DE69624306T2

DE69624306T2 - Kompensierter Kompressions-Akzelerometer

Info

Publication number: DE69624306T2
Application number: DE69624306T
Authority: DE
Inventors: Heinrich Lysen
Original assignee: Prueftechnik Dieter Busch AG
Current assignee: Prueftechnik Dieter Busch AG
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1996-05-18
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2016-05-19
Also published as: EP0762131B1; EP0762131A3; DE69624306D1; EP0762131A2; US5661361A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft Beschleunigungsmesser. Bei herkömmlichen Beschleunigungsmesserausführungen ist die gesamte Masse über dem piezoelektrischen Element angeordnet. Dadurch entsteht ein großes Trägheitsmoment in Kipprichtung, was bei geringer Biegeresonanzfrequenz zu einer hohen Querempfindlichkeit führt. Demgemäß besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines leicht zu montierenden, kompakten Hochfrequenzbeschleunigungsmessers mit geringer Basisdehnungsempfindlichkeit und geringer Querempfindlichkeit.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Beschleunigungsmesser gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus der WO 91/16636 bekannt, bei der der Beschleunigungsmesser ein oberes scheibenförmiges Piezoelement und ein unteres scheibenförmiges Piezoelement umfasst. Das obere Piezoelement und das untere Piezoelement sind durch einen scheibenförmigen Teil des Stützmittels getrennt. Das obere Piezoelement steht mit dem oberen Teil der seismischen Masse in Eingriff, während das untere Piezoelement mit dem unteren Teil der seismischen Masse in Eingriff steht. Der Schwerpunkt der seismischen Masse befindet sich zwischen den beiden Piezoelementen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1 gelöst, bei dem eine becherförmige seismische Masse verwendet wird, die über das Piezoelement geschoben wird und dieses umgibt, um das Trägheitsmoment in Kipprichtung zu verringern. Bei dieser Anordnung muss das Piezoelement etwas von der Basis abgehoben sein, wobei die Abstandszunahme zwischen dem Piezoelement und der Basis eine erwünschte Verminderung der Dehnungsempfindlichkeit bewirkt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zum deutlichen Verständnis und zur leichten Ausübung der vorliegenden Erfindung wird diese in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben; es zeigen darin:
1 einen gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ausgeführten Beschleunigungsmesser, der mit einem Messobjekt in Kontakt steht; und
2 eine andere Ausführungsform eines gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ausgeführten Beschleunigungsmessers, der mit einem Messobjekt in Kontakt steht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt einen gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ausgeführten Beschleunigungsmesser, der mit einem Messobjekt in Kontakt steht. Beschleunigungskräfte werden vom Messobjekt 1 zur Basis 2 übertragen. Der an der Basis 2 befestigte Träger 3 leitet die Beschleunigungskräfte zum Piezoelement 9. Die Basis 2 und der Träger 3 stützen beide das Piezoelement 9 und eine seismische Masse 6. Die Trägheit der seismischen Masse 6 erzeugt eine Kraft im Piezoelement, die ein elektrisches Signal erzeugt, das am Kontaktpunkt 10 und am durch die Isolierung 11 festgehaltenen Verbinder 12 zur Verfügung steht. Der Schwerpunkt 13 der seismischen Masse 6 liegt unter dem Piezoelement. Der Träger 3, die seismische Masse 6 und das Piezoelement 9 sind mit elektrisch leitendem Klebstoff miteinander verbunden. Das Gehäuse 4 schützt den Inhalt vor elektrischen Feldern.
2 zeigt eine andere Ausführungsform eines gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ausgeführten Beschleunigungsmessers. Beschleunigungskräfte werden vom Messobjekt 1 auf die Basis 2 übertragen. Der an der Basis 2 befestigte Träger 3 leitet die Beschleunigungskräfte zum Piezoelement 9. Die Trägheit der Teile 5, 6 der seismischen Masse erzeugt eine Kraft im Piezoelement, die ein elektrisches Signal am Kontaktpunkt 10 und am durch die Isolierung 11 festgehaltenen Anschluss 12 erzeugt. Der Schwerpunkt 13 der seismischen Masse 5, 6 liegt unter dem Element und in der Nähe der Verjüngung des Trägers, was zur Reduzierung der Dehnungsempfindlichkeit der Basis erforderlich ist. Die Massenteile 5 und 6 sind durch Presspassung dauerhaft miteinander verbunden. Geformte Teile 7 und 8 aus elastischem Gummi sorgen für die erforderliche Vorspannung sowie elektrische Isolierung und Mittenführung während der Presspassung. Das Gehäuse 4 schützt den Inhalt vor elektrischen Feldern.
Der Beschleunigungsmesser kann, wie in 1 gezeigt, mittels einer Gewindeverbindung mit dem Messobjekt verbunden sein oder, wie in 2 gezeigt, in Kontakt gebracht werden, wenn es sich bei dem Beschleunigungsmesser um eine Hand-Sonde handelt. Bei Verwendung als Hand-Sonde kann die Basis 2 eine konvexe Krümmung aufweisen, die so ausgeführt ist, dass sie in eine konische Vertiefung in der Oberfläche des Messobjekts passt.
Obgleich die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen davon beschrieben worden ist, versteht sich für Fachleute, dass Modifikationen und Variationen möglich sind. Die vorangehende Beschreibung in den folgenden Ansprüchen soll alle solchen Modifikationen und Variationen mit umfassen.

Claims

Beschleunigungsmesser, der folgendes umfasst: ein Piezoelement (9) zur Erzeugung eines elektrischen Signals; eine seismische Masse (5, 6) mit einer Öffnung; ein Stützmittel (2, 3) zur Abstützung des Piezoelements und der seismischen Masse, wobei sich das Stützmittel durch die Öffnung der seismischen Masse erstreckt; ein mit dem Stützmittel verbundenes Gehäusemittel (4) zur Umschließung des Piezoelements und der seismischen Masse; und ein Mittel (10, 11, 12) zum Senden des elektrischen Signals zu einer außerhalb des Gehäuses liegenden Stelle; wobei die seismische Masse einen Schwerpunkt (13) aufweist, der sich außerhalb des Piezoelements auf der zur Öffnung der seismischen Masse weisenden Seite des Piezoelements befindet; dadurch gekennzeichnet, dass die seismische Masse (5, 6) becherförmig ist und das Piezoelement (9) an mindestens drei Seiten umgibt, und dass zwischen der zur Öffnung der seismischen Masse weisenden Seite des Piezoelements und der Öffnung der seismischen Masse kein zusätzliches Piezoelement vorhanden ist.
Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, bei dem die seismische Masse aus zwei Teilen (5, 6) besteht.
Beschleunigungsmesser nach Anspruch 2, bei dem die beiden Teile (5, 6) der seismischen Masse durch Presspassung miteinander verbunden sind.
Beschleunigungsmesser nach Anspruch 2, der zusätzlich ein geformtes Teil (7, 8) aus elastischem Gummi umfasst, das zur Bereitstellung von Vorspannung und elektrischer Isolierung zwischen dem Piezoelement (9) und der seismischen Masse (5, 6) angeordnet ist.
Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, bei dem das Stützmittel (2, 3) glockenförmig ist, so dass es in eine konische Senke in der Messobjektoberfläche passt, um die Kontaktsteifigkeit zu erhöhen, wenn der Beschleunigungsmesser als Hand-Sonde verwendet wird.