DE1815677A1

DE1815677A1 - Elektrische Fuehleranordnung

Info

Publication number: DE1815677A1
Application number: DE19681815677
Authority: DE
Inventors: Penn Lloyd D; Hasy Kenneth E; Morrow Robert S
Original assignee: International Research and Development Co Ltd; Intermountain Research and Development Corp
Current assignee: International Research and Development Co Ltd; Intermountain Research and Development Corp
Priority date: 1968-01-11
Filing date: 1968-12-19
Publication date: 1969-07-31
Also published as: GB1248162A

Description

Elektrische Fühl er an ο r d η u η

Die Erfindung betrifft eine elektrische Fühleranordnung, wie z. B. einen Hährungsschalter oder einen Schwingungsfühler, bei denen der Abstand zwischen einer Induktivität in dem Schwingkreis eines Oszillators und einem metallischen Gegenstand in dem Feld der Induktivität durch die Amplitude des Ausgangssignals des Oszillators angezeigt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung Mittel für die Kompensation des Ausgangssignals und/oder der Empfindlichkeit des Oszillators infolge von Temperaturänderungen in der Induktivität oder in dem Oszillatorkreis.

Es sind elektrische Fühleranordnungen bekannt, die einen elektrischen Oszillator mit einem Schwingkreis und einem in diesem angeordneten induktiven Element enthalten, bei denen die Amplitude der vom Oszillator erzeugten Schwingungen eine Funktion der Verschiebung zwischen dem induktiven Element und einem metallischen Gegenstand innerhalb des Feldes des induktiven Elementes ist. Diese Einrichtungen arbeiten nach dem Wirbelstromprinzip. Die Ausgangsschwingungen des Oszillators sind eine Funktion der durch den metallischen Gegenstand in dem Feld des induktiven Elementes absorbierten Strahlungsenergie. Wie bekannt ist, hängt die absorbierte Strahlungsenergie von dem Abstand zwischen der Induktivität und dem metallischen Gegenstand ab. Hieraus, ergibt sich, daß derartige Einrichtungen als Abstandsdetektoren oder Schwingungsfühler für Schwingungsanalysegeräte benutzt werden können.

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In dem Falle eines Abstanddetektors wird ein Wechsel in dem Ausgangssignal des Oszillators auftreten, sobald ein metallischer Gegenstand in das Feld der Schwingkreisinduktivität gelangt, die im allgemeinen im Innern eines Aufnahmekopfes oder eines Fühlers angeordnet ist. Die Veränderung des Ausgangssignals bewirkt normalerweise die Betätigung eines Heiais.

Die Anwendung einer solchen Einrichtung als Schwingungsfühler beruht im wesentlichen auf dem gleichen Prinzip, wobei allerdings das Ausgangssignal des Oszillators benutzt wird, um ein sinusförmiges Signal als Folge der oszillierenden Schwingungen eines metallischen Gegenstandes in bezug auf den feststehenden Aufnahmekopf zu erzeugen. Betrachtet man beispielsweise eine in einem Lager rotierende Welle. Diese Welle führt in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse Schwingungen aus, die die Folge einer Unwucht, einer mangelnden Ausrichtung, einer Abnutzung, einer Exzentrizität oder einer anderen Ursache sein können. Bringt man in einem Lager dieser Welle einen induktiven Aufnahmekopf derart an, daß die Wandung der Welle in dem Induktionsfeld des Aufnahmekopfes liegt, so kann die Ausgangsschwingung des Oszillators, der an ^! die Aufnahmespule angeschlossen ist, gleichgerichtet und zur Erzeugung von sinusförmigen Schv/ingungs Signalen für , eine Schwingungsanalyse benutzt werden. Die Hauptanwendung einer solchen Einrichtung besteht in der Messung der momentanen Schwingungscharakteristik rotierender Körper, beispielsweise an einem Motor, einer Maschine oder einem Generator.'

Einrichtungen der vorstehend beschriebaBn Art sind jedoch temperaturabhängig, weil sich der Widerstand des induktiven Aufnahmekopfes mit der Umgebungstemperatur verändert. Das induktive Element besteht aus einer kleinen Spule aus dünnem Kupferdraht, der einen positiven Widerstands-

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Tenperaturkoeifizienten liat. Der Widerstand bei einer Temperatur von 176° G ist etwa 67 % größer als Lei einer Temperatur von 24° C. Der Güt.efaktor Q der Spule ist umgekehrt proportional zum Widerstand und verringert sich demzufolge mit steigender Temperatur. Hierdurch ergibt sich eine Verringerung der Empfindlichkeit des induktiven Elementes, was zu einer fehlerhaften Anzeige der Schwingung und des statischen Abstandes führt. Diese Einrichtungen werden aber häufig bei stark veränderlichen Umgebungstemperaturen angewendet.

Weiterhin verändert sich das Ausgangssignal des im Radiofrequenzbereich arbeitenden Oszillators, mit dem der induktive Aufnahmekopf verbunden ist, in seiner Amplitude, wenn sich die "umgebungstemperatur ändert. Die allgemein übliche Temperaturstabilisierung des Oszillators und des Anzeigekreises ist nicht anwendbar, weil die hierbei benutzten festen Rückkopplungen die Schaffung eines hohen Gütefaktors verhindern, der für einen großen Wirkungsgrad und eine große Empfindlichkeit erforderlich ist.

Der Erfindung liegen folgende Aufgaben zugrunde:

Bei einer elektrischen Kihleranordnung der eingangs beschriebenen Art, Hittel zur Temperaturkompensation vorsusehen, um dadurch das Ausgangssignal des Oszillators über einen weiten Temperaturbereich unabhängig von Temperaturänderuiigen zu machen, ohne daß hierzu manuelle Einstellungen an der Ge samt anordnung erforderlich sind.

Es sollen ferner Mittel zur Temperaturkompensation vorgesehen werden, die die Aufrechterhalten^ eines hohen Gütefaktors des Oszillators ermöglichen.

Gemäß der Erfindung ist zur Lösung der gestellten Aufgaben die elektrische S¹UhI er anordnung derart ausgebildet,

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daß ein elektrischer Oszillator mit einem abgestimmten Schwingkreis und darin enthaltenen induktiven und kapazitiven Elementen vorgesehen ist, bei dem die Amplitude der erzeugten Schwingungen eine !funktion des Abstandes zwischen dem induktiven Element und einem metallischen Gegenstand ist, und daß in Reihe mit dem induktiven Element ein Impedanzelement mit einem gegenüber dem induktiven Element in der Weise entgegengesetzten Widerstands-Temperaturkoeffizienten geschaltet ist, daß die Gesamtimpedanz des induktiven und des Impedanzelementes im wesentlichen temperaturunabhängig ist. Infolge des entgegengesetzten Temperaturkoeffizienten des Impedanzelementes bleibt der Gesamtwiderstand der Schwingkreisspule und damit auch der Gütefaktor bei veränderlichen Temperaturen im wesentlichen konstant.

In weiterer Ausbildung der Erfindung besteht das induktive Element aus einer Spule aus Leitungsdraht mit einem positiven Widerstand-Temperaturkoeffizienten und das Impedanzelement aus einem Heißleiter (Thermistor) mit einem negativen Widerstands-Temperaturkoeffizienten.

Gemäß der weiteren Erfindung ist parallel zum Heißleiter ein Widerstand geschaltet, so daß der Geπamtwiderstand der Parallelschaltung sich linear mit der Temperatur ändert .

Die lieiheiiDChaltung des induktiven und des Impendanzelementes liegt gemäß der Erfindung im Nebenschluß zu einer zweiten Induktivität des abgestimmten Schwingkreises,

Die Fühleranordnung enthält in weiterer Ausbildung der Erfindung einen im wesentlichen rohrförmigen Mihlerkopf,-in dem die Spule und der Heißleiter angeordnet sind. Die Spille ist genäß der Erfindung auf einem Spulenkörper aus Isoliermaterial gewickelt, der in der Nähe eines Endor,

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des rohrförmigen Fühlerkopfes sitzt, wobei der Heißleiter sich in einer Aushöhlung des Spulenkörpers befindet. Der parallel zum Heißleiter geschaltete Widerstand ist gemäß der Erfindung im Innern des rohrförmigen Fühlerkopfes angeordnet.

Zur Stabilisierung des elektrischen Oszillators ist nach der Erfindung im Schaltungsaufbau desselben ebenfalls ein Heißleiter derart angeordnet, daß die Ausgangsamplitude der Schwingungen des Oszillators temperaturunabhängig ist.

Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung enthält der Oszillator einen Transistor, t>Bi dem der abgestimmte Kreis zwischen dem Emitter und dem Kollektor liegt, während der Heißleiter innerhalb eines Netzwerkes für die Basisvorspannung des Transistors angeordnet ist. Der Heißleiter hat einen negativen Widerstands-Temperaturkoeffizienten. Im Hebenschluß zum Heißleiter ist ein Widerstand vorgesehen, so daß der Gesamtwiderstand sich etwa linear ändert.

