DE746045C - Vorrichtung zum Messen von Spitzendruecken - Google Patents

Description

In der Technik und besonders in der Wehrtechnik stößt die Messung kurzzeitiger Druckvorgänge wegen der hohen Anforderungen an eine möglichst trägheitslose Aufzeichnung des Meßvorganges durch ein Meßinstrument auf Schwierigkeiten. Die Druckmessung in Feuerwaffen beschränkt sich daher im allgemeinen auf die Ermittlung des Spitzendruckes mittels Stauchzylinder, aus deren Verkürzung auf den aufgetretenen Spitzendruck geschlossen wird. Für die Ausmessung von Druckfeldern, z. B. Schall- und Knalldruckfeldern, sind Stauchapparate nicht geeignet. Für diesen Zweck können kapazitiv aufgebaute (z.B. Kondensatormikrophone) oder piezoelektrische Druckdosen eingesetzt werden. In vielen Fällen genügt die Kenntnis des in dem Druckfeld auftretenden Höchstdruckes. Einrichtungen zur Bestimmung des Höchstdrukket, sogenannte Spitzendruckmesser, sind bereits bekannt. Da die in folgendem beschriebene Erfindung diese Spitzendruckmesser verwendet, sei ihre Wirkungsweise kurz beschrieben:

Sie verwenden einen Piezoquarz, dem eine Ventilröhre, z. B. eine Diode, parallel geschaltet ist. Die Anode der Diode ist mit der Elektrode des Quarzes verbunden, die beim Druckanstieg eine positive Ladung erhält. Die Kathode ist an die geerdete zweite Elektrode des Quarzes angeschlossen. Beim Druckanstieg gleicht sich die entstehende positive Ladung des Quarzes über die Diode aus, so daß während der ersten Hälfte des Druckvorganges keine elektrische Spannung auf dem Quarz vorhanden ist. In der zweiten Hälfte des Druckvorganges, beim Rückgang des Druckes von seinem Höchstwert, tritt eine negative Aufladung derjenigen Elektrode des Quarzes auf, die beim Druckanstieg positiv geladen war. Diese negative Ladung gleicht sich über die Diode nicht aus, da sie die Entladung in dieser Richtung sperrt. Das Hauptpatent befaßt sich mit einer derartigen Meßmethode, wobei ein Verfahren zur Messung von Spitzendrücken mittels piezoelektrischer Quarze verwendet wird, bei dem die vom Quarz erzeugte Ladung auf einen Kon-

den sator unter Verwendung einer Ventilröhre übertragen wird. Die Erfindung gemäß dem Hauptpatent besteht darin, daß die Ventilröhre parallel zum Quarz geschaltet ist und diejenige Ladung gemessen wird, die «nach Beendigung des Druckvorganges auf einem zum Quarz ebenfalls parallel geschalteten Kondensator bleibt und in ihrer Größe dem Spitzendruck proportional ist. Die Größe

ίο der durch die Ladung bedingten elektrischen Spannung wird mit einem Röhrenvoltmeter gemessen und an einem Zeigerinstrument abgelesen.

Die Ausmessung von Druckfeldern kann in verschiedener Weise erfolgen:

1. Mit Hilfe eines einzigen Druckelementes wird das Druckfeld punktweise ausgemessen. Dieses Verfahren ist sehr zeitraubend und nur für kontinuierliche oder periodische Druckfelder anwendbar.

2. Mittels mehrerer an verschiedenen Stellen des Feldes aufgestellter Druckdosen werden verschiedene Punkte des Feldes gleichzeitig erfaßt. Das Verfahren ist sehr einfach _; und gerade bei einmaligen oder kurzzeitig aufgebauten Feldern anwendbar.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Einrichtung zur Ausübung des Meßverfahrens nach dem Hauptpatent 738 668, und zwar für den besonderen Fall der Ausmessung von einmalig" auftretenden oder kurzzeitig aufgebauten Druck-, Kräfte- oder Beschleunigungsfeldern unter Registrierung ■ "einer Anzahl von Meßwerten. Die Erfindung besteht darin, daß die die Meßwerte liefern- i den Meßkreise durch eine Schaltvorrichtung j unmittelbar nach dem Meßvorgang nacheinander selbsttätig abgetastet und ihre Meßwerte auf ein für alle Meßwerte gemeinsames ; Anzeigegerät übertragen und dort zur An- j zeige gebracht werden.

Der Vorzug einer derartigen Einrichtung ;

liegt in folgendem: .

