DE897019C

DE897019C - Einrichtung zum Messen von Druck und Zug mit einem mechanisch vorgespannten Piezokristall

Info

Publication number: DE897019C
Application number: DEA8958D
Authority: DE
Inventors: Peter-Konrad Dr-Ing Hermann
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1942-07-09
Filing date: 1942-07-09
Publication date: 1953-11-16

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einem mechanisch vorgespannten Piezokristall, mittels welcher Druck- und Zugkräfte auf elektrischem Wege gemessen werden können. Solche Geräte werden insbesondere zur Messung des Druckverlaufes in den Zylindern von Verbrennungsmotoren benutzt Die auf den Piezokristall einwirkenden Drücke wer, den iin Spannungen umgesetzt, welche vorzugsweise einem Oszillographen zugeführt, in diesem zur Darstellung gelangen.
Hierbei zeigt es sich nun, daß infolge äußerer Ei'nflüsse, insbesondere temperaturbedingter Art, die Nullinie nicht eindeutig festliegt. Es ist also erwünscht, bei Ider Darstellung der zeitlichen Druckänderungen auf dem Oszillographen eine Markiennung der richtigen Nullinie zu haben.
Eine solche Markierung wird erfindungsgemäß dadruch verwirklicht, daß ein willkürlich zu betätigendes Glied am Meßgerät vorgesehen ist, mittels dessen das die Meßgröße auf den Piezokristall übertragende Teil zeitweilig von diesem abgehoben werden kiann. Wird dieses Glied bsetätigt, so wird momentan der Kristall entlastet, und die dem sich sofort auf Null einstellenden Druck entsprechende Spannung sinkt auf den Wert Null ab. Erfolgt die Betätigung nur sehr kurzzeitig, so erscheint im Kurvenbild auf dem OszilloogrAPhenschirm eine Unterbrechunhg des Kurvenzuges in Form eines schmalen Streifens, dessen unteres Enlde einen Punkt der Nullinie darstellt.
Mit zwei oder Drei derartigen Unterbrechungen ist also eine eindeutige Lage der tatsächlichen Nulllinie gesichert.
Die Betätigung des Trenngliedes nach der Erfindung kann zweckmäßig mit Hilfe eines elektromagnetisch betätigten Schlagankers erfolgen, welcher auf ainen Stößel schlägt, der mit der Druckplatte starr verbunden ist, die ihrerseits unter der Wirkung des Meßdruckes einseitig dem Kristall anliegt. Zur Erhöhung der Zubverlässigkeit der auf diese Weise markierten Nullinie kann man Zweckmäßig dafür Sorge tragen, daß während der jeweiligen Abtrennung des Kristalls von dem Druck übertragenden, Element der Kristall selbst kurzgeschlossen wlindi Es wird so verhindert, daß Restladungen oder Fremdladungen auf dem Kristall das Meßresultat beeinflussen.
Im folgenden ist das Wesen der Erfindung lan Hand eines Ausführungsbeispiels näher erlätert.
Fig. 1 zeigt im Teilschnitt eine Einrichtung zum messen des Drckverlaufes in dem Zylinder eines Verbrennungsmotons, welche etwa die Form einer Zündkerze besitzt und wie diese in den Zylinder eingeschraubt werden kann. Im Innern des zylindrischen Gehäuses 1 ist der piezoelektrisch wirksame Kristall 2 angeordnet. Die Halterung desselben erfolgt über einen Ring 3, welcher mit dem Joch eines Elektromagneten 4, <das selbst fest mit dem Gehäuse verbunden ist, verschraubt ist. Um den Kristall gegen Lockerung und Herausfallen zu schützen, liist außerdem eine Membran 5 vorgesehen, die an ihrem unteren Ende mit der teilgentlichen flächenhaften Meßmembran 6 starr verbunden ist. An dieser Meßmembran ist ein Stoßel 7 befestigt, der, durch eine z3entrale Bohrung im Kristallkörper hindurchgeführt, in das Innere der Spule des Elketromagneten 4 hineinragt. Gegenüber dem Ende des Stoßels 7 ist mit geningem Abstand der Schlaganker 8 angeordnet, so daß dessen unteres Ende ebenfalls in das Spuleninnere hineinragt, während sich das äußere, mit einem Quertiel versehene Ende 9 Des Ankers außerhalb des Magnetjoches befindet. Dieser Schlaganker steht unter der Wirkung einer Zugfeder 10, gegen deren Wirkung er bei Stromdurchfluß durch die Magnetspule schlagartig angezogen wird. Die eine Elektrode des Kristalls 2 ist hoch isoliert durch den mittleren Hals 1 1 des Meßgerätes an dem zum Anschluß an den Verstärker dienenden Stift I2 angeschlossen, Im übrigen ist die Schaltung des Piezokristalls die bei derartigen Druckmeßgeräten übliche. Bei einem kurzen Stromstoß durch die Spule des Magneten 4 schlägt der Anker 9 gegen den Stößel 7, so Idaß die Meßmernbran 6 kurz von der unteren Fläche des - Kristallkörpers abgehoben wird, sich darauf aber sogleich wieder an ihn anlegt.
In Fig. 2 ist eine Kurve dargestellt, welche beispielsweise den Druckverlauf in einem Zylinder wiedergeben möge. An den Stellen a, b und c ist durch Betätigung des Schlagankers kurzaeitig die MEßmembrean von Kristall abgehoben ; worden. Infolge der Druckentlastung des Kri'stalls ist jeweils die Meßspannung auf den Weit Null abgesunken, und die die drei Punkte a, b und c verbindends Gerade stellt die wirkliche Nullinie für die Druck-Zeit-Kurve dar.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : I. Einrichtung zum Messen von Druck und Zug mit einem mechanisch vorgespannten Piezokristall, dadurch gekennzeichnet, daß ein willürlich zu betätigendes Glied zum zeitweiligen Abtrennen des die Meßgröße auf den Piezokristall übertragenden Teiles vom Kristall vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennglied unter der Wirkung eines elektromagnetisch betätigten schlagankers steht.
3. Einrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, <daß das Trenngiied so ausgebildet ist, daß Während der Abtrennung des Pizoekristalls dieser kurzgeschlossen wird.