DE872280C - Piezoelectric measuring device - Google Patents

Piezoelectric measuring device

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Publication number
DE872280C
DE872280C DEST2385D DEST002385D DE872280C DE 872280 C DE872280 C DE 872280C DE ST2385 D DEST2385 D DE ST2385D DE ST002385 D DEST002385 D DE ST002385D DE 872280 C DE872280 C DE 872280C
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DE
Germany
Prior art keywords
crystal
frequency
piezoelectric
measuring device
measuring
Prior art date
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Expired
Application number
DEST2385D
Other languages
German (de)
Inventor
Guenther Dr Loeser
Alfred Dr Zobel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Steeg & Reuter Dr GmbH
Original Assignee
Steeg & Reuter Dr GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Steeg & Reuter Dr GmbH filed Critical Steeg & Reuter Dr GmbH
Priority to DEST2385D priority Critical patent/DE872280C/en
Application granted granted Critical
Publication of DE872280C publication Critical patent/DE872280C/en
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/09Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by piezoelectric pick-up

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

Piezoelektrische Meßeinrichtung Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Meßeinrichtung für Meßgrößen, die als kleine Längenänderungen erfaßbar sind, insbesondere zur Beschleunigungsmessung.Piezoelectric measuring device The invention relates to a piezoelectric Measuring device for measured variables that can be detected as small changes in length, in particular for acceleration measurement.

Bei einem bekannten piezoelektrischen Beschleunigungsmesser ist eine träge Masse von erheblichem Gewicht nachgiebig an einem Tragblock aufgehängt und übt einen unmittelbaren Druck auf eine Quarzsäule aus. Der Druck unterliegt den Änderungen der Meßgröße und löst dadurch an dem Quarz Wechselladungen aus, welche über einen Verstärker durch einen Oszillographen oder eine ähnliche Anzeigeeinrichtung zur Anzeigung gebracht werden. Ein Meßgerät dieser Art ist wegen der schweren trägen Masse nur beschränkt verwendbar und erfordert eine leitende Verbindung mit dem Anzeigegerät. Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine piezoelektrische Meßeinrichtung zu schaffen, welche von diesen Beschränkungen frei ist. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Meßgröße auf die bewegliche Elektrode eines piezoelektrischen Schwingkristalls zur Einwirkung gebracht und die Frequenz änderung, welche durch die dadurch bedingte Lageänderung dieser Elektrode ausgelöst wird, als Maß für die zu messende Größe ausgewertet wird. In a known piezoelectric accelerometer, there is one inert mass of considerable weight hung resiliently on a support block and puts an immediate pressure on a quartz column. The pressure is subject to the Changes in the measured variable and thereby triggers alternating charges on the quartz, which via an amplifier through an oscilloscope or similar display device be brought to the display. A measuring device of this type is sluggish because of its heavy weight Ground can only be used to a limited extent and requires a conductive connection to the display device. The invention now has the task of creating a piezoelectric measuring device, which is free from these restrictions. According to the invention this is achieved by that the measured variable on the movable electrode of a piezoelectric oscillating crystal brought into effect and the frequency change, which is caused by the Change in position of this electrode is triggered as a measure of the size to be measured is evaluated.

Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung wird also der reziproke Effekt ausgewertet, welcher darin besteht, daß ein in ein elektrisches Wechselfeld gebrachter piezoelektrischer - Kristall zu Schwingungen angeregt wird. Im Falle der Ubereinstimmung der mechanischen Eigenfrequenz des Kristalls und der Frequenz der erregenden elektrischen Wechselspannung entsteht Resonanz. Wird nun bei einem solchen Schwingkristallsystem der Abstand der Elektroden von dem Schwingkristall verändert, so wird: damit auch die Resonanzfrequenz bekanntlich verlagert. Diese Frequenzänderung kann für Beschleuniguligsmessungen erfindungsgemäß dadurch herbeigeführt werden, daß die bewegliche Elektrode durch eine gewichtsbelastete Membran gebildet wird, welche bei Geschwindigkeitsänderungen des Schwingkristallsystems, welches dann an der zu untersuchenden Bewegung teilnehmen muß, ihren Abstand von dem Schwingkristall ändert. In the device according to the invention, the reciprocal effect is thus achieved evaluated, which consists in the fact that an alternating electric field brought piezoelectric - crystal is excited to vibrate. In case of agreement the mechanical natural frequency of the crystal and the frequency of the exciting electrical AC voltage creates resonance. Is now with such a vibrating crystal system If the distance between the electrodes and the oscillating crystal is changed, so is: thus also the resonance frequency is known to be shifted. This frequency change can be used for acceleration measurements be brought about according to the invention in that the movable electrode by a weight-loaded membrane is formed, which in response to changes in speed of the oscillating crystal system, which then participate in the movement to be examined must change their distance from the oscillating crystal.