Zur möglicht genauen Auswertung eines ] Druckfeldes müssen viele Spitzendruckmesser ; in dem Feld verteilt angeordnet werden. Die Ablesung der Instrumentenausschläge der einzelnen im Feld verteilten Geräte würde nicht ; nur zeitraubend sein, sondern auch, wenn sie I in möglichst kurzer Zeit ausgeführt werden \ soll, nicht mit der erforderlichen Sorgfalt er- ^! folgen können, wenn nicht, was vermieden werden sollte, jedem Spitzendruckmesser ein j Ableser zugeordnet würde. Zur Vereinfachung ; der Ablesung und zur Vermeidung von Ab- '. lesefehlern könnten zwar Registriergeräte als _: Anzeigegeräte Verwendung finden. Da jedem ' Spitzendruckmesser jedoch ein Registriergerät zugeordnet werden müßte, würde dies einen zu großen und zu teuren Meßaufbau ergeben. | Diesen Xachteil vermeidet der Erfindungs- !

gegenstand dadurch, daß die die Meßwerte liefernden einzelnen Spitzendruckmesser mit einem einzigen Anzeigegerät nacheinander verbunden werden. Die Notwendigkeit der Bedienung der einzelnen Spitzendruckmesser entfällt, da von einer zentralen Stelle aus alle Geräte selbsttätig an das Anzeigegerät angeschaltet werden.

Weitere zweckmäßige Ausbildungsformen für den Erfindungsgegenstand ergeben sich j nach der Richtung hin, daß die Aufzeichnung '■ jedes Meßwertes eine bestimmte Lage auf dem Anzeigefeld des Registriergerätes hat. ^: Zweckmäßigerweise geschieht eine derartige Verteilung"der Meßwertzeichen an der Registrierstelle des Gerätes, als welches eine Braunsche Röhre vorgesehen wird, durch einen Schaltvorgang, der gleichzeitig mit der Betätigung des die einzelnen Meßkreise abtastenden Schrittschaltwerkes vor sich geht. Tm dies zu erreichen, wird gleichzeitig mit dem Wechsel des Meßkreises durch eine mit dem Schrittschaltwerk gekuppelte weitere Schaltvorrichtung eine abgestufte Gleichspannung an das zweite Plattenpaar der Braunschen Röhre gelegt, so daß die nacheinander erscheinenden Meßwerte seitlich gegeneinander verschoben sichtbar werden, Inter Umständen ist es zweckmäßig, die Meßwerte durch eine Photoeinrichtung, die gleichzeitig mit dem Meßvorgang ausgelöst werden kann, für dauernd festzuhalten.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Einrichtung an Hand eines Ausführungsbei-Spieles schaubildlich wiedergegeben.

Die aus dem Patent 738 668 bekannten Einrichtungen zur Messung von Spitzendruckwerten: Druckquarz 1, Ventilröhre 2 und Widerstände 6 sind in einem gußeisernen pilzkopfähnlichen Körper 11 eingebaut. Dieser Körper 11 wird in folgendem mit Druckdose bezeichnet. Über das zu untersuchende Druckfeld hin sind eine Reihe solcher Druckdosen — beim Darstellungsbeispiel sind deren drei, 11, 21, 31, angenommen — angeordnet. Ein kapazitätsarmes Eingangskabel 12, 22, 32, das außer der Meßleitung die Leitungen für die Heizung der Ventil röhre 2 enthält, führt von jeder Druckdose 11, 21, 31 zu einem Verstärkerkasten 13, an den die Anschlüsse 14, 24, 34 für die Kabel 12, 22, 32 der im Druckfeld verteilten Druckdosen 11, 21, 31 angebracht sind. Der Verstärkerkasten 13 enthält außer einem Verstärker 20 und neben aus dem Patent 738 668 bekannten Speicherkondensatoren 15, 25, 35 als wesentlichsten Teil einen Abtastschalter 16, an dessen Kontakte 17 Zuführungen 18, 28, ^8 von den Speicherkondensatoren 15, 25, 35 hingeführt werden. 12p Ein Tastarm 19 des Abtastschalters 16 ist mit dem Verstärker 20 verbunden, dessen Aus-

gang an das horizontale Plattenpaar 26 einer Braunschen Röhre 23 gelegt ist. Mittels dieses Abtastschalters 16 werden die in den einzelnen Druckdosen 11, 21, 31 erzeugten Spannungen nacheinander über den Verstärker 20 an das horizontale Plattenpaar 26 der nach Art eines Kathodenstrahloszillographen wirkenden Röhre 23 gelegt, wobei die jeweiligen vertikalen Auslenkungen den Spitzendrücken an dem Ort des Druckfeldes entsprechen, an dem die betreffenden Druckdosen 11, 21, 31 aufgestellt sind.

