DE3037412A1 - Abstandsmesseinrichtung - Google Patents
AbstandsmesseinrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abstandsmeßeinrichtung
nach "dem Gattungsbegriff des Anspruches 1, wobei eine derartige
Einrichtung insbesondere durch Ultraschall betrieben wird. Aus der US-PS 3 140 612 ist ein Ultraschallfühler für die Messung
der Bewegung eines Reflektors bekannt. Mit diesem bekannten Fühler kann die Relativverschiebung eines beweglichen Reflektorelementes
gemessen werden; eine direkte Messung des Abstandes zwischen Fühler und Reflektorelement ist jedoch nicht möglich.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Abstandsmeßeinrichtung
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Abstandsmessung eines beweglichen Reflektors ermöglicht
wird, ohne daß hierbei Störreflexionen die Messung beeinträchtigen.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten
Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Abstandsmeßeinrichtung sowie eines Anwendungsbeispieles
sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Anhand von in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Differenzdruckfühler,
der mit einer erfindungsgemäßen Abstandsmesseinrichtung ausgestattet ist;
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen weiteren Differenzdruckfühler;
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Fühlerteil eines Differenzdruckfühlers;
Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Meßdruckaufnehmer, der mit dem Fühler gemäß Fig. 3 zusammenarbeitet;
Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Auswerteschaltkreises für die in den Figuren 1 bis 4 dargestellten
Druckwandler; und
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Fig. 6 einen weiteren Auswerteschaltkreis.
Gemäß Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen Differenzdruckwandler
dargestellt, der von der erfindungsgemäßen Abstandsmeßeinrichtung
Gebrauch macht. Eine erste Platte 2 ist in ihrem Randbereich mit einer Trennmembran 4 verbunden, wobei
ein Raum 6 zwischen einer konkaven Oberfläche der Platte 2 unterhalb der Trennmembran 4 mit einer nicht dargestellten
inkompressiblen Füllflüssigkeit gefüllt ist.Eine Fluidbohrung erstreckt sich durch die Platte 2 und verbindet den Raum 6
zwischen der Trennmembran 4 und der Platte 2 mit einer Fluidbohrung 12 in einer Trennplatte 10. Die Trennplatte 10 ist auf
der Platte 2 auf der von der Trennmembran 4 abgewandten Seite angeordnet. Die Trennplatte 10 besteht aus irgendeinem für die
Schallübertragung geeignetem Material und liefert eine akustische Impedanzanpassung zwischen einem akustischen Wandler und
einer Befestigungswand, beispielsweise aus Glas. Die Fluidbohrung 12 verbindet die Fluidbohrung 8 mit einer weiteren
Fluidbohrung 14 in einem Trägerblock 16, der aus einem Material
mit kleinem Temperatur-Ausdehungskoeffizienten besteht, wobei derartige Materialien im Stand der Technik bekannt sind. Ein
erster Ultraschallwandler 18 ist in einer Ausnehmung 20 in der Platte 2 angeordnet und mit der Abstandsplatte 10 auf der
dem Trägerblock 16 gegenüberliegenden Seite befestigt. Über
einen Anschlußdraht 22 wird der ültraschallwandler 18 mit
Spannung versorgt. Der elektrische Anschlußdraht 22 tritt durch die Ausnehmung 20 aus der Platte 2 heraus und wird an
eine nicht dargestellte elektrische Signalspannungsquelle angeschlossen.
Eine Fühlermembran 24 deckt den Trägerblock 16 auf der der
Trennplatte 10 gegenüberliegenden Seite ab, wobei der Trägerblock 16 durch eine konkave Ausnehmung einen mit einer inkompressiblen
Füllflüssigkeit gefüllten Raum zwischen sich und der Fühlermembran 24 bildet. Die Fluidbohrung 14 durch den Trägerblock
16 verbindet zusammen mit den Fluidbohrungen 12 und 8
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den Raum 6 unterhalb der Trennmembran 4 mit dem Raum zwischen
der Fühlermembran 24 und dem Trägerblock 16. Eine weitere Fluidbohrung
26 befindet sich in dem Trägerblock 16 und erstreckt sich zentral von dem Ort, wo die Ultraschallquelle 18 auf der
Trennplatte 10 angeordnet istfdurch den Trägerblock 16 in
dessen konkav gewölbte Unterseite.
