DE934022C

DE934022C - Auf Druck, Zug und Beschleunigungen ansprechendes Mess- oder Anzeigegeraet

Info

Publication number: DE934022C
Application number: DEA19938D
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr-Ing Burkhardt
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1942-02-07
Filing date: 1942-02-07
Publication date: 1955-10-06

Description

Auf Druck, Zug und Beschleunigungen ansprechendes Meß-oder Anzeigegerät Die Erfindung betrifft ein auf piezoelektrischer Grundlage beruhendes Meßgerät, welches .auf Druck, Zug und Beschleunigungen anspricht. Piezoelektrische Druck- und Beschieunigungsmesser sind an sich bekannt. Ein Vorzug des Gerätes nach der Erfindung besteht darin, daß die Meßgrößen symmetrisch zu dem piezoelektrischen Indikator gewissermaßen von innen zur Einwirkung gebracht werden können, so daß sich die Zug- und Druokkräfte allseitig gleichmäßig auf den Piezokristall verteilen. Dadurch ergibt sich meßtechnisch ein besonders guter Wirkungsgrad.
Zur Anwendung gelangt erfindungsgemäß ein piezoelektrisch wirkender Kristallkörper in Form eines in sich geschlossenen Ringes oder Zylinder-bzw. Polygonmantels, innerhalb dessen ein mit dem Kristallkörper verbundenes, leicht verformbares elastisches Glied vorgesehen ist, über welches die anzuzeigende oder zu messende Größe auf den Piezokristall übertragen wird. Dieses elastische Glied kann beispielsweise aus einem kreuz- oder spinnenförmigen Drahtsystem bestehen. Dieses eignet sich vor allem für einen Kristallkörper in Form eines flachen Ringes. Oder aber das elastische Glied besteht aus einem den Ring oder Hohlraum des Kristallkörpers ausfüllenden homogenen, elastischen Stoff, wie Gummi oder Polyvinylchlorid.
Der Kristallkörper selbst ist aus einer Mehrzahl von Einzelplatten aus Seignettssalz zusammengesetzt, deren Hauptachse im Winkel von 450 zur c- bzw. b-Achse liegt. Im Falle eines Polygonmantels sind es einzelne Rechteckplatten, im Falle eines flachen Ringkörpers trapezförmige Platten, die in geeigneter Weise fest miteinander verbunden sind. Der Kristallkörper ist derart innerhalb eines Gehäuses angeordnet, daß elastische Deformationen, wie sie durch Druck-, Zug- und Beschleunigungskräfte erzeugt werden, unbehindert erfolgen können. Einige zweckmäßige Ausführungsformen sind untenstehend an Hand der Figuren näher erläutert.
Fig. I zeigt einen Kristallkörper in Form eines Polygonmantels mit 6 Kanten. Die einzelnen Platten sind, wie ersichtlich, in bezug auf ihre Hauptachse im Winkel von 450 zur c- und b-Achse des Kristalles geschnitten. Die auftretenden Feldstärken sind bei symmetrischer Kraftübertragung also senkrecht zu den einzelnen Platten gerichtet.
Es wird dabei eine allseitige Kontraktion bzw.
Dilatation des Hohlkörpers hervorgerufen.
Fig. 2 zeigt einen Kristallkörper in Form eines flachen sechseckigen Ringes. Die einzelnen trapezförmigen Platten sind in bezug auf ihre Hauptachse im Winkel von 450 zur c- und b-Achse geschnitten. Die bei Beanspruchung des Kristallkörpers auftretenden Felder sind wiederum senkrecht zu den Platten gerichtet.
Fig. 3 zeigt einen Druckmesser mit einem Kristallkörper I nach Fig. I. Der Hohlkörper ist vollständig ausgefüllt durch eine elastische Masse 2, wie Polyvinylchlorid, welche einen überstehenden Randteil 3 besitzt, der eine elastische Auflage für den oberen Rand des Kristallkörpers I bildet. Eine elastische Platte 4 aus zweckmäßigerweise dem gleichen Material dient zur Unterlage des Kristalles innerhalb des Gehäuses 5. Die ringförmige innere Elektrode 6 ist zwischen die Innenflächen der Platten des Kristallkörpers I und den elastischen Füllkörper 2 geklemmt, während die ebenfalls ringförmige äußere Elektrode 7 zwischen die Außenfläche des Kristallkörpers I und einen auf lihr aufgebrachten elastischen überzug 8 geklemmt ist. Es bedarf daher zur Anbringung der Elektroden keiner Klebemittel. Die Druck- oder Beschleunigungskraft wird von oben auf die Füllmasse 2 zur Einwirkung gebracht, angedeutet durch die Masseg, welche als träge Masse auch zur Übertragung von Beschleunigungen geeignet ist.
Fig. 4 zeigt schließlich ein Meßgerät unter Anwendung eines Kristallkörpers nach Fig. 2, welches insbesondere als Beschleunigungsmesser geeignet ist. Die innere Öffnung des Kristallkörpers I' ist angefüllt mit einer elastischen Füllmasse 2', welche auf einem Vorsprung Io des Gehäuses 5' ruht. Auf der entgegengesetzten Fläche des Füllkörpers 2' ruht die träge Masseg', die durch ein elastisches Polster 4' gegen das Gehäuse abgefedert ist. Die Elektrode 7' steht mit der metallenen Masse 9' in leitender Verbindung und ist isoliert durch die Gehäusewandung nach außen geführt, während bei Wahl eines metallenen Gehäuses die andere-Elektrode 6' mit dem Gehäuse in leitender Verbindung stehen kann.
Man kann die Anordnungen nach Fig. 3 und 4 auch als Dehnungsmesser ausbilden, wenn man auf den Füllkörper flächenhaft einen Dehnungskörper einwirken läßt.
Durch Verbindung eines tief abgestimmten Systems mit dem Gehäuse eines Gerätes etwa nach Fig. 3 einerseits und dem Angriffspunkt an der elastischen Füllmasse, z; B. bei 9, erhält man eine sehr vorteilhafte Einrichtung, mit der die Amplituden von Schwingungen gemessen werden können, deren Frequenz in der Nähe der Resonanzfrequenz des angekoppelten Systems liegt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Auf Druck, Zug und Beschleunigungen ansprechendes Meß- oder Anzeigegerät auf piezoelektrischer Grundlage, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Kristallkörper als in sich geschlossener Ring oder Zylinder- bzw.