Es ist nun erforderlich, den Spannungsangaben der einzelnen Druckdosen 11, 21, 31 '5 einen festen Platz in waagerechter Richtung auf dem Leuchtschirm der Braunschen Röhre 23 zuzuweisen. Das geschieht in der Weise, daß synchron mit dem Abtastschalter ein wei-■ terer Schalter 27 läuft, der eine stufenweise zo ansteigende Spannung an das vertikale Plattenpaar 29 der Braunschen Röhre 23 legt. Die Kupplung" der beiden Schalter 17 und 27 miteinander ist symbolisch durch eine Welle 30 angedeutet. Die mit dem Abtastschalter 16 synchron schrittweise gesteuerte Horizontalablenkspannung an dem vertikalen Plattenpaar 29 verschiebt die Lage des Leuchtfleckes auf dem Schirm entsprechend dem jeweils abgetasteten Druckmesser 11, 21 oder 31. Es entspricht somit jeder Meßstelle ein vertikaler Strich 33 auf dem Leuchtschirm der Röhre 23, dessen Länge ein Maß für den mit dem zugehörigen Druckelement gemessenen Höchstdruck ist.

Die Registrierung des wie ein Linienspektrum aufgebauten Bildes auf dem Leuchtschirm der Braunschen Röhre 23 erfolgt durch eine Photoeinrichtung, die im Schaubild nicht mit dargestellt ist.

Es ist von besonderer Wichtigkeit, daß die Abtastung der einzelnen Druckdosen erst nach Beendigung des Druckvorganges erfolgt. Zu diesem Zweck sind in dem Anzeigegerät ebenfalls nicht mit dargestellte Verzögerungsrelais eingebaut, die von dem zu messenden Vorgang ausgelöst werden und nach einer beliebig einstellbaren Zeit ansprechen.

Das Ausführungsbeispiel bezog sich auf die Anwendung der Meßeinrichtung auf Druckfelder. Auf einen solchen Verwendungsbereich ist jedoch der grundsätzliche Erfindungsgedanke nicht beschränkt, sondern er läßt sich ebenfalls für die Messung von Kräfte- und Beschleunigungsfeldern benutzen, wenn die Kräfte und Beschleunigungen unter Verwendung von piezoelektrischen Kristallen in entsprechende Ladungen umgesetzt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Ausübung des Meßverfahrens nach Patent 738 668 zwecks Ausmessung von einmalig auftretenden oder kurzzeitig aufgebauten Druck-, Kräfte- oder Beschleunigungsfeldern unter Registrierung einer Anzahl von Meßwerten, dadurch gekennzeichnet, daß die die Meßwerte liefernden Meßkreise (11,12,15; 21, 22, 25; 31, 32, 35) durch eine Schaltvorrichtung (16) unmittelbar nach dem Meßvorgang nacheinander selbsttätig abgetastet und ihre Meßwerte auf ein für alle Meßwerte gemeinsames Anzeigegerät (23) übertragen und dort zur Anzeige gebracht werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung jedes Meßwertes eine bestimmte Lage auf dem Anzeigefeld des Registriergerätes (23) hat, die von der Lage der übrigen Meßwertzeichen (33) abweicht.

3. Einrichtung nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der Meßwertzeichen (33) an der Registrierstelle des Gerätes (23) durch einen Schaltvorgang erfolgt,* der gleichzeitig mit der Betätigung des die einzelnen Meßkreise (11,12,15521,22,25; 31,32,35) abtastenden Schrittschaltwerkes (16) vor sich geht.

4. Einrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Anzeigegerät (23) erscheinenden Meßwerte (33) durch eine gleichzeitig mit dem Meßvorgang ausgelöste Photoeinrichtung aufgenommen werden.·

5. Einrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sichtbarmadiung der nacheinander abgetasteten Meßwerte eine Braunsche Röhre (23) dient.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Wechsel des Meßkreises(ii, · 12,15; 21,22,25; 31,32, 35) durch eine mit dem Schrittschaltwerk (16) gekuppelte weitere Schaltvorrichtung (27) eine abgestufte Gleichspannung an das zweite Plattenpaar (29) der Braunschen Röhre (23) gelegt wird, so daß die nacheinander erscheinenden Meßwerte (33) seitlich gegeneinander verschoben sichtbar werden.

Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren keine Druckschriften in Betracht gezogen worde'n.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen