DE3621862A1

DE3621862A1 - Vorrichtung zur druckmessung

Info

Publication number: DE3621862A1
Application number: DE19863621862
Authority: DE
Inventors: Gerd Prof Dr Sc Techn Jaeger; Rainer Dr Sc Techn Gruenwald; Hans-Joachim Dr Ing Buechner; Walter Dipl Ing Schott
Original assignee: ILMENAU TECH HOCHSCHULE
Current assignee: ILMENAU TECH HOCHSCHULE
Priority date: 1985-07-31
Filing date: 1986-06-30
Publication date: 1987-02-05
Also published as: CH671463A5; DD239868A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die zur hochgenauen Druckmessung eingesetzt werden kann.

Entsprechend der DE-PS 28 51 866 ist ein Druckmeßgerät bekannt, bei dem ein Faltenbalg mit einem Druck beaufschlagt und der dadurch verursachte Hub mittels einer Schubstange auf einen am Ende gabelförmig ausgebildeten Hebelarm übertragen wird. Der andere, längere Hebelarm verschiebt ebenfalls über ein gabelförmiges Endstück einen Anzeigestift. Die Lage dieses Anzeigestiftes ist damit ein Maß für den eingeleiteten Druck. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, daß durch Spiel in dem Übertragungshebel erhebliche Fehler entstehen. Weiterhin werden bei dieser Vorrichtung keine elektrischen Ausgangssignale erzeugt und somit ist eine automatische Meßwertverarbeitung nicht möglich.

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, mit der Drücke in gasförmigen und flüssigen Medien bei kleinen Meßunsicherheiten so gemessen werden können, daß digital elektrische Ausgangssignale zur Verfügung stehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Druckmessung zu schaffen, die bei kleinen Meßunsicherheiten digitale elektrische Ausgangssignale besitzt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe derart gelöst, daß ein Federbalg über zwei Koppelstücke in einem u-förmigen Verformungskörper angeordnet ist. Der u-förmige Verformungskörper ist aus einer Biegeplatte aus Kieselglas und einem Grundkörper aus Kieselgut zusammengesetzt. An dem Grundkörper wird eine Befestigungsplatte aus Kieselgut angebracht, die beidseitig vom Grundkörper am Grundgestell gehaltert ist.

An der Biegeplatte des Verformungskörpers wird ein Tripelreflektor und über einen Verbindungssteg aus Kieselglas ein weiterer Tripelreflektor angebracht.

Am Grundkörper ist eine Montageplatte aus Kieselglas befestigt, auf der ein Teilerprisma und ein Umlenkprisma fest angeordnet sind. Das Teilerprisma besteht aus zwei 60°- Prismen, wobei an dem einen 60°-Prisma der 90°-Winkel um den Winkel -η und am anderen 60°-Prisma der 90°-Winkel um den Winkel +η abweicht und das Teilerprisma drei 60°- Winkel besitzt. Am Teilerprisma sind entspiegelte und verspiegelte Platten befestigt.

Die Biegeplatte, der Grundkörper, die Befestigungsplatte, die Montageplatte und der Verbindungssteg können aus Kieselglas, Silizium oder Metall bestehen. Weiterhin ist es möglich, den Federbalg aus Kieselglas oder Silizium herzustellen.

Der u-förmige Verformungskörper kann auch aus zwei Biegeplatten und einem Quersteg bestehen, wobei die Befestigungsplatte am Quersteg angebracht ist. Die Tripelreflektoren können als Tripelstreifen ausgebildet sein. Wird der Federbalg mit einem Innendruck beaufschlagt, so dehnt er sich in seiner Längsrichtung aus. Dadurch wird die Biegeplatte des u-förmigen Verformungskörpers deformiert, so daß die beiden an der Biegeplatte befestigten Tripelreflektoren verschoben werden. Da die Tripelprismen am äußeren Ende der Biegeplatte angeordnet sind, ist der Verschiebeweg der Tripelprismen größer als der Hub des Federbalges. Durch die Verschiebung der Tripelprismen kommt es im Interferometer zu einer Änderung des Gangunterschiedes der miteinander interferierenden Teilstrahlen und damit zur Auswanderung der Interferenzstreifen, die mit Hilfe von fotoelektrischen Empfängern erfaßt werden können. Durch die Winkel +η und -η der 60°-Prismen können mit den fotoelektrischen Empfängern um 90° phasenverschobene Signale abgetastet werden, die nach einer Auswerteschaltung richtungsabhängig einem Zähler zugeführt werden. Der Zählerstand ist dabei ein proportionales Abbild des eingeleiteten Druckes. Durch die Dimensionierung des Federbalges und der Biegeplatte des Verformungskörpers kann der Druckmeßbereich in einem großen Bereich variiert werden.

Die Erfindung soll anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt:

Fig. 1: Seitenansicht der Anordnung mit u-förmigem Verformungskörper, Faltenbalg und Interferometer

Fig. 2: Draufsicht der Anordnung

Fig. 3: Interferometer mit Teilerprisma, Umlenkprisma und Tripelreflektoren

Fig. 4: Verformungskörper mit zwei Biegeplatten

Entsprechend Fig.1 ist der Federbalg 1 über die Koppelstücke 2 und 3 mit einem u-förmigen Verformungskörper 4 verbunden, wobei der u-förmige Verformungskörper 4 aus der Biegeplatte 4.1 und dem Grundkörper 4.2 besteht. Der Federbalg 1 ist aus Metall, die Biegeplatte 4.1 aus Kieselglas und der Grundkörper 4.2 aus Kieselgut hergestellt. Am Grundkörper 4.2 ist eine Befestigungsplatte 5 aus Kieselgut fest angebracht. Die Befestigungsplatte 5 ist entsprechend Fig. 2 beidseitig vom Grundkörper 4.2 am Grundgestell 6 gehaltert. An der Biegeplatte 4.1 des Verformungskörpers 4 sind ein Tripelreflektor 7 und über den Verbindungssteg 14 aus Kieselgut der Tripelreflektor 10 angebracht. Am Grundkörper 4.2 sind eine Montageplatte 8 und das Umlenkprisma 11 fest angeordnet. Das Teilerprisma 9 besteht entsprechend Fig. 3 aus zwei 60°-Prismen 9.1 und 9.2, wobei am 60°-Prisma 9.1 der 90°-Winkel um den Winkel -η und am 60°-Prisma 9.2 der 90°-Winkel um den Winkel +h abweichen. Das Teilerprisma 9 besitzt drei 60°-Winkel, und es sind die entspiegelten Platten 19 und 20 und die verspiegelten Platten 21 und 22 in einer Flucht angeordnet. Das Interferometer mit Teilerprisma 9, Umlenkprisma 11 und kippinvarianten Reflektoren 7 und 10 wird durch eine monochromatische Lichtquelle über ein optisches System beleuchtet. Das Interferenzbild wird mit den Fotoempfängern 15 und 16 so abgetastet, daß zwei um 90° phasenverschobene Signale entstehen. Diese werden in der Impulsformerstufe 17 elektronisch so verarbeitet, daß im Vor-Rückwärts-Zähler 18 die Zählung der im Interferenzbild durchgelaufenen Interferenzstreifen richtungsabhängig erfolgt.

Der Grundkörper 4.2, die Befestigungsplatte 5, der Verbindungssteg 14 und die Montageplatte 8 können aus Kieselglas hergestellt sein.

Die Biegeplatte 4.1, der Grundkörper 4.2, die Befestigungsplatte 5, die Montageplatte 8 und der Verbindungssteg 14 können aus Silizium bestehen.

Die Biegeplatte 4.1, der Grundkörper 4.2, die Befestigungsplatte 5, die Montageplatte 8 und der Verbindungssteg 14 können aus Metall sein.

Der Federbalg 1 kann aus Kieselglas hergestellt sein.

Der Federbalg 1 kann aus Silizium hergestellt sein.

Der u-förmige Verformungskörper 4 kann aus zwei Biegeplatten 4.1 und einem Quersteg 4.3 bestehen, wobei die Befestigungsplatte 5 am Quersteg 4.3 entsprechend Fig. 4 angebracht ist. Die Tripelreflektoren 7 und 10 können als Tripelstreifen ausgebildet sein.

Verwendete Bezugszeichen
  1 Federbalg
  2 Koppelstück
  3 Koppelstück
  4 u-förmiger Verformungskörper
4.1 Biegeplatte
4.2 Grundkörper
4.3 Quersteg
  5 Befestigungsplatte
  6 Grundgestell
  7 Tripelreflektor
  8 Montageplatte
  9 Teilerprisma
9.1. 60°-Prisma
9.1. 60°-Prisma
10. Tripelreflektor
11. Umlenkprisma
12. monochromatische Lichtquelle
13. optisches System
14. Verbindungssteg
15. Fotoempfänger
16. Fotoempfänger
17. Impulsformerstufe
18. Vor-Rückwärts-Zähler
19. entspiegelte Platte
20. entspiegelte Platte
21. verspiegelte Platte
22. verspiegelte Platte
  η Winkel

Claims

1. Vorrichtung zur Druckmessung, bestehend aus Federbalg, Verformungskörper, Interferometer mit kippinvarianten Reflektoren, monochromatischer Lichtquelle, optischen Systemen, fotoelektrischen Empfängern, Impulsformerstufen und Vor-Rückwärts- Zähler, dadurch gekennzeichnet, daß der Federbalg (1) über Koppelstücke (2, 3) mit einem u-förmigen Verformungskörper (4) verbunden ist, der u-förmige Verformungskörper (4) aus der Biegeplatte (4.1) und einem Grundkörper (4.2) besteht, der Federbalg (1) aus Metall, die Biegeplatte (4.1) aus Kieselglas und der Grundkörper (4.2) aus Kieselgut hergestellt sind, an dem Grundkörper (4.2) eine Befestigungsplatte (5) aus Kieselgut fest angebracht ist, die Befestigungsplatte (5) beidseitig vom Grundkörper (4.2) am Grundgestell (6) gehaltert ist, an der Biegeplatte (4.1) des Verformungskörpers (4) ein Tripelreflektor (7) und über den Verbindungssteg (14) aus Kieselgut der Tripelreflektor (10) angebracht ist, am Grundkörper (4.2) eine Montageplatte (8) aus Kieselgut befestigt ist, auf der ein Teilerprisma (9) und ein Umlenkprisma (11) fest angeordnet sind, das Teilerprisma (9) aus zwei 60°-Prismen (9.1, 9.2) besteht, am 60°- Prisma (9.1) der 90°-Winkel um -η und am 60°-Prisma (9.2) der 90°-Winkel um +η abweichen, das Teilerprisma (9) drei 60°-Winkel besitzt und daß am Teilerprisma (9) entspiegelte Platten (19, 20) und verspiegelte Platten (21, 22) in einer Flucht angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (4.2), die Befestigungsplatte (5), der Verbindungssteg (14) und die Montageplatte (8) aus Kieselglas hergestellt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeplatte (4.1), der Grundkörper (4.2), die Befestigungsplatte (5), die Montageplatte (8) und der Verbindungssteg (14) aus Silizium bestehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeplatte (4.1), der Grundkörper (4.2), die Befestigungsplatte (5), die Montageplatte (8) und der Verbindungssteg (14) aus Metall bestehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Federbalg (1) aus Kieselglas hergestellt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Federbalg (1) aus Silizium besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der u-förmige Verformungskörper (4) aus zwei Biegeplatten (4.1) und einem Quersteg (4.3) besteht und die Befestigungsplatte (5) am Quersteg (4.3) angebracht ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tripelreflektoren (7, 10) als Tripelstreifen ausgebildet sind.