SE437571B - Kondensator innefattande minst tva genom ett elastiskt dielektrikum av gummi och/eller plast atskilda elektroder for metning av pa den ena elektroden verkande krafter - Google Patents

Description

j7soo4sa-4 2 tryckdeformeringskurvan för ett högelastiskt dielektrikum, varvid speciellt den sista delen av återgàngen sker under en förhållandevis lång tidsperiod, varför noggrannheten av en mätning av snabbt efter varandra följande krafter avtager med ökande frekvens. Snabbt efter varandra följande, till sin storlek ungefär lika stora kraftpulser observeras endast i form av en genom en statisk belastning förorsakad, proportionerlig kapacitansändring. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en inledningsvis nämnd kondensator för mätning av krafter utan de nämnda nackdelarna avseende tvärtöjningsmöjligheten och en approximativ linjärisering av den av förhållandet mellan det på kondensatorn pålagda trycket och deformeringen beroende tryckdeformeringskurvan för optimering av mät- noggrannheten icke endast med avseende på bestämningen av det verkande tryckets maximivärde utan särskilt för exakt bestämning av det totala .kraftförloppet liksom ett speciellt dynamiskt förhållande i kondensa- torn, som under en tidsperiod av millisekunder tydligt kan särskilja efter varandra på mätelektroden verkande krafter. _ Detta ernäs enligt uppfinningen genom att åtminstone mät- elektroden är avsevärt större än den yta, mot vilken kraften verkar, och uppvisar en sådan flexibilitet, att en intryckning inträder i huvudsak endast vid det ställe, där kraften verkar, och att di- elektriket uppvisar ett eller företrädesvis flera hâlrum, i vilket eller vilka råder ett jämfört med det yttre atmosfärstrycket ringa tryck. gGenom förkomprimering av dielektriket elimineras den olinjära delen av tryckdeformeringskurvan till största delen, varför kondensa- torns dynamiska förhållande höjes avsevärt och varje möjlighet till uppträdande av eftersvängningar,_vilka påverkar mätresultatets nog- grannhet, förhindras. d t Hålrummen möjliggör vid deformering lika stor tvärtöjning i di- elektrikets centrum som vid kantzonerna, varigenom över hela området av dielektriket ett homogent deformationsmotstånd och därmed inom hela mätytområdet reproducerbara resultat kan erhållas.

Den större tvärtöjningsmöjligheten leder även till en ökning av dielektrikets kompressibilitet, så att mätomrâdet och därmed käns- ligheten kan ökas. ' Genom undertrycket i hålrummen åstadkommas på grund av det större yttertrycket en förkomprimering av dielektriket i obelastat tillstånd, varigenom början av mätomràdet, det s.k. nollpunktsläget, flyttas från det relativt olinjära begynnelseomràdet från ca 0,5 dar/amg till ett linjärt område. 7800488-4 3 Dessutom kan genom undertrycket emellertid även det övriga om- rådet av deformeringskurvan påverkas positivt så till vida som det vid en fortsatt deformering allt större blivande, genom gaskomprime- ringen i hålrummen förorsakade motståndet elimineras.

Ett fördelaktigt område för undertryoket i hålrummen ligger företrädesvis under ca 0,8 bar, varvid med tilltagande undertryck e det genom förskjutning av nollpunktsläget eliminerade begynnelseområ- det av tryckdeformeringskurvan blir större samtidigt som det dyna- miska förhållandet optimeras. Förbindes det mellan hålrummen befint- liga materialet av dielektriket med den mot hålrummen vända elektrod- ytan medelst ett klister utan lättflyktiga beståndsdelar, garanteras även för en längre användningsperiod att hålrumsundertrycket förblir konstant och icke minskar något genom förångning av lâgkokande be- ståndsdelar. Klistringen av elektroderna är av betydelse särskilt för minskning av hysteresen, eftersom denna är huvudorsaken till den i dielektrikets tvärsnitt uppträdande, utpräglat parabelformiga kraft- profilen, varvid i klistringsområdet skjuvkrafterna är approximativt noll och ökar allt mer mot mitten. Skjuvkraftsmaximet i mitten verkar genast efter bortfall av deformeringsbelastningen som en i motsatt riktning verkande fjäder, varvid under återgången endast intermoleky- lär friktion har någon verkan. Varje friktion mellan elektrod och det mellan hålrummen befintliga materialet av dielektriket, vilken friktion ökar hysteresen, uteslutes genom förbindningen.' Genom en optimal förbindning mellan det mellan hålrummen befint- liga materialet av dielektriket och elektroden kan stålelektrodens höga elasticitet utnyttjas så till vida som den i det elastiska områ- det deformerade elektroden genom den s.k. membraneffekten rycker med sig det deformerade dielektrikummaterialet vid återgången- till följd av den betydligt kortare återgàngstiden, varigenom hysteresen kan minskas i avsevärd grad. ' Det är speciellt fördelaktigt såväl med hänsyn till den nödvän- diga jämnheten hos klisterskikten som även med hänsyn till genomföran- det av klistringen att använda en dubbelsidigt verkande klisterfolie.