Die andere Hälfte des Druckwandlers ist im wesentlichen symmetrisch
zu der eben beschriebenen Hälfte und umfaßt einen zweiten Ultraschallwandler 30, eine zweite Trennmembran 32, eine zweite
Platte 34, eine zweite Trennplatte 36 und einen zweiten Stützblock 38. Die zweite Trennmembran 3 2 ist in ihrem Randbereich
mit der zweiten Platte 34 verbunden, um ein Volumen 39 zwischen einer konkaven Oberfläche der Platte 34 und der Trennmembran 32
zu bilden. Eine Fluidbohrung 40 verbindet den Raum 39 mit der anderen Seite der Platte 34. Eine Bohrung 4 2 in der Trennplatte
36 dient der Weiterführung der Fluidbohrung 40, während eine weitere Fluidbohrung 44 in dem zweiten Stützkörper 38 die Verbindung
mit der anderen Seite des Stützkörpers herstellt.
Der zweite Ultraschallwandler ist in einerAusnehmung 46 in der
zweiten Platte 34 angeordnet und über einen Anschlußdraht 48 an eine nicht dargestellte elektrische Signalquelle angeschlossen.
Das zweite Wandlerelement 30 ist auf eine Fluidbohrung 50 ausgerichtet, die durch den zweiten Trägerblock 38 verläuft und
es sitzt auf der dem Trägerblock 38 abgewandten Seite der Trennwand 36. Die Fühlermembran 24 deckt gleichzeitig eine konkave
Oberfläche des Stützblockes 38 auf der der Trennwand 36 gegenüberliegenden Seite ab. Ein Paar herkömmlicher Fluid-Füllanschlüsse
52 und 54 dienen der Zuführung eines Fluides in die entsprechenden Kanäle und Hohlräume des Druckwandlers. Die ersten und zweiten
Trägerblöcke 16 und 38 sind mit der Fühlermembran 24 an deren äußerer Kante verbunden, wobei dies durch geeignete Mittel,
wie beispielsweise durch Verschweißen geschieht, um einen dichten Aufbau zu erzielen. Die anderen Elemente des Druckwandlers
gemäß Fig. 1 werden ebenfalls durch nicht dargestellte herkömmliche Befestigungsmittel zusammengehalten.
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In Fig. 2 ist eine Modifikation des Differenzdruckwandlers gemäß Fig. 1 dargestellt. Für übereinstimmende Elemente werden
gleiche Bezugsziffern verwendet. Die ersten und zweiten Schallwandler
18 und 3 0 sind in Ausnehmungen 20 und 46 angeordnet und
über Anschlußdrähte 22 und 48 an eine nicht dargestellte Signalspannungsquelle angeschlossen. Die Ausnehmung 20 ist in einer
ersten Platte 60 angeordnet, die eine ringförmig gewölbte Oberfläche
64 aufweist, welche mit einer ringförmig gewölbten Trennmembran 62 zusammenwirkt und ein Innenvolumen für eine erste
Füllflüssigkeit bildet. Eine erste Trennplatte 66 mit akustischer
Impedanzanpassung ist in einer Ausnehmung angeordnet, die sich in der Oberfläche eines ersten Stützkörpers 68 gegenüber dem
ersten akustischen Wandler 18 befindet. Eine zweite Trennplatte 70 befindet sich in einer Ausnehmung in der Oberfläche eines
zweiten Trägerkörpers 72 gegenüber dem zweiten Wandlerelement Eine Fluidbohrung 74 befindet sich zwischen der Trennplatte 66
und einer gegenüberliegenden konkaven Oberfläche des ersten Trägerblockes 68, wobei sie auf den Wandler 18 ausgerichtet ist.
In gleicher Weise befindet sich eine Fluidbohrung 76 in dem zweiten Trägerblock 72 zwischen der Trennplatte 70 und einer
gegenüberliegenden konkaven Oberfläche dieses Trägerblockes 72, wobei sie auf den zweiten Wandler 30 ausgerichtet ist. Ferner
ist eine zweite ringförmig gewellte Trennmembran 30 im Abstand von einer entsprechend ringförmig gewellten Oberfläche 82 der
zweiten Platte angeordnet, um ein Volumen für die zweite Füllflüssigkeit dazwischen vorzugeben.
In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch einen Differenzdruckfühler
dargestellt, der mit einem Druckwandler gemäß Fig. 4 zusammenarbeitet. Soweit Elemente mit denjenigen in den Figuren 1 und 2
übereinstimmen, werden in den Figuren 3 und 4 die gleichen Bezugszeichen verwendet. So ist das erste akustische Wandlerelement
18 auf einer ersten Trennplatte 66 angeordnet, die ihrerseits in einer Ausnehmung in der Oberfläche eines ersten Trägerkörpers
86 angeordnet ist. Der zweite Wandler 30 ist auf einer zweiten Trennplatte 70 angeordnet, die ihrerseits in einer Ausnehmung
in einem zweiten Trägerkörper 88 angeordnet ist. Eine
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erste Platte 90 befindet sich auf dem ersten Trägerkörper 86 und besitzt eine Bohrung 92, über die der Anschlußdraht 22 den
ersten Wandler 18 mit einer nicht dargestellten .Signalspannungsquelle
verbindet. In gleicher Weise weist eine zweite Platte eine Bohrung 96 auf, über die ein Anschlußdraht 48 den zweiten
Wandler 30 mit einer nicht dargestellten Signalspannungsquelle verbindet. Ein erster Fluidkanal 98 verbindet in dem ersten
Trägerblock 86 dessen konkave Oberfläche gegenüber der Membran 24 mit einer sich nach außen erstreckenden Tülle 100. In gleicher
Weise ist ein zweiter Fluidkanal 102 in dem zweiten Trägerblock 88 vorgesehen, um die konkave Oberfläche gegenüber der Membran
mit einer zweiten sich nach außen erstreckenden Tülle 104 zu verbinden.
Der in Fig. 4 dargestellte Druckwandler arbeitet mit dem Druckfühler
gemäß Fig. 3 zusammen. Der Druckwandler weist einen Gehäuseblock 106 auf, dessen beide Oberflächen 64 und 82 ringförmig
gewellt sind. Diesen gewellten Oberflächen gegenüber sind jeweils ringförmig gewellte Membranen 6 2 und 80 angeordnet. Ein erster
Fluidkanal 108 ist in dem Gehäusekörper 106 angeordnet und verbindet
den Raum zwischen der ersten Trennmembran 62 und der daran angepaßten Stützfläche 64 mit einer sich von dem Gehäusekörper
106 nach außen erstreckenden Tülle 110. In gleicher Weise ist ein zweiter Fluidkanal 112 in dem Gehäusekörper 106 angeordnet
und verbindet den Raum zwischen der zweiten Trennmembran und der daran angepaßten Stützfläche 82 mit einer zweiten sich
von dem Gehäusekörper 106 nach außen erstreckenden Tülle 114. Die Tüllen 110 und 114 werden über nicht dargestellte geeignete
Verbindungsmittel mit den Tüllen 100 und 104 der Fühleranordnung gemäß Fig. 3 verbunden.
In Fig. 5 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Schaltkreises zur Speisung der akustischen Wandler in den Druckwandlern
gemäß den Fig. 1 bis 4 und zur Feststellung der von den Druckwandlern empfangenen Signale dargestellt. Der beispielshalber
dargestellte Druckwandler benutzt eine externe Meßanordnung, wobei die zu messenden Eingangsdrücke durch P1 und P2 veranschaulicht
sind. Die dargestellte Anordnung entspricht derjenigen
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ORIGINAL INSPECTED
Anordnung gemäß den Fig. 3 und 4, wobei hinsichtlich dieser Teile übereinstimmende Bezugsziffern gewählt wurden. Der externe
Fühler ist zusätzlich über Fluidleitungen 120 und 122 mit dem Wandler verbunden, wobei diese Fluidleitungen auf die zuvor erwähnten
Tüllen geschoben werden. Ein erster Treiber 124 ist an den ersten Wandler 18 angeschlossen und gibt an diesen ein
Erregersignal ab. Ein erster Detektorschaltkreis 126 ist ferner an den ersten Wandler 18 angeschlossen und erhält von diesem ein
Ausgangssignal zugeführt. Das Ausgangssignal des Detektorschaltkreises wird einem ersten spannungsgesteuerten Oszillator 130
zugeführt, um die Frequenz von dessen Ausgangssignal· einzustellen. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 130 wird
dem Detektorschaltkreis und dem Treiberschaltkreis zugeführt. Ferner wird das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators
130 einem das Signal analysierenden Rechenschaltkreis 132 aufgeschaltet. Der Rechenschaltkreis 132 liefert an einem Ausgang
133 ein Ausgangssignal, das dem Differentialdruck zwischen den Eingangsdrücken P. und P~ entspricht.
In gleicher Weise ist ein zweiter Treiberschaltkreis 134 mit dem zweiten Wandler 30 verbunden, um an diesen ein Erregersignal zu
liefern. Ein zweiter Detektorschaltkreis 136 ist an den zweiten Wandler 30 angeschlossen und erhält ein Ausgangssignal· von diesem
zugeführt. Das Ausgangssignal des Detektors 136 wird einem zweiten spannungsgesteuerten Oszillator 138 zugeführt, um dessen
Frequenz einzustellen. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 138 wird dem zweiten Treiberschaltkreis 134 und
dem zweiten Detektorschaltkreis 136 sowie dem analysierenden Rechenschaitkreis 132 zugeführt. Ein Zeitsteuerschaltkreis 139
wird benutzt, um Zeittaktsignaie zur Steuerung der Operation der Detektoren 126, 136, der Treiber 124, 134 und des Rechenschaitkreises
132 zu iiefern. Obgieich jeweiis zwei Treiberund
Detektorschaitkreise in Fig. 5 dargeste^t sind, iiegt es
auf der Hand, daß ein einziger Treiber- und Detektorschaltkreis verwendet werden kann, falls geeignete durch die Zeittaktsteuerung
139 gesteuerte Schalteinrichtungen einen Multiplexbetrieb dieser Treiber und Detektoren zwischen den Wandlern und den
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spannungsgesteuerten Oszillatoren gewährleisten.
Eine schematische Darstellung eines geeigneten Detektorschaltkreises,
wie er hinsichtlich der Detektoren 126 und 136 verwendet werden kann, ist in Fig. 6 dargestellt. Ein Ausgangssignal
des entsprechenden Wandlers, z. B. des Wandlers 18 wird über ein erstes durch einen Zeittakt gesteuertes Signalgatter 140
dem Eingang eines Signalverstärkers 142 zugeführt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 142 wird auf den Eingang eines Nulldurchgangdetektors
144 und auf den Eingang eines Amlitudendetektors 146 geschaltet, wobei derartige Detektoren im Stand
der Technik bekannt sind. Ausgangssignale des Nulldurchgangdetektors
144 und des Amplitudendetektors 146 werden den beiden Eingängen eines UND-Gatters 148 zugeführt. Das Ausgangssignal
des UND-Gatters 148 ist auf den Eingang eines Monoflops 150 geführt, welches einen einem Phasenvergleicher 152 zugeführten Ausgangsimpuls
erzeugt. Der Phasenvergleicher 152 wird benutzt, um die Phase des Impulssignales des Monoflops 150 mit dem Ausgangssignal
eines zugeordneten spannungsgesteuerten Oszillators, beispielsweise des Oszillators 130 zu vergleichen. Das Ausgangssignal
des spannungsgesteuerten Oszillators 130 wird dem Phasenvergleicher 152 hierbei über einen zweiten durch ein Zeittaktsignal
gesteuerten Signalschalter 156 zugeführt. Ein Ausgangssignal des Phasenvergleichers 152 wird einem Abtast- und Speicherschaltkreis
154 zugeführt, dessen Ausgang die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 130 steuert. Das Ausgangssignal des
spannungsgesteuerten Oszillators 130 wird ebenfalls dem Eingang des Treibers 124 zugeführt, wie dies zuvor im Zusammenhang mit
Fig. 5 beschrieben wurde.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Abstandsmeßeinrichtung
sei im folgenden kurz erläutert. Bei der Betriebsauslösung, d. h. im Zeitpunkt Null gibt der erste Wandler, beispielsweise einen
akustischen Impuls von 100 KHz ab. Dieser akustische Impuls ist auf den Reflektor gerichtet, der sich in einem Abstand X von dem
Wandler befinden möge. Zu einem Zeitpunkt 2X, wobei C der Schallgeschwindigkeit
in dem Medium zwischen Wandler und Reflektor ent-
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spricht, kommt das reflektierte Signal zu dem ersten Wandler zurück, unmittelbar danach wird ein zweiter akustischer Impuls
von dem zweiten Wandler zu dem Reflektor ausgesandt. Der zweite Impuls wird von der anderen Seite des Reflektors reflektiert
und gelangt zu dem zweiten Wandler zu einem Zeitpunkt 2 (Χ_ - X),
C wobei XQ dem Abstand zwischen den beiden Wandlern entspricht.
Werden die beiden Zeitperioden mit TT und T2 bezeichnet, so ergibt
sich:
T1 = 2CX = X
. T1 + T2 2C (X0 - X) + 2CX XQ
Wenn während der Zeitperiode T1 ein RC-Filter durch eine Steuereinrichtung
an eine Bezugsspannung gelegt wird und wenn während der Zeitdauer T2 dieses Filter durch die Steuereinrichtung an
Masse geschaltet wird, so liefert der Ausgang des Filters ein Signal entsprechend 2£ , welches ein Maß für die Lage des Reflektors
ist. Während si8h bei dieser Betriebsweise eine störungsfreie Messung ergibt, ist dieses Meßverfahren nicht direkt für
die Feststellung einer Membranposition in einem relativ kleinen Druckwandler anwendbar, bei welchem Membranauslenkungen in der
Größenordnung von μ bei einer Maximalauslenkung von etwa 0,1 mm
vorliegen. Hierbei würden sich Differenzen bei der Ankunftszeit der Scha!
ergeben.
ergeben.
-1 2 der Schallimpulse in der Größenordnung von Pikosekunden (10 s)
Um auch in solchen Fällen die Membranauslenkung noch erfassen zu können, wird ein Schaltkreis gemäß Fig. 6 vorgesehen. Der
Schaltkreis gemäß Fig. 6 stellt die Phasendifferenz in den reflektierten Signalen auf jeder Seite des Reflektors fest,
wobei diese reflektierten Signale mit einem zugeordneten Ausgangssignal eines spannungsgesteuerten Oszillators verglichen
werden, der die Wandler auf der entsprechenden Seite des Reflektorelementes
speist. Der Detektorschaltkreis auf jeder Seite des Reflektorelementes arbeitet daher nach Art eines Phasenverriegelungsschaltkreises,
um die Frequenz eines zugeordneten spannungsgesteuerten Oszillators auf einem Wert zu halten, bei dem
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keine Phasenverschiebung in Bezug auf das reflektierte Signal auf der gleichen Seite des Reflektors vorliegt. Diese Frequenz
wird durch die Lage des Reflektorelementes vorgegeben und entspricht
daher beispielsweise dem angelegten Eingangsdruck P in dem zuvor erwähnten Beispiel. In gleicher Weise entspricht die
Frequenz des zweiten spannungsgesteuerten Oszillators 138 dem zweiten Eingangsdruck P . Ein Abtast- und Speicherschaltkreis
154 kann beispielsweise verwendet werden, um die Frequenz des zugeordneten spannungsgesteuerten Oszillators 130 während des
alternierenden Betriebs des Schaltkreises gemäß Fig. 5 aufrechtzuerhalten.
Die beiden Frequenzen F1 und F„ der spannungsgesteuerten Oszillatoren
124 und 134 werden dem Rechenschaltkreis 132 zur Analysierung
zugeführt, um ein Ausgangssignal entsprechend dem Differenzdruck zu erzeugen. Der Rechenschaltkreis 13.2 kann entweder analog
arbeiten, wobei er direkt an die Frequenzsignale der spannungsgesteuerten Oszillatoren angeschlossen wird oder er kann digital
arbeiten, wobei Analog/Digital-Wandler, digitale Verarbeitungsschaltkreise,
wie beispielsweise Digitalcomputer und weitere derartige Elemente zur Anwendung gelangen. In jedem Fall wird
die errechnete Lösung auf einer Gleichung f2 - f.. bzw. f„
- f
f1 + f2 f2
basieren, wobei die erste Gleichung vorzuziehen ist, da sie eine geringere Empfindlichkeit bezüglich Temperatureinflüssen gewährleistet
und linearisierend hinsichtlich des Membranabstandes beim Aufbau des Druckwandlers wirkt. Die Berechnung nach der zuletzt
genannten Gleichung führt jedoch zu einer Kompensation der der Membranauslenkung anhaftenden Nichtlinearität. Beide Rechenverfahren
machen von-einer einfachen Differenzbeziehung zwischen
den Frequenzen Af Gebrauch, wobei der Differentialdruck durch
diese Differenz bestimmt wird. Selbstverständlich können andere Linearisierverfahren, wie beispielsweise eine gespeicherte Tabelle
von Linearisierungswerten in einem Digitalspeicher ebenfalls angewendet werden. Das sich ergebende Ausgangssignal des
Rechenschaltkreises 132 gibt den relativen Abstand des Reflektors
i 30018/nß?3
von den Wandlern an, wobei dieser Abstand durch die Differenz der Eingangsdrücke P1 und P„, d. h. durch den Differentialdruck
vorgegeben ist.
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Claims (7)
- HONEYWELL INC. ^ U ν» / t t «» 1. Oktober 198Honeywell Plaza 04-4211 GeMinneapolis, Minnesota, USA Hz/deAbstandsmeßeinrichtungPatentansprüche:( 1.yAbstandsmeßeinrichtung, gekennzeichnet durcheinen ersten akustischen Signalwandler (18); einen zweiten akustischen Signalwandler (30); einen akustischen Signalreflektor (24) zwischen dem ersten und zweiten Signalwandler zur entsprechenden Ref lektierun<j der akustischen Signale zu den beiden Signalwandlern; eine erste Wandler-Erregereinrichtung (124,130) für die selektive Erregung des ersten Signalwandlers auf Grund eines ersten Steuersignales;eine zweite Wandler-Erregereinrichtung (136,138) für die selektive Erregung des zweiten Signalwandlers auf Grund eines zweiten Steuersignales;eine Steuereinrichtung (129) zur abwechselnden Zuführung der ersten und zweiten Steuersignale zu der ersten und zweiten Erregereinrichtung; undeinen an den Ausgang der ersten und zweiten Erregereinrichtung (124,130;136,138) angeschlossenen Signalanalysator (126,132,136) zur Erzeugung eines Ausgangssignales entsprechend dem relativen Abstand zwischen dem Reflektor (24) und dem ersten und zweiten Wandler (18;30).130018/0673
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten und zweiten Signalwandler (18;30) jeweils einen akustischen Signalsender und Signalempfanger aufweisen.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Signalwandler (18;30) jeweils ein Detektor (126;136) angeschlossen ist, der ein Ausgangssignal entsprechend dem durch den Reflektor (24) reflektierten akustischen Signal liefert.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die erste und zweite Erregereinrichtung jeweils einen spannungsgesteuerten Oszillator (130;138) und einen Treiber (124;134) aufweisen, wobei dem jeweiligen Oszillator das Ausgangssignal des jeweiligen Detektors (126;136) zugeführt wird und das Ausgangssignal des jeweiligen Oszillators dem jeweiligen Treiber zugeführt wird, der mit seinem Ausgangssignal die Signalwandler (18;30) beaufschlagt.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalanalysator (126, 132,136) an die Ausgänge der spannungsgesteuerten Oszillatoren (130;138) angeschlossen ist.
- 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e kennzeichnetr daß der Signalanalysator ein Auswertesignal entsprechend der Differenz zwischen dem ersten und zweiten Oszillatorsignal· dividiert durch die Summe aus dem ersten und zweiten Oszillatorsignal bildet.
- 7. Verwendung einer Abstandsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden in einem Differenzdruckwandler, wobei der Signalreflektor durch die Meßmembran (24) vorgegeben ist und die Signalwandler (18;30) im Abstand von der auslenkbaren Meßmembran angeordnet sind.130018/0673
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DE (1) | DE3037412A1 (de) |
FR (1) | FR2466750B1 (de) |
GB (1) | GB2059589B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0182466A1 (de) * | 1984-09-25 | 1986-05-28 | Allen Robert Grahn | Messfühler |
WO2003034015A1 (de) * | 2001-10-17 | 2003-04-24 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Druckmessaufnehmer mit trennmembran und temperaturkompensation |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE8407659U1 (de) * | 1984-03-09 | 1985-03-14 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Druck- oder druckdifferenzmessgeraet |
JPS61107126A (ja) * | 1984-10-30 | 1986-05-26 | Nippon Sanso Kk | 真空パツク式断熱材の真空度測定装置 |
US4945768A (en) * | 1988-05-20 | 1990-08-07 | Parker Electronics, Inc. | Pressure sensor |
US5143070A (en) * | 1989-11-17 | 1992-09-01 | The University Of Texas Systems Board Of Regents | Transaxial compression technique for sound velocity estimation |
US5247937A (en) * | 1989-11-17 | 1993-09-28 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Transaxial compression technique for sound velocity estimation |
US5293870A (en) * | 1989-11-17 | 1994-03-15 | Board Of Regents The University Of Texas System | Method and apparatus for elastographic measurement and imaging |
US5385048A (en) * | 1990-10-14 | 1995-01-31 | Vdo Adolf Schindling Ag | Acceleration sensor |
US5214955A (en) * | 1991-08-26 | 1993-06-01 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Constant frequency pulsed phase-locked loop measuring device |
AU4110596A (en) * | 1994-11-30 | 1996-06-19 | Rosemount Inc. | Pressure transmitter with fill fluid loss detection |
US5596147A (en) * | 1995-11-17 | 1997-01-21 | Wilda; Douglas W. | Coplanar pressure sensor mounting for remote sensor |
US7334484B2 (en) * | 2005-05-27 | 2008-02-26 | Rosemount Inc. | Line pressure measurement using differential pressure sensor |
US7379792B2 (en) * | 2005-09-29 | 2008-05-27 | Rosemount Inc. | Pressure transmitter with acoustic pressure sensor |
US7415886B2 (en) * | 2005-12-20 | 2008-08-26 | Rosemount Inc. | Pressure sensor with deflectable diaphragm |
US7870791B2 (en) | 2008-12-03 | 2011-01-18 | Rosemount Inc. | Method and apparatus for pressure measurement using quartz crystal |
US7954383B2 (en) * | 2008-12-03 | 2011-06-07 | Rosemount Inc. | Method and apparatus for pressure measurement using fill tube |
US8327713B2 (en) | 2008-12-03 | 2012-12-11 | Rosemount Inc. | Method and apparatus for pressure measurement using magnetic property |
DE102008054913A1 (de) * | 2008-12-18 | 2010-06-24 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Messvorrichtung zum Bestimmen eines Differenzdrucks |
US8429978B2 (en) | 2010-03-30 | 2013-04-30 | Rosemount Inc. | Resonant frequency based pressure sensor |
US8234927B2 (en) | 2010-06-08 | 2012-08-07 | Rosemount Inc. | Differential pressure sensor with line pressure measurement |
US8132464B2 (en) | 2010-07-12 | 2012-03-13 | Rosemount Inc. | Differential pressure transmitter with complimentary dual absolute pressure sensors |
US8752433B2 (en) | 2012-06-19 | 2014-06-17 | Rosemount Inc. | Differential pressure transmitter with pressure sensor |
CN113566945B (zh) * | 2021-07-13 | 2024-11-01 | 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 | 一种三元定向水听器模块 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB672693A (en) * | 1948-02-13 | 1952-05-28 | Georges Henri Dion | Improvements in or relating to measuring instruments for physical quantities |
US2826912A (en) * | 1948-12-27 | 1958-03-18 | Kritz Jack | Acoustic velocity measuring system |
US3008332A (en) * | 1958-02-01 | 1961-11-14 | Rochar Electronique | Supersonic pressure gauge |
US3087140A (en) * | 1960-06-20 | 1963-04-23 | Gen Railway Signal Co | Ultrasonic vehicle detection system |
US3140612A (en) * | 1961-09-08 | 1964-07-14 | Electro Sonic Systems Inc | Ultrasonic sensor device |
US3212338A (en) * | 1962-03-29 | 1965-10-19 | James B O'maley | Digital manometer |
US3869915A (en) * | 1973-01-23 | 1975-03-11 | Joseph Baumoel | Digital flowmeter |
US3987674A (en) * | 1975-01-03 | 1976-10-26 | Joseph Baumoel | Transducer structure and support for fluid measuring device |
US4024760A (en) * | 1975-07-25 | 1977-05-24 | Westinghouse Electric Corporation | Fluid flow measurement apparatus |
DE2607187C3 (de) * | 1976-02-23 | 1986-07-10 | Krautkrämer GmbH, 5000 Köln | Verfahren zur Messung des zeitlichen Impulsabstandes von zwei elektrischen Impulsen |
PL207386A1 (de) * | 1978-06-06 | 1980-03-10 | Przedsieb Wdrazania Upowszech |
-
1979
- 1979-10-04 US US06/081,692 patent/US4244226A/en not_active Expired - Lifetime
-
1980
- 1980-09-25 GB GB8031047A patent/GB2059589B/en not_active Expired
- 1980-09-29 FR FR8020860A patent/FR2466750B1/fr not_active Expired
- 1980-10-03 DE DE19803037412 patent/DE3037412A1/de not_active Withdrawn
- 1980-10-03 CA CA000361529A patent/CA1143045A/en not_active Expired
- 1980-10-03 JP JP13923380A patent/JPS5689011A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0182466A1 (de) * | 1984-09-25 | 1986-05-28 | Allen Robert Grahn | Messfühler |
WO2003034015A1 (de) * | 2001-10-17 | 2003-04-24 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Druckmessaufnehmer mit trennmembran und temperaturkompensation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2059589B (en) | 1984-03-14 |
FR2466750A1 (fr) | 1981-04-10 |
GB2059589A (en) | 1981-04-23 |
CA1143045A (en) | 1983-03-15 |
JPS5689011A (en) | 1981-07-20 |
US4244226A (en) | 1981-01-13 |
FR2466750B1 (fr) | 1986-06-13 |
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