Polygonmantel ausgebildet ist und daß innerhalb des Ring- oder Hohlraumes ein mit dem Kristallkörper verbundenes elastisches Glied (2, 2') vorgesehen ist, über welches die anzuzeigende oder zu messende Größe übertragen wird.
2. Meß- oder Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Glied durch einen den Ring- oder Hohlraum des Kristallkörpers völlig ausfüllenden homogenen elastischen Stoff, wie Gummi oder Polyvinylchlorid, gebildet ist.
3. Meß- oder Anzeigegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Füllkörper einen für den Kristallkörper als Anlage dienenden, vorstehenden Randteil (3) aufweist.
4. Meß- oder Anzeigegerät nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der als Zylinder- oder Polygonmantel ausgebildete Kristallkörper auf seiner Außenwand mit einem Überzug aus elastischem Material versehen ist.
5. Meß- oder Anzeigegerät nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung eines hohlkörperförmigen Piezokristalies die Innenelektrode zwischen die Innenflächen der Platten des Piezokristalles und die elastische Füllmasse eingeklemmt ist.
6. Meß- oder Anzeigegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Außenelektrode zwischen den kristallinen Polygonmantel und den elastischen Überzug eingeklemmt ist.
7. Meß- oder Anzeigegerät nach den Ansprüchen I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Gehäuse (5, 5') und der freien Oberfläche des Füllkörpers (2) ein auf gegenüber der Eigenfrequenz des Kristallkörpers tiefe Frequenz abgestimmtes schwingungsfáhiges System geschaltet ist.