DE881876C - Einrichtung zur UEberfuehrung von AEnderungen einer mechanischen Groesse in elektrische Spannungsaenderungen - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Überführung von Änderungen einer mechanischen Größe in elektrische Spannungsänderungen Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Überführung von mechanischen Größenänderungen in elektrische Spannungsänderungen mittels einer Impedanz, deren Größe durch die mechanischen Größenänderungen beeinflußt wird, wobei eine nichtlineare Beziehung zwischen der Spannung an der Impedanz und der mechanischen Größe besteht.
• Die mechanische Größe kann beispielsweise der im Zviinder eines Verbrennungsmotors auftretende Druck oder die Form eines Maschinenteiles sein, der unter Wirkung mechanischer Kräfte Form-oder Ortsveränderungen erfährt. Die Impedanz kann z. B. aus einem elektrischen Widerstand bestehen, der im Fall einer Druck- oder Formänderung seinen Wert ändert, oder sie kann aus einem Kondensator bestehen, bei dein der Elektrodenabstand von der Größe der mechanischen Größe abhängig ist.
• In Ermangelung einer linearen Beziehung zwischen der in eine elektrische Wechselspannung überzuführenden mechanischen Größe und der Ausgangsspannung ist eine Einrichtung von der erwähnten Art als Meßgerät wenig geeignet. Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch behoben, daß die Spannung an der Impedanz oder eine von ihr abhängige Spannung einem Übertragerkreis zugeführt wird, dessen Dämpfung derart von der zugeführten Spannung abhängig ist, daß die Nichtlinearität kompensiert wird.
• Zweckmäßig wird bei einer Vorrichtung, bei der die mechanischen Größenänderungen in eine Modulation einer - Hochfrequenzwechselspannung durch entsprechende Änderung der Größe eines Kondensators übergeführt werden, die modulierte Hochfrequenzspannung einem Verstärker zugeführt, dem eine von dem Augenblickswert der Hüllkurve der modulierten Hochfrequenzspannung abhängige Regelspannung entnommen wird, welche die Verstärkung einer oder mehrerer der Verstärkerröhren derart regelt, daß sich eine lineare Beziehung zwischen der verstärkten modulierten Hochfrequenzspannung und bzw. oder der nach -Gleichrichtung. dieser Spannung erhaltenen Niederfrequenzspannung und der mechanischen Größe ergibt. Hierbei wird unter dem Wort Dämpfung das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung und der Eingangsspannung des Übertragerkreises verstanden.
• Die Erfindung ist in der Zeichnung näher erläutert, in der beispielsweise eine vorzugsweise angewendete Ausführungsform einer Einrichtung nach der Erfindung schaubildlich dargestellt-ist.
• In Fig. i ist mit z ein Generator zum Erzeugen von Hochfrequenzschwingungen bezeichnet; :dpssen Ausgangsspannung über einen Transformator 2 einer Brückenschaltung 4 zugeführt wird, die vier Kondensatoren 6, 8, io und 12 enthält. Einer dieser Kondensatoren, etwa io, dient zum Umwandeln von mechanischen Größenänderungen, z. B. Druckänderungen, in Kapazitätsänderungen. Dieser Kondensator besteht zweckmäßig aus einer festen Elektrode und einer einfachen, z. B. flachen, membranartigen Elektrode, die den umzuwandelnden Druckänderungen ausgesetzt ist; die infolgedessen -herbeigeführte Durchbiegung der Membran ändert den Elektrodenabstand und bedingt Kapazitätsänderungen.
• Die Brücke 4 wird zweckmäßig derart eingestellt, daß, wenn der Druck gegen die membranartige Elektrode den Wert Null hat, zwischen den Brückenpunkten 7 und 9 keine Spannung auftritt. Bei zunehmendem Druck wird der Abstand zwischen den Elektroden des Kondensators io kleiner und somit die Kapazität größer, so daß zwischen den Brückenpunkten 7 und 9 eine Hochfrequenzspannung auftritt, deren Amplitude von der Spannung am Kondensator io und folglich von den auftretenden Druckänderungen abhängig ist: Die modulierte Hochfrequenzspannung zwischen den Klemmen 7 und 9 wird über einen Kondensator 14 und einen Ableitungswiderstand 16 dem Steuergitter einer Verstärkerröhre, etwa einer Fünfpolröhre 18, zugeführt, wobei die Kathodenleitung einen Widerstand 2o mit parallel geschaltetem- Kondensator 22 zwecks Erzielung einer negativen Gittervorspannung enthält. Der Anödenkreis der Röhre 18 enthält einen aus einem Kondensator 24 und einer Spule 26 bestehenden, auf die Frequenz des Generators i abgestimmten Schwingungskreis und eine Anodenspannungsquelle; z. B. eine Batterie 28. Die Anode der Röhre i8 ist über einen Koppelkondensator 3o mit der Anode einer Zweielektrodenröhre 32 verbunden. Die Kathode der Zweielektrodenröhre 32 ist geerdet, und die Anode ist über ein die Hochfrequenzschwingungen sperrendes Filter, das aus einer Drosselspule 34 und einem Kondensator 36 besteht, mit einem an seiner anderen Seite geerdeten Belastungswiderstand 38 verbunden. Eine regelbare Anzapfung 39 des Widerstandes 38 ist über eine Leitung 40 mit dem Ableitungswiderstand 16 verbunden, während eine zweite Anzapfung 41 auf dem Widerstand 38 nach einer der Ausgangsklemmen 42 führt. Die andere Ausgangsklemme 42 ist geerdet, ebenso wie der Punkt 7 der Brücke Die zwischen den Punkten 7 und 9 der Brücke 4 auftretende modulierte Hochfrequenzspannung wird in dem die Verstärkerröhre 18 und die Zweielektrodenröhre 32 enthaltenden Übertragerkreis von der Röhre 18 verstärkt und von dem Detektor 32 gleichgerichtet. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung, deren Amplitude ein Maß für die auftretenden Druckänderungen ist, kann den Klemmen 42 entnommen und einer Anzeigevorrichtung zugeführt werden.
• Wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen werden, hat die Kennlinie, welche die zwischen den Klemmen 42 auftretende Spannung h als Funktion des in eine elektrische Spannung übergeführten Druckes p angibt, einen nichtlinearen Verlauf, wie dies durch die Kurve 5o in Fig. 2 veranschaulicht werden kann, so daß sich die zwischen den Klemmen 42 auftretende Spannung V wenig gut zum Messen des absoluten Wertes der auftretenden Druckänderungen eignet.
• Zum Ausgleich der betreffenden Nichtlinearität, die infolge der nichtlinearen Beziehung zwischen der bei Druckänderungen auftretenden Kapazitätsveränderung des Kondensators io und dem Druck p herbeigeführt wird, wird ein regelbarer Teil der gleichgerichteten, von dem Augenblickswert der Hüllkurve der von der Röhre 18 verstärkten Hochfrequenzspannung abhängigen Spannung über die Anzapfung 39, die Leitung 4o und den Widerstand 16 als eine negative Vorspannung dem Steuergitter der Röhre 18 zugeführt. Infolge dieser Maßnahme wird die Verstärkung der Röhre 18 von der zugeführten Spannung abhängig, und zwar derart, daß bei zunehmendem Druck p der Arbeitspunkt auf der Gitterspannung-Anodenstrom-Kerinlinie der Röhre 18 sich nach einem Bereich größerer nega= tiver Gitterspannung verschiebt, wo die Steilheit und somit die Verstärkung geringer ist. Größere Amplituden der Hochfrequenzspannung erfahren somit eine geringere Verstärkung. Mittels der Anzapfung 39 auf dem Widerstand 38 kann die Höhe der Spannung, welche die Verstärkung regelt, derart eingestellt werden, daß die Röhre i8 eine komplementäre Verstärkungskennlinie der Ausgangsspannung V als Funktion der Eingangsspannung V1 besitzt, so daß die die Spannung V als Funktion des Druckes p angebende Kennlinie eine geradlinige Form erlangt, die durch die Kurve 52 in Fig. 2 angegeben wird.
• Die Spannung, welche die Verstärkung der Röhre i8 in Abhängigkeit von der Höhe der der Röhre 18 zugeführten Hochfrequenzspannung regelt, kann statt dem Detektor 32 ebenso einem gesonderten Detektor entnommen werden, der vor der Detektorröhre 3-2 angeordnet ist.
• Statt durch eine Regelung der Verstärkung wie bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, kann die gewünschte Kennlinie des Übertragerkreises auch auf andere Weise, z. B. durch passende Wahl de- Röhrenkennlinien, erhalten werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCI-IE: i. Einrichtung zum Umwandeln von mechanischen Größenänderungen in elektrische Spannungsänderungen mittels einer Impedanz, deren Gi7öße durch die mechanischen Größenänderungen beeinflußt wird, wobei eine nichtlineare Beziehung zwischen der Spannung über die Impedanz und der mechanischen Größe besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung über die Impedanz oder eine von ihr abhängige Spannung einem Übertragerkreis zugeführt wird, dessen Dämpfung derart von der zugeführten Spannung abhängig ist, daß die N ichtlinearität kompensiert wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der übertragerkreis einen Verstärker enthält, dessen Verstärkung von der zugeführten Spannung abhängig ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragerkreis einen Verstärker enthält, dem eine von der Höhe der zugeführten Spannung abhängige Regelspannung entnommen wird, welche die Verstärkung regelt. d.. Einrichtung nach Anspruch i, 2 oder 3, bei der die mechanischen Größenänderungen in eine Modulation einer Hochfrequenzwechselspannung durch Änderung der Größe eines von der mechanischen Größe beeinflußten Kondensators umgewandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die modulierte Hochfrequenzspannung einem Verstärker zugeführt wird, dem eine von dem Augenblickswert der Hüllkurve der modulierten Hochfrequenzspannung abhängige Regelspannung entnommen wird, welche die Verstärkung einer oder mehrerer der Verstärkerröhren derart regelt, daß sich eine lineare Beziehung zwischen der verstärkten modulierten Hochfrequenzspannung und bzw. oder der nach Gleichrichtung dieser Spannung erhaltenen Niederfrequenzspannung und der mechanischen Größe ergibt.