DE872280C

DE872280C - Piezoelektrische Messeinrichtung

Info

Publication number: DE872280C
Application number: DEST2385D
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr Loeser; Alfred Dr Zobel
Original assignee: Steeg & Reuter Dr GmbH
Current assignee: Steeg & Reuter Dr GmbH
Priority date: 1942-07-18
Filing date: 1942-07-18
Publication date: 1953-03-30

Description

Piezoelektrische Meßeinrichtung Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Meßeinrichtung für Meßgrößen, die als kleine Längenänderungen erfaßbar sind, insbesondere zur Beschleunigungsmessung.
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.
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.
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.
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.
Die Ausstrahlungen dieses Senders können dann an einem beliebigen Ort empfangen werden.
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.

Claims

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.
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.
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.
4. Piezoelektrische Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßkristallsystem und der Oszillatorkreis über ein Mischgerät oder ein Empfangsgerät auf ein Anzeigegenät arbeiten.
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.