung der Interferenzstreifen, die mit Hilfe von fotoelektrischen Empfängern erfaßt werden können. Durch die Winkel +η und -η der 60°-Prismen können mit den fotoelektrischen Empfängern um 90° phasenverschobene Signale abgetastet werden, die nach einer Auswerteschaltung richtungsabhängig einem Zähler zugeführt werden. Der Zählerstand ist dabei ein proportionales Abbild des eingeleiteten Druckes. Durch die Dimensionierung des Federbalges und der Biegeplatte des Verformungskörpers kann der Druckmeßbereich in einem großen Bereich variiert werden.The U-shaped deformation body can also consist of two bending plates and a crossbar, the fastening plate being attached to the crossbar. The triple reflectors can be designed as triple strips. If an internal pressure is applied to the bellows, it expands in its longitudinal direction. As a result, the bending plate of the U-shaped deformation body is deformed, so that the two triple reflectors attached to the bending plate are displaced. Since the triple prisms are arranged at the outer end of the bending plate, the displacement path of the triple prisms is greater than the stroke of the bellows. The displacement of the triple prisms leads to a change in the path difference of the partial beams interfering with one another in the interferometer and thus to the migration of the interference fringes, which can be detected with the aid of photoelectric receivers. With the angles + η and - η of the 60 ° prisms, the photoelectric receivers can be used to scan signals out of phase by 90 °, which are fed to a counter according to the direction after an evaluation circuit. The counter reading is a proportional representation of the pressure introduced. By dimensioning the bellows and the bending plate of the deformation body, the pressure measuring range can be varied over a wide range.
Die Erfindung soll anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt:The invention is based on several exemplary embodiments are explained in more detail. The accompanying drawing shows:
Fig. 1: Seitenansicht der Anordnung mit u-förmigem Verformungskörper, Faltenbalg und Interferometer Fig. 1: Side view of the arrangement with a U-shaped deformation body, bellows and interferometer
Fig. 2: Draufsicht der Anordnung Fig. 2: top view of the arrangement
Fig. 3: Interferometer mit Teilerprisma, Umlenkprisma und Tripelreflektoren Fig. 3: Interferometer with divider prism, deflection prism and triple reflectors
Fig. 4: Verformungskörper mit zwei Biegeplatten Fig. 4: Deformation body with two bending plates
Entsprechend Fig.1 ist der Federbalg 1 über die Koppelstücke 2 und 3 mit einem u-förmigen Verformungskörper 4 verbunden, wobei der u-förmige Verformungskörper 4 aus der Biegeplatte 4.1 und dem Grundkörper 4.2 besteht. Der Federbalg 1 ist aus Metall, die Biegeplatte 4.1 aus Kieselglas und der Grundkörper 4.2 aus Kieselgut hergestellt. Am Grundkörper 4.2 ist eine Befestigungsplatte 5 aus Kieselgut fest angebracht. Die Befestigungsplatte 5 ist entsprechend Fig. 2 beidseitig vom Grundkörper 4.2 am Grundgestell 6 gehaltert. An der Biegeplatte 4.1 des Verformungskörpers 4 sind ein Tripelreflektor 7 und über den Verbindungssteg 14 aus Kieselgut der Tripelreflektor 10 angebracht. Am Grundkörper 4.2 sind eine Montageplatte 8 und das Umlenkprisma 11 fest angeordnet. Das Teilerprisma 9 besteht entsprechend Fig. 3 aus zwei 60°-Prismen 9.1 und 9.2, wobei am 60°-Prisma 9.1 der 90°-Winkel um den Winkel -η und am 60°-Prisma 9.2 der 90°-Winkel um den Winkel +h abweichen. Das Teilerprisma 9 besitzt drei 60°-Winkel, und es sind die entspiegelten Platten 19 und 20 und die verspiegelten Platten 21 und 22 in einer Flucht angeordnet. Das Interferometer mit Teilerprisma 9, Umlenkprisma 11 und kippinvarianten Reflektoren 7 und 10 wird durch eine monochromatische Lichtquelle über ein optisches System beleuchtet. Das Interferenzbild wird mit den Fotoempfängern 15 und 16 so abgetastet, daß zwei um 90° phasenverschobene Signale entstehen. Diese werden in der Impulsformerstufe 17 elektronisch so verarbeitet, daß im Vor-Rückwärts-Zähler 18 die Zählung der im Interferenzbild durchgelaufenen Interferenzstreifen richtungsabhängig erfolgt.According to Fig. 1 the bellows 1 through the coupling pieces 2 and 3 having a U-shaped deformable body 4 is connected, wherein the U-shaped deformable body 4 from the bending plate 4.1 and the base body is 4.2. The bellows 1 is made of metal, the bending plate 4.1 made of silica glass and the base body 4.2 made of silica. A mounting plate 5 made of gravel is firmly attached to the base body 4.2 . The mounting plate 5 is mounted in accordance with Fig. 2, both sides of the base body on the base frame 6 4.2. A triple reflector 7 is attached to the bending plate 4.1 of the deformation body 4 and the triple reflector 10 is attached via the connecting web 14 made of silica. A mounting plate 8 and the deflection prism 11 are fixedly arranged on the base body 4.2 . According to FIG. 3, the divider prism 9 consists of two 60 ° prisms 9.1 and 9.2 , with the 90 ° angle on the 60 ° prism 9.1 by the angle η and the 90 ° angle on the 60 ° prism 9.2 + h deviate. The divider prism 9 has three 60 ° angles, and the anti-reflective plates 19 and 20 and the mirrored plates 21 and 22 are arranged in alignment. The interferometer with divider prism 9 , deflection prism 11 and tilt-invariant reflectors 7 and 10 is illuminated by a monochromatic light source via an optical system. The interference image is scanned with the photodetectors 15 and 16 in such a way that two signals are shifted by 90 °. These are processed electronically in the pulse shaping stage 17 in such a way that in the up-down counter 18 the counting of the interference fringes which have passed through in the interference image takes place in a direction-dependent manner.
Der Grundkörper 4.2, die Befestigungsplatte 5, der Verbindungssteg 14 und die Montageplatte 8 können aus Kieselglas hergestellt sein.The base body 4.2 , the mounting plate 5 , the connecting web 14 and the mounting plate 8 can be made of silica glass.
Die Biegeplatte 4.1, der Grundkörper 4.2, die Befestigungsplatte 5, die Montageplatte 8 und der Verbindungssteg 14 können aus Silizium bestehen.The bending plate 4.1 , the base body 4.2 , the mounting plate 5 , the mounting plate 8 and the connecting web 14 can be made of silicon.
Die Biegeplatte 4.1, der Grundkörper 4.2, die Befestigungsplatte 5, die Montageplatte 8 und der Verbindungssteg 14 können aus Metall sein.The bending plate 4.1 , the base body 4.2 , the mounting plate 5 , the mounting plate 8 and the connecting web 14 can be made of metal.
Der Federbalg 1 kann aus Kieselglas hergestellt sein.The bellows 1 can be made of silica glass.
Der Federbalg 1 kann aus Silizium hergestellt sein.The bellows 1 can be made of silicon.
Der u-förmige Verformungskörper 4 kann aus zwei Biegeplatten 4.1 und einem Quersteg 4.3 bestehen, wobei die Befestigungsplatte 5 am Quersteg 4.3 entsprechend Fig. 4 angebracht ist. Die Tripelreflektoren 7 und 10 können als Tripelstreifen ausgebildet sein.The U-shaped deformation body 4 can consist of two bending plates 4.1 and a cross piece 4.3 , the fastening plate 5 being attached to the cross piece 4.3 according to FIG. 4. The triple reflectors 7 and 10 can be designed as triple strips.
Verwendete Bezugszeichen
1 Federbalg
2 Koppelstück
3 Koppelstück
4 u-förmiger Verformungskörper
4.1 Biegeplatte
4.2 Grundkörper
4.3 Quersteg
5 Befestigungsplatte
6 Grundgestell
7 Tripelreflektor
8 Montageplatte
9 Teilerprisma
9.1. 60°-Prisma
9.1. 60°-Prisma
10. Tripelreflektor
11. Umlenkprisma
12. monochromatische Lichtquelle
13. optisches System
14. Verbindungssteg
15. Fotoempfänger
16. Fotoempfänger
17. Impulsformerstufe
18. Vor-Rückwärts-Zähler
19. entspiegelte Platte
20. entspiegelte Platte
21. verspiegelte Platte
22. verspiegelte Platte
η WinkelReference symbols used
1 bellows
2 coupling piece
3 coupling piece
4 u-shaped deformation body
4.1 bending plate
4.2 Basic body
4.3 crossbar
5 mounting plate
6 base frame
7 triple reflector
8 mounting plate
9 divider prism
9.1. 60 ° prism
9.1. 60 ° prism
10. triple reflector
11. Deflection prism
12. monochromatic light source
13. optical system
14. Connecting bridge
15. Photo receiver
16. Photo receiver
17th pulse shaper stage
18. Up-down counter
19. Anti-reflective plate
20. Anti-reflective plate
21. mirrored plate
22. mirrored plate
η angle
Claims (8)
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