Diese Frequenzänderung kann man nun dadurch weiter auswerten, daß man dem Meßkristallsystem einen zweiten kristallgesteuerten Oszillator zuordnet, dessen Frequenz in der Kähe der Ruhefrequenz des Meßkristalls liegt. Aus der Oszillatorfrequenz und der MeBkristallfrequenz entsteht nun eine Überlagerung, deren Differenzfrequenz man leicht zur Anzeige bringen kann. Dies kann dadurch geschehen, daß man das Meßkristallsystem und den Oszillatorkreis an ein besonderes Mischgerät anschließt, das ein Anzeigegerät für die Differenzfrequenz betreibt. Man kann aber auch sich eines Empfangsgerätes bedienen, welches auf das Meßkristallsystem und den Oszillatorkreis abgestimmt ist.This change in frequency can now be further evaluated in that a second crystal-controlled oscillator is assigned to the measuring crystal system, the frequency of which is close to the resting frequency of the measuring crystal. From the oscillator frequency and the measuring crystal frequency is now superimposed, its difference frequency can be easily brought to the display. This can be done by using the measuring crystal system and connects the oscillator circuit to a special mixer which is a display device operates for the difference frequency. But you can also get a receiving device use which is matched to the measuring crystal system and the oscillator circuit.

Des weiteren können aber auch gemäß der Erfindung das Meßkriistalllsystem und der Oszillator zur Modulation eines Senders herangezogen werden, der selbsterregt oder kristallgesteuert arbeiten kann. Furthermore, the measuring crystal system can also be used according to the invention and the oscillator can be used to modulate a transmitter that is self-excited or can work crystal controlled.

Die Ausstrahlungen dieses Senders können dann an einem beliebigen Ort empfangen werden.The broadcasts of this station can then be sent to any Place to be received.

Der Meßort und die Stelle der Anzeige können also praktisch beliebig weit voneinander entfernt sein, ohne daß zwischen beiden Stellen eine leitende Verbindung zu bestehen braucht. Die bei Beschleunigungsmessungen mit der als Elektrode dienenden Membran zu koppelnde Masse ist verhältnismäßig gering. The measuring location and the position of the display can be practically arbitrary be far apart without a conductive connection between the two points needs to exist. The ones used as an electrode for acceleration measurements The mass to be coupled to the membrane is relatively small.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: I. Piezoelektrische Meßeinrichtung für Meßgrößen, die als kleine Längenänderungen erfaßbar sind, insbesondere zur Beschleunigungsmessung, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgröße auf die bewegliche Elektrode eines piezoelektrischen Schwingkristalls zur Einwirkung gebracht und die durch die dadurch beld,ingteLageändeDungtdiesersElektrode ausgellöste Frequenzänderung als Maß für die zu messende Größe ausgewertet wird. PATENT CLAIMS: I. Piezoelectric measuring device for measured variables, which can be detected as small changes in length, especially for acceleration measurement, characterized in that the measured variable is applied to the movable electrode of a piezoelectric The vibrating crystal is brought into action and the resultant position changes this electrode triggered frequency change is evaluated as a measure for the variable to be measured. 2. Piezoelektrische Meßeinrichtung nach Anaspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bebewegliche Elektrode für Beschleunigungsmessungen durch eine gewichtsbelastete Membran gebildet ist, welche bei Geschwindigkeitsänderungen des der zu untersuchenden Bewegung unterworfenen Schwingkristallsystems ihren Abstand von dem Schwingkristall und dadurch die Frequenz der Kristallschwingung ändert. 2. Piezoelectric measuring device according to claim 1, characterized in that that the movable electrode for acceleration measurements by a weight-loaded Membrane is formed, which changes in speed of the to be examined Movement subject oscillating crystal system their distance from the oscillating crystal and thereby changes the frequency of the crystal oscillation. 3. Piezoelektrische Meßeinrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem - Meßkristallsystem ein zweiter kristallgesteuerter Oszillator zugeordnet ist, dessen Frequenz in der Nähe der Ruhefrequenz des Meßkristalls liegt. 3. Piezoelectric measuring device according to claim I or 2, characterized characterized in that the - measuring crystal system has a second crystal-controlled oscillator is assigned, the frequency of which is close to the rest frequency of the measuring crystal. 4. Piezoelektrische Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßkristallsystem und der Oszillatorkreis über ein Mischgerät oder ein Empfangsgerät auf ein Anzeigegenät arbeiten. 4. Piezoelectric measuring device according to claim 3, characterized in that that the measuring crystal system and the oscillator circuit via a mixing device or a receiving device work on a display device. 5. Piezoelektrische Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Meßkristallsystem und dem Oszillator erhaltene Überlagerungsfrequenz zur Modulation eines Senders, der selbsterregt oder kristallgesteuert arbeitet, dient. 5. Piezoelectric measuring device according to claim 3, characterized in that that the superposition frequency obtained from the measuring crystal system and the oscillator for modulating a transmitter that works self-excited or crystal-controlled, serves.
DEST2385D 1942-07-18 1942-07-18 Piezoelectric measuring device Expired DE872280C (en)

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DEST2385D DE872280C (en) 1942-07-18 1942-07-18 Piezoelectric measuring device

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DE (1) DE872280C (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1184402B (en) * 1958-06-04 1964-12-31 Borg Warner Electric control device
DE1272428B (en) * 1960-07-21 1968-07-11 Ibm Method and device for regulating the vapor deposition of a coating on a carrier material
FR2389895A1 (en) * 1975-08-08 1978-12-01 Minnesota Mining & Mfg

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