Vid användning av gummi som det mellan hålrummen befintliga materialet av dielektriket är det vidare fördelaktigt att åstadkomma förbindningen med elektroderna genom vulkanisering, varvid problemet med jämna klisterskikt bortfaller i sin helhet. Vidare erhålles en tydlig linjärisering av deformeringskurvan i belastningsmaximiområdet, där man erhåller en krökning vid användning av ett klister genom dess flytning. 78ÜÛ488~ê 4 Ett fördelaktigt kännetecken hos uppfinningen som sammankoppla; den genom hålrumsundertrycket ernådda fördelen med fördelen med undan- röjandet av det pà den övre elektroden verksamma övertrycket, består i att de båda elektroderna är förbundna med varandra medelst i hålrum- men, vilka går vinkelrätt mot elektroderna, anordnade, under dragspän- ning stående strängar av elektriskt isolerande material. Strängarna måste uppvisa mycket liten elasticitet och hög flexibilitet såsom exempelvis glaskordgarn eller polyimidfibrer.

På detta sätt kan liksom vid användningen av ett hålrumsunder- tryck en förkomprimering av dielektriket åstadkommas i obelastat till- stånd genom att längden på de mellan elektroderna anordnade, sträckta strängarna i motsvarighet till den önskade förkomprimeringen är korta- re än tjockleken av det elastiska dielektriket i obelastat tillstànd.

Fördelen består däri att, då undertryck råder i hålrummen, det på den övre elektroden verksamma övertrycket, vilket hindrar återgången, bort- faller, så att hysteresen kan reduceras till ett försumbart minimum av några procent. Genom motsvarande höjning av strängarnas böjstyv- het kan dessutom återgången underlättas genom deras fjäderverkan i böjt tillstånd, varvid deformeringen av dielektriket och böjningen av strängarna ökas med ett motsvarande värde.

Av särskild betydelse för storleken av dielektrikets deforme-_ ring och därmed även för erhållande av ett exakt mätresultat är för- hållandet mellan dielektrikets i beröring med elektroderna stående yta och hålrummens mantelyta. Detta förhållande, dvs. den s.k. form- faktorn, måste särskilt vid användning inom biomekanikområdet, där dielektrikets deformation är ringa, uppgå till ca 0,2-0,7, företrädes- vis ca 0,5-0,5. En formfaktor överstigande 0,7 skulle betyda att de- formeringsvägen och därmed mätområdet är mycket liten, varigenom även mätresultatets noggrannhet påverkas negativt. Dessutom är det mycket svårt att åstadkomma en linjärisering av deformeringskurvan.

Ett överskridande av den undre gränsen av ca 0,3 skulle leda till att mätområdet förstorades ytterligare. Förhållandet mellan livhöjd och livbredd hos de mellan hålrummen befintliga liven skulle emellertid bli så ogynnsamt att knäckningar och därmed oregelbunden- heter skulle kunna erhållas hos tryckdeformeringskurvan vid deforme- ring. Det är därför fördelaktigt om den lilla livbredden mellan två hålrum är ungefär lika med livhöjden. g Ett ytterligare, fördelaktigt särdrag hos uppfinningen hänför sig till minskningen av de i dielektriket vid deformering uppträdande tvärtöjningskrafterna och består däri att det mellan hålrummen befint-_ 7800488-4 5 liga materialet av dielektriket uppvisar cellstruktur. Detta har tili följd att förutom hàlrummen låter sig de företrädesvis öppna cellerna ävenledes kontrolleras, varför deformeringsvägen kan ökas avsevärt vid oförändrad formfaktor.

Genom konvex välvning av hålrummens cylindermantelyta låter sig de särskilt i mantelytans omedelbara deformeringsområde uppträdande _skjuv- och dragspänningarna reduceras, varigenom tryckdeformeringskur- van låter sig linjäriseras särskilt i slutområdet.

Den studselasticitet hos det mellan hålrummen befintliga di- elektrikummaterialet av mer än ca 70%, företrädesvis mer än ca 80% (uppmätt enligt DIN 53.512 från juli 1976) är absolut nödvändig sär- skilt för minimeringen av hysteresen. Likaså är en enligt DIN 53.517 från januari 1972 uppmätt, kvarstående tryckdeformering av mindre än ca 5%, företrädesvis mindre än ca 3%, fördelaktig särskilt för ringa utmaning av dieiektriket . ' Den genom den speciella formgivningen av dielektriket ernàbara optimeringen av mätnoggrannheten kan påverkas ogynnsamt genom använd- ning av ett olämpligt elektrodmaterial. Av denna anledning bör sär- skilt vid relativt ringa tryck mätelektroden, vilken utsättes för den kraft, som skall mätas, bestå av högelestiskt stål med en sträckgräns av mer än ca 900 N/mm2 och en tjocklek av mellan ca 0,l och 0,8 mm.

Därigenom kan genom den flexibilitetshöjande, ringa tjockleken, vil- ken tillsammans med den ringa massan förkortar återgångstiden, en kvarstående deformering undvikas till följd av den höga sträckgränsen.

Den mycket korta återgàngstiden hos högelastiskt stål bidrar liksom den redan nämnda membraneffekten till en reducering av hysteresen.

Genom att utforma elektroderna gallerformade minskas deras an- liggningsyta högst avsevärt, varför en ändring av det inbördes avstån- det mellan elektroderna ger ett mindre motstånd genom det mellan hål- rummen befintliga dielektrikummaterialet dvs. känsligheten kan höjas väsentligt.

Särskilt vid böjning av kondensatorn enligt uppfinningen för mätning av på ett krökt plan verkande krafter är det fördelaktigt att utforma kondensatorn vågformad i tvärsnittet.

För minskning av det inbördes avståndet mellan de båda elektro- derna_kan dessa uppvisa in i dielektriket inskjutande profileringar, varigenom tjockare dielektrika kan användas för att öka mätområdet utan att man därför får finna sig i en ofördelaktig, minimal kapaci- tansändring. 0 Eventuellt kan elektroderna bestå av elektriskt ledande gummi eller plast, så att såväl elektroderna som även dielektriket är nästan 78Û0488-4 6 identiska vad beträffar deras kemiska och framför allt mekaniska egen» skaper och ytor med bättre passning låter sig formas utan svårigheter.

Förbindningen mellan elektrod och dielektrikum är homogen och åstad- kommes utan hjälp av klister, varför det särskilt vid belastningsmaxi- met uppträdande problemet med klisterflytningen därigenom elimineras. Åtminstone en av elektroderna kan i motsvarighet till en ytter- ligare, fördelaktig utföringsform av uppfinningen för optimering av tryckdeformeringen och den till denna hörande kapacitansändringen uppvisa hål i området för det mellan hålrummen befintliga dielektrikum- materialet, vilka hål åstadkommer en ytterligare expansionsmöjlighet för dielektrikummaterialet. _ En elektrisk avskärmning av kondensatorn mot störningar under undvikande av en påverkan av den genom användningen av hàlrum, under- tryck och dylikt ernådda linjäriteten hos tryckdeformeringskurvan kan åstadkommas genom att man ledande förbinder en metallfolie, som omger referenselektroden, med mätelektroden.

En fördelaktig kondensator för mätning och lokalisering av tryck, som verkar på en relativt liten yta av en relativt stor mätyta består däri att åtminstone den ena elektroden är uppdelad i flera, från varandra skilda elektrodplattor, varvid kraftförloppet kan loka- liseras exakt genom separat detektering av kapacitansändringen hos de enskilda kondensatorerna i ett koordinatsystem. Om båda elektroderna består av separata delelektroder kan skjuvkrafter mätas i motsvarighet till graden av den inbördes förskjutningen i elektrodriktningen.

Vid användning av hålrum är det fördelaktigt om dessa är luft- tätt skilda från varandra, varigenom gasen i hålrummen intill det de- formerade stället av mätelektroden icke tränger in i de övriga hål- rummen och där genom tryckhöjning ökar elektrodavståndet och försämrar mätresultatet.

Förfaranden för mätning av inom en förutbestämd yta slumpvis uppträdande krafter utnyttjas bland annat för mätning av axellaster, fordonsfrekvensen på vägar, ett rörelseförlopps kraftverkan och dylikt.

Medan i förstnämnda användningsfall endast deformeringsmaximet, vilket motsvarar fordonets vikt respektive axeltrycket, är av intresse, räknas vid frekvensmätningen endast en genom belastningen av kondensatorn alst rad puls. Vid samfliga mätningar är det nödvändigt att utgångsläget, det s.k. nollpunktsläget, genast föreligger efter bortfall av den verksamma kraftkomponenten för att man även skall kunna mäta en efter den första kraftkomponenten omedelbart följande, mindre kraftkompo- nent. Kända kraftmätanordningar, vid vilka en absolut styv mätplatta är lagrad i sina hörnpunkter på kvartskristaller i form av enwstyv 780Û488-4 7 bryggkonstruktion och där på mätplattan verkande krafter mätes i be- roende av den.piezoelektriska effekten, dimensioneras av denna anled- ning med förhållandevis liten mätyta, varigenom på ena sidan mätplat- tans tröghet, som påverkar mätförloppens dynamik, saknar betydelse för den ovan nämnda mätningen av maximivärden vid ett för detta ända- mål accepterbart mätfel av några procent och à andra sidan även de efter avlastning av mätplattan uppträdande eftersvängningarna är kontrollerbara och utan särskilt inflytande på mätresultatet.

Konsekvenserna av mätytans små dimensioner visar sig särskilt inom områdena idrottsteknik, biomekanik, ortopedi, ergonomi etc. i den förutbestämda begränsningen i rummet av det rörelseförlopp, som skall kontrolleras, och den därav resulterande avvikelsen från det naturliga rörelseförloppet. å Ändamålet med förfarandet för mätning av inom en förutbestämd -yta slumpvis uppträdande krafter är att tillåta rörelseförlopp utan begränsningar i tid och rum med avseende på mätmetoden och åstadkomma en hög mätkänslighet liksom ett stort mätområde för exakt mätning av de på kondensatorn verkande kraftkcmponenterna samt ett speciellt, dynamiskt mätförfarande.

Enligt uppfinningen åstadkommas detta genom att man låter kraf- terna verka_på en mot den förutbestämda ytan svarande mätelektrod hos en kondensator, som innefattar ett högelastiskt dielektrikum, och att man registrerar tidsförloppet för den mot kraftverkan svarande kapaci- tansändringen hos kondensatorn.

Genom användande av ett högelastiskt dielektrikum erhålles ett över hela mätytan likformigt underlag för mätplattan dvs. mätelektro- den, varför utan hänsyn till en hög styvhet hos mätelektroden denna kan utformas med mindre tvärsnitt och i motsvarande grad med större yta vid oförändrad massa. å Genom den exakta registreringen av det mot det totala, på kon- densatorn verkande kraftpulsförloppet svarande kraft-tidsförhållandet i form av kapacitansändringen över tidsperioden låter sig diagnosun- dersökningar jämte terapikontroller utföras vid motoriska skador, un- dersökningar beträffande ett optimalt utformande av en arbetsplats genom individuellt anpassade arbetsbetingelser och dylikt, varvid man till följd av den höga mätkänsligheten, ett stort mätomràde från några g/omg till 70 kg/cm2 och ett relativt ringa mätfel av några procent kan skilja redan mellan obetydliga ändringar i flera kraftkom- ponenters intensitet.

Den i jämförelse med den totala kondensatorytan ringa deforme- ringsytan, som är ca två till tre gånger större än kraftanliggnings- Å!Fæy2¿æ? 57800488-*4 8 ytan, föranleder till följd av motsvarande ringa elektrodmassa en snabb återställning av det deformerade området till nollpunktsläget, cvarför kraftkomponenter, som ändrar sig snabbt, tydligt framträder och ett rörelseförlopp låter sig analyseras exakt genom att den mot kondensatorns deformering svarande kapacitansändríngen detekteras och registreras i form av ett kraft-tidsförhållande, som karakteriserar rörelseförloppet. e D Den partiella deformeringen av kondensatorn med de därav följan- de fördelarna gör mätförfarandet enligt uppfinningen oberoende av mät- ytans storlek, varigenom samtliga begränsningar av tidsmässig, rums- mässig och psykologisk natur som påverkar mätresultatet, elimineras.

I motsvarighet till förfarandet enligt uppfinningen kan exempel- vis vid ett längdhopp det totala kraftförloppet mätas och analyseras från början av anloppet till avstampet om anloppet sker pà en motsva- rande lång kondensator. a D För utvärderingen av det exakta kraftförloppet är en hög käns- lighet av stor betydelse, vilken känslighet ernàs i enlighet med för- farandet enligt uppfinningen genom det av den partiella deformeringen resulterande, ringa deformeringsmotståndet hos det högelastiska di- elektriket.

Uppfinningen beskrivas närmare nedan under hänvisning till bi- fogade ritning, pà vilken fig. 1, 2, 4, 5 och 18 visar var sin perspek- tivvy över en kondensator enligt uppfinningen, fig. 3, 7, 8 och 17 visar var sitt tvärsnitt genom kondensatorn, fig. 6 visar en planvy över ett dielektrikum, fig. 9-14 visar var sin tryckdeformeringskurva för en elastisk provkropp, fig. 15 visar en fördelaktig, elektronisk mätanordning för registrering av de mot kapacitansändringen analoga signalerna och fig. 16 visar kraftförloppet för en boll.

Det på över- och undersidan av elektroderna 2 och 3 täckta di- elektriket 4 uppvisar i enlighet med en föredragen utföringsform cy- linderformiga hålrum 5, vilka leder till en minskning av formfaktorn och därmed till en ökning av dielektrikets 4 kompressibilitet. Detta resulterar icke endast i en ökning av mätomradet utan även i en vitt- gående linjärisering av tryckdeformeringskurvan. Särskilt början av denna tryckdeformeringskurva låter sig ytterligare linjäriseras exem- pelvis genom delvis evakuering av det i de gastätt avtätade hålrummen befintliga, gasformiga mediet. Det därvid uppträdande undertrycket ligger företrädesvis mellan ca 0,5 och ca 0,7 bar. Genom undertrycket åstadkommes en förkomprimering av dielektriket 4 i ett belastat till- stånd för elektroderna 2 och 5, så att det med avseende på kraft-de- 7800488-4 9 formeringsförhàllandets linjäritet särskilt kritiska begynnelseområ- det av tryckdeformeringskurvan överhuvudtaget icke ingår i resultatet, varför en exakt, dynamisk kraftmätning kan genomföras.

En annan möjlighet att förkomprimera dielektriket 4 i obelastat kondensatortillstànd gives medelst den i fig. 7 visade hopkopplingen av de båda elektroderna 2 och 3 medelst elektriskt isolerande, ytterst hög draghållfasthet och ringa böjhållfasthet uppvisande strängar 7, vilka i sträckt tillstånd håller de båda elektroderna 2 och 3 på ett avstånd från varandra, vilket avstånd är mindre än dielektrikets tjock- lek i okomprimerat tillstànd i proportion till den önskade, av såväl materialet i dielektriket som även den önskade noggrannheten hos mät- resultatet i området av relativt ringa tryck beroende förkomprimeringen.

För att undvika en förfalskning av det eftersträvade, exakta mätresul- tatet får strängarnas 7 motstånd mot en nedböjning endast vara försum- bart högt.

Den högra delen av fig. 7 visar ett kondensatortvärsnitt i me- delst kraften F komprimerat tillstànd, varvid strängarnas 7 tvärsnitt för obehindrad böjning maste vara mindre än hålrumstvärsnittet.

En ytterligare möjlighet att förkomprimera dielektriket gives genom den i fig. 17 visade användningen av en elektrisk oledande ram 25, som är fast förbunden med referenselektroden 3 och vars höjd H är mindre än kondensatorns l tjocklek i obelastat tillstånd. .

För att vid olika högt belägna uppställningsplatser för konden satorn enligt uppfinningen icke förfalska mätresultatet genom ett oli- ka högt lufttryck kan en från mätytan skild kondensator integreras på sådant sätt i kretsanordningen att lufttrycksändringar automatiskt kompenseras. " De i fig. 2 och 3 visade, olika möjligheterna att utforma tvär- snittet av såväl de genom dielektriket gående hálrummen 5a som även det totala kondensatortvärsnittet (fig. 5) är såväl material- som an- vändningsberoende.

Anordnandet av hàlrummen parallellt (fig. 2) med elektroderna 2 och 5 är exempelvis fördelaktigt vid mätning av maximivärden, medan mot elektroderna vinkelrätt gående hàlrum är lämpligare för observa- tion av det totala kraft-tidsförhàllandet liksom för förkomprimering ”av dielektriket.

En hög flexibilitet hos kondensatorn vid minsta möjliga skjuv- krafter i förbindelseområdet mellan elektroder och dielektrikum ernás genom det i fig. 4 visade, gallerformiga utförandet av elektroderna 2 och 5. Till följd av elektrodernas ringa anliggningsvta erhålles ßoofi; de» 7800488-4 10 dessutom en minskning av deformeringsmotståndet i dielektriket och därmed en höjning av känsligheten. För att skydda elektroderna mot skador av olika typ kan desamma inbäddas i dielektriket för att på ~alla sidor omges av detta.

Uppdelas elektroderna 2 och 5 i flera, mindre elektroder 2.1, 2.2, 2.3 etc. enligt fig. 5 kan vid separat mätning på de enskilda elektrodparen punktformigt på mätytan verkande krafter, vilkas kontakt- ställe med mätanläggningen enligt uppfinningen icke kan förutsägas exakt, genom motsvarande överdimensionering av elektrodytan å ena sidan mätas exakt och å andra sidan även exakt lokaliseras till sitt läge, varjämte-skjuvkrafter i motsvarighet till graden av den inbördes förskjutningen mellan de mitt över varandra liggande elektrodavsnitten 2.1, 2.2, 2.3 ... kan mätas.

En dylik mätanordning vore exempelvis tänkbar för en på motsva- rande sätt modifierad tennisracket för mätning av servkraften samt för lokalisering av bollens anslagspunkt och den därav möjliga optimering- en av serven liksom den ständiga övervakningen av bollstyrningen.

I fig. 6 visas en för åstadkommande av ett över dielektrikets hela tvärsnitt homogent deformationsmotstånd optimal fördelning av de vinkelrätt mot elektroderna 2 och 5 gående, lika stora hålrummen 5.

Det inbördes avståndet mellan de hålrum som direkt omger ett hålrum är alltid lika stort som avståndet med avseende på det omringade hål- rummet, varigenom även minimibredden S av det mellan hålrummen befint- liga livet alltid är konstant.

Tryckytan D dvs. den med hålrumsytan minskade ytan av dielektri- ket, vilken yta gör motstånd mot en deformation, kan beräknas på föl- jande sätt: D= (2R,+S)2-R2 .f Denna tryckyta D i förhållande till mantelytan QRÛTH (dielektri- kettjocklek) betecknar formfaktorn och utgör vid sidan av det av tryckytan D beroende deformationsmotståndet hos dielektriket även ett mått på det huvudsakligen av tjockleken beroende mätområdet.

Störande inverkan på kapacitansändringsmätningen kan elimineras genom anordnandet av en Faradisk bur. En föredragen utföringsform består i att omkring referenselektroden 3 ärden med den övre, av kraf- ten, som skall mätas, påverkade mätelektroden 2 ledande förbunden, jordad metallfolie 8 dragen. För undvikande av en kortslutning måste en elektrisk isolering anbringas mellan elektrodens 3 undersida och metallfolien 8. Detta kan med fördel åstadkommas med hjälp av det för förstyvning av kondensatorn erforderliga underlägget 9. 7800488-4 ï1 Underlägget 9 består lämpligen av i plast ingjutna, gallerfor- migt anordnade profiler av plast, varigenom man ernår dels lägsta möjliga vikt och dels mycket hög böjstyvhet. Böjstyvheten är av sär- skild betydelse så till vida som skjuvspänningar i elektrodernas 2 och 3 riktning absolut måste elimineras för att skona elektrod-di- elektrikumförbindningen, som utsättes för stora pàkänningar vid den böjning som uppträder då en storytig mätenhet transporteras för hand.

' En annan tänkbar, mycket böjstyv platta för detta ändamål vore exempelvis en glasfiberförstärkt polyesterplatta.

De i fig. 9-13 visade tryckdeformeringskurvorna för en och sam- -ma naturgummiblandning skiljer sig högst avsevärt genom olika fakto- rer såsom exempelvis formfaktor, klistring och dylikt. å Diagrammen visar längs abskissan deformeringen i procent i förhållande till provkroppens ursprungliga tjocklek, medan ordinatan visar det pålagda trycket i daN/omg.

Provkropparna vid de i fig. 9-ll visade tryckdeformeringskur- vorna är lO mm tjocka, inspända mellan två elektrodplattor, vilka dock icke är fastklistrade på provkroppen, och uppvisar inga hàlrum. Skill- naden ligger i den av förhållandet mellan tryckytan och den mot denna vinkelräta ytan av provkroppen beroende formfaktorn, som i fig. 9 upp- går till 0,5, i fig. 10 till 0,75 och i fig. ll till 1,0.

Varje diagram uppvisar två linjer, av vilka den med a beteckna- de representerar tryckdeformeringsförloppet under deformeringen, medan den med b betecknade representerar nämnda förlopp under provkroppens återgångsrörelse. Skillnaden mellan de båda under kurvorna integrerade ytorna benämnes hysteresförlust eller dämpning.

Kurvorna visar i princip problemet med olinjäriteten särskilt i begynnelseområdet och den_därav resulterande, för ett exakt mätre- sultat och särskilt för registreringen av det totala kraft-tidsförlop- pet för jämförande observation inom biomekanikområdet, mycket skadliga oproportionaliteten hos förhållandet mellan kraften och den i beroende av denna uppträdande kapacitansändringen. Av ännu större nackdel är den betydligt större avvikelsen hos återgângslinjen b från det linjära och särskilt från deformeringslinjen a.

Anledningarna till detta olinjära förlopp hos tryckdeformerings- kurvorna och hysteresen ligger i den av i varandra intrasslade kedje- molekyler bestående strukturen hos kautschuk och elaster och kan där- för icke elimineras. Enligt ändamålet med föreliggande uppfinning söker man nu genom ändring av formfaktorn, olika utformning av de genom dielektriket gående hålrummen, delvis evakuering av luften från de H k.l%3k> i äøqüü? 7800488-4 12 gastätt tillslutna hâlrummen och dylikt påverka de vinkelrätt mot de- formeringsriktningen uppträdande tvärtöjningsmöjligheterna pà sådant sätt att en vittgående linjärisering åstadkommes av såväl deformerings- som återgångskurvan. D Såsom tydligt framgår av kurvorna enligt fig. 9-ll förbättras linjäriteten högst avsevärt enbart genom minskning av formfaktorn dvs. antingen genom minskning av tryckytan vid oförändrad tjocklek av dielektriket eller genom förstoring av tjockleken vid oförändrad tryckyta respektive genom en lämplig kombination av båda faktorerna.

Deformeringskurvorna enligt fig. 12 och 13 närmar sig en linjä- risering, vilken åstadkommes särskilt genom perforering av provkroppen.

Därvid kan en optimering förväntas särskilt i begynnelseområdet genom kiistring av aieiektrixec på eiektroderna (fig. 13).

En ytterligare optimering ernås genom delvis evakuering av den i hålrummen befintliga gasen så att ett undertryck, i fig. 14 0,5 bar, uppstår.

En föredragen, optimal mätanordning för detektering, registre- ring och lagring av de ur kapacitansändringen härledda analogsignalerna visas i fig. 15. D Den på den på mätelektroden 2 verkande kraften som skall mätas, beroende kapacitansändringen framkallar ett oavstämt tillstånd hos en bärfrekvensbrygga TF. 'Utsignalen kan registreras direkt på ett oscilloskop OSC och/eller en skrivare S. En annan möjlighet, som är av betydelse särskilt inom biomekaniken,består i lagring av de i en analog-digitalomvandlare A/D omvandlade digitalsignalerna. På detta sätt möjliggöres en töjning och därmed en exakt utvärdering av kraft- tidskurvan. En mikroprooessor CPU användes som styrorgan och kan mo- difiera mätresultatet i motsvarighet till olika användningsändamål för kondensatorn.

I fig. 16 visas det genom anslag av en ca 0,5 kg tung boll mot kondensatorn enligt uppfinningen förorsakade kraftförloppet visavi tiden. Bollens anslagshastighet uppgick till 44,8 km/h och kondensa- torn påverkades under ca 8 ms, varvid kurvans symmetriska förlopp, åstadkommet huvudsakligen genom eliminering av det olinjära begynnel- seområdet av belastningskurvan samt genom linjärisering av avlastnings- kurvan, är av särskild betydelse. Särskilt anmärkningsvärd är även den ytterst korta àterhämtningstiden av ca 4 ms, varefter deformering- en reducerats nästan i sin helhet. Denna korta àterhämtnings- respek- tive återgångstid ernås särskilt genom förkomprimeringen och nämnda membraneffekt.

Claims (22)

1. A78Û0488-4 13 En särskilt av idrottsmän uppskattad biomekanisk fördel ligger i träningsmöjligheten av ett som optimalt ansett rörelseförlopp, vil~ ket kan inläras genom att man konstant iakttar kraft-tidsförhållandet på oscilloskopet. d Bland andra användningsmöjligheter för uppfinningen kan exempel» vis nämnas förbättrandet av arbetsplatsbetingelserna inom ergonomiom- rådet, optimerandet av av strömning förorsakade former, övervakandet av tillståndet nos byggnadsverk, särskilt broar, mätandet av axellas- ter etc. P a t e n t k r a v l. Kondensator innefattande minst två genom ett elastiskt dielek- trikum (4) av gummi och/eller plast åtskilda elektroder (2, 3) för mätning av på den ena elektroden, den s.k. mätelektroden (2),verkande krafter genom registrering av den därav följande kapacitansändringen, k ä n n e t e c k n a d a v att åtminstone mätelektroden (2) är avsevärt större än den yta, mot vilken kraften verkar, och uppvisar en sådan flexibilitet, att en intryckning inträder i huvudsak endast vid det ställe, där kraften verkar, och att dielektriket (4) uppvisar ett eller företrädesvis flera hålrum (5), i vilket eller vilka råder ett jämfört med det yttre atmosfärstrycket ringa tryck.
2. 2. Kondensator enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a v att trycket är lägre än 0,9, företrädesvis lägre än 0,8 bar.
3. 3. Kondensator enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att det mellan hâlrummen (5) befintliga materialet av dielektriket (4) och/eller den mot hålrummen (5) vettande elektrodytan är huvud- sakligen fria från lättflyktiga beståndsdelar.
4. 4. Kondensator enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att det mellan hålrummen (5) befintliga materialet av dielektriket (4) är förbundet med elektroderna (2, 3) medelst ett klister, som är fritt från lättflyktiga beståndsdelar.
5. 5. Kondensator enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att det mellan hålrummen (5) befintliga materialet av dielektriket (4) är förbundet med elektroderna (2, 3) medelst en dubbelhäftande folie.
6. 6. Kondensator enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att det mellan hålrummen (5) befintliga materialet av dielektriket (4) är förbundet med elektroderna (2, 3) genom vulkanisering.
7. 7. Kondensator enligt något av kraven l-6, k ä n n e t e c k n a d a v att med den mitt för mätelektroden (2) liggande elektroden (3), PGO I* nu 4513,. V15. 7800488-4 14 den s.k. referenselektroden, är längs kanten en elektriskt oledande ram (25) förbunden, vilken ram griper över den styva mätelektrodens (2) kant, varvid ramens (25) höjd (H) är mindre än tjockleken av kondensatorn i obelastat tillstånd.
8. 8. Kondensator enligt något av kraven l-7, k ä n n e t e c k n a d a v att förhållandet mellan den i beröring med elektroderna (2, 3) stående ytan av dielektriket (4) och hålrummens (5) mantelyta, den s.k. formfaktorn, uppgår till mellan ca 0,2 och 0,7, företrädesvis till mellan ca 0,3 och 0,5.
9. 9. Kondensator enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att minimilivbredden (S) mellan tvâ hålrum (5) är ungefär densamma som livhöjden.
10. Kondensator enligt något av kraven 1-9, k ä n n e t e c k n a d att det mellan hålrummen (5) befintliga materialet av dielek- l0._ a v triket (4) uppvisar cellstruktur.
11. ll. Kondensator enligt krav 3, k ä n n e_t e c k n a d a v att hålrummen (5) är cylinderformiga med konvex mantelyta.
12. l2. Kondensator enligt något av kraven l-ll, k ä n n e t e c k n a d a v att det mellan hålrummen (5) befintliga materialet av dielek- triket (4) uppvisar en studselasticitet av över ca 70%, företrädesvis över ca 80%, uppmätt enligt DIN 53.512.
13. 13. Kondensator enligt något av kraven 1-12, k ä n n e t e c k n a d a v att det mellan hålrummen (5) befintliga materialet av dielek- triket (4) uppvisar en kvarstående tryckdeformering av mindre än ca 5%, företrädesvis mindre än ca 3%, uppmätt enligt DIN 53.517.
14. 14. Kondensator enligt något av kraven l-13, k ä n n e t e c k n a d a v att mätelektroden (2) består av högelastiskt stål med en sträck- gräns av över ca 900 N/mmz och en tjocklek av mellan ca 0,1 och 0,8 mm, företrädesvis mellan ca 0,3 och 0,7 mm.
15. Kondensator enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d a v att åtminstone den ena-elektroden (2, 3) är gallerformad.
16. Kondensator enligt något av kraven l-l5, k ä n n e t e c k - 16. n a d a v att den sedd i tvärsnitt är vågformad (fig. 3).
17. 17. Kondensator enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d a v patt referenselektroden (9) uppvisar in i dielektriket inskjutande profiler- ingar. 27800488-4 15
18. 18. Kondensator enligt något av kraven 1-17, k ä n n e t e c k - -n a d a v att referenselektroden består av elektriskt ledande gummi eller plast.
19. 19. Kondensator enligt något av kraven 1-18, k ä n n e t e c k - n a d a v att åtminstone den ena elektroden (2) uppvisar hål (26) i området för det mellan hålrummen (5) befintliga materialet av di- elektriket (4).
20. 20. Kondensator enligt något av kraven 1-19, k ä n n e t e c k - n a d a v att den uppvisar en elektrisk avskärmning, vars avstånd till referenselektroden (3) är minst fem och företrädesvis tio gån- ger så stort som kondensatorns tjocklek. 2
21. 21. Kondensator enligt krav 20, k ä n n e t e c k n a d a V att mätelektroden (2) är ledande förbunden med en jordad metallfolie (8), som omger referenselektroden (3).
22. 22. Kondensator enligt något av kraven l-21, k ä n n e t e c k - n a d a v att hålrummen (5) är lufttätt åtskilda från varandra.