Gemäß der Erfindung besteht das Netzwerk für die Basisvorspannung aus mehreren Impedanz element en, die in Reihe zwischen den entgegengesetzten Klemmen einer Spannungsquelle für die Speisung des Ossiilators geschaltet sind, wobei eines der Impedanzelemente durch den Heißleiter gebildet wird, und einer Verbindung zwischen dem Anschluß von zwei der in Reihe geschalteten Impedanz elemente und der Basis des Transistors.

Der für den Schaltungsaufbau des Oszillators vorgesehene Heißleiter ist in weiterer Ausbildung der Erfindung in Reihe mit dem induktiven Element in dem abgestimmten ." Schwingkreis des Oszillators geschaltet.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines Lagers einer Welle und die Art der Anordnung des induktiven Fühlerkopfes in bezug auf die Welle,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Müllerkopfcc in einem Längsschnitt,

Fig. 3 ein Schaltschema der Schaltungsanordnung und

Fig. 4 verschiedene Wellenformen der elektrischen Schwingungen der Schaltungsanordnung der Fig. 3.

Das in Fig. 1 dargestellte Lager 10 enthält im Inneren eine Büchse 12. An einer Seitenwandung des Lagers 10 ist eine Gewindebohrung Ul- für die Aufnahme eines Gewindeendes IS eines Fühlerkopfes 16 enthalten.

Der Fühlerkopf 16 ist außen von einem Bohr 22 umgeben, in dem am vorderen Ende ein Spulenkörper 24 sitzt. Der Spulenkörper besteht aus Nylon oder einem anderen Isoliermaterial. Er hat einen zylindrischen Ansatz 26, mit dem er dicht schließend in das Rohr 22 eingesetzt ist. Eine Hingnut 28 des Spulenkörpers dient -*zur Aufnahme einer Spule 30,, deren Windungen den induktiven Teil des Fühlerkopfes bilden, der, wie nachfolgend näher erläutert wird, das induktive Element in dem Schwingkreis eines Oszillators darstellt.

Der Spulenkörper 24 enthält ferner einen Ansatz 32 mit einer zentralen Bohrung 34 und auf der Außenseite des Ansatzes befindlichen Ringnuten 36 und 38. Ein Ende 40

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der Spule 30 ist in der Nut 36 um den Ansatz 32 gewickelt und mit einem Leiter 42 mit größerem Durchmesser verlötet, der ebenfalls in der Nut 36 um den Ansatz gewbkelt ist. In der gleichen Weise ist das andere Ende der Spule 30 in der Nut 33 angeordnet und mit einem Leiter 46 mit größerem Durchmesser verlötet.

Im Inneren der Bohrung 34 ist ein Heißleiter 48 (Thermistor) mit negativem Temperaturkoeffizienten angeordnet, von dem eine Anschlußleitung 50 mit einer Leitung 52 und die andere Anschlußleitung über eine Verbindungsleitung 57 zu einer Leitung 58 führt. Der Widerstand des Heißleiters 48 nimmt ab, wenn seine Temperatur zunimmt und umgekehrt.

Ein Widerstand 5^ ist durch einen Leiter 56 mit den Leitern 42 und 52 verlötet und durch einen Leiter 58 an den Leiter 57 und an einen Leiter 60 angelötet.

Wie nachfolgend noch ausgeführt wird, ist der Heißleiter 49 parallel zum Widerstand 54 geschaltet. Die Parallelschaltung des Heißleiters 48 und des Widerstandes 54 liegt in Eeihe mit der Spule 30. Bin Anschlußstück 62 für ein Koaxialkabel ist in das hintere Ende des Rohres 22 eingesetzt. Ein Kontakt 64 des AnschlußStückes ist mit dem Leiter 60 und der andere Kontakt 66 ist mit dem Leiter 46 verbunden. Der freie Raum im Inneren des Rohres 22 ist mit einer "Vergußmasse, wie z.B. Epoxidharz, ausgefüllt.

Der in J?ig. 2 dargestellte lühlerkopf ist in dem Schaltschema der Fig. 3 durch die gestrichelte Umrandung gekennzeichnet. Die elektrischen Elemente des Fühlerkopfes sind der Heißleiter 48, der Widerstand 54 und die Spule Bei dem Oszillator handelt es sich um einen Colpitts-Oszillator_s d.h. um einen Oszillator mit kapazitiver Rückkopplung, der in dem Schaltschema mit 70 bezeichnet ist. Er enthält einen EKTP-Transistor 72, dessen Emitter über Wi-

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derstände 74, 76 und eine Drosselspule 78 an das Potential B+ einer Stromquelle angeschlossen ist.

Der Schwingkreis des Oszillators 70 umfaßt die Spule 30, den Heißleiter 48 und den Widerstand 54. Ein Ende der Spu-Ie 30 ist durch die Abschirmung des Koaxialkabels 80 mit Masse verbunden, während das andere Ende der Parallelschaltung des Heißleiters 48 und des Widerstandes 54- durch den inneren Leiter des Koaxialkabels 80 an den Kollektor des Transistors 72 angeschlossen ist. Die Schaltelemente des Fühlerkopfes sind mit einer zweiten Induktionsspule 82 parallel geschaltet, die an den Kollektor des Transistors 72 und an Masse angeschlossen ist.

Im Nebenschluß zur Induktionsspule 82 liegt eine Reihenschaltung von zwei Kondensatoren 84 und 86, wobei die Verbindung dieser beiden Kondensaetoren gleichzeitig die Verbindung zwischen den Widerständen 74- und 76 bildet. Die Basisspannung des Transistors 72 wird an einem Spannungsteiler abgenommen, der aus der Bihenschaltung eines Widerstandes 88, eines zweiten Heißleiters 90, eines Widerstandes 92 und eines Eegelwiderstandes 94 besteht. Parallel zu den Widerständen 92 und 94· ist ein Kondensator 96 geschaltet. Ferner ist im Hebenschluß zum Heißleiter 90 ein Widerstand 98 vorgesehen. Die Induktionsspule 82 und die Spule des Fühlerkopfes bilden einen Teil des Schwingkreises des Oszillators 70, wobei die Induktivität der Induktionsspule 82 wesentlich größer ist als die der Spule 30.

Der Oszillator 70 erzeugt am Kollektor des Transistors 72 Ausgangsspannungen mit einer Frequenz von etwa 1 MHz. Die Schwingungen werden mittels ein^s Gleichrichters 100 gleichgerichtet und über einen Widerstand an einen G-lättungskondensator 104 angelegt. Das resultierende gleichgerichtete Signal ist an einen Parallelwiderstand 106 und ferner an die Basis eines G-leichstromeniitterfolger-Transistors 103 ange-

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legt. Der Kollektor des Transistors 108 ist über einen Widerstand 110 an das Potential B+ der Spannungsquelle angeschlossen, während sein Emitter über einen Widerstand 112 mit Masse verbunden ist.

Nimmt man beispielsweise an, daß ein metallischer Gegenstand in einem festen Abstand von der Spule 30 und damit dem leid dieser Spule angeordnet ist, so wird der Oszillator 70 Schwingungen erzeugen, die durch den Gleichrichter 100 gleichgerichtet und an die Baä.s des Transistors 108 angelegt werden. In diesem Falle entsteht an dem Emitter des Transistors 108 und an der Klemme 114 eine Gleichspannung, die im Betrag proportional dem Abstand zwischen der Spule und dem Gegenstand in dem Feld der Spule ist. In der gleichgerichteten Spannung sind keine Wechselstromkomponenten enthalten.

Wenn man ferner annimmt, daß ein Gegenstand, wie z.B. eine Welle in dem Lager 12 der Fig. 1 in bezug auf die Spule 30 hin- und herschwingt, so werden Schwingungen mit einer Frequenz von etwa 1 MHz durch den Oszillator 70 erzeugt. Diese Schwingungen verändern sich periodisch in ihrer Amplitude entsprechend der Hin- und Herbewegung der Welle in bezug auf die Spule 30. Die Frequenz dieser periodischen Veränderung entspricht der Schwingungsfrequenz der Welle in dem Lager 12. Unter diesen Umständen hat das Ausgangssignal des Oszillators am Kollektor des Transistors 72 eine Wellenform A entsprechend der Darstellung in Fig. 4, d.h. das Ausgangssignal hat eine periodisch veränderliche Ampliektude.

Zwischen den Zeiten t/, und tp der Wellenform A bewegt sich die Wandung der Welle in dem Lager 12 von der Spule 30 weg, so daß weniger Strahlungsenergie als Wirbelstrom- und Hystereseverlust absorbiert'wird. Als Folge hiervon steigt die Amplitude der Ausgangsschwingungen. Zwischen den Zeiten t₂ und t, bewegt sich die Welle in Richtung auf die

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Spule 3O₁ wodurch die StrahlungsenergieVerluste ansteigen und die Amplitude der Schwingungen abnimmt.

Die Schwingungen nach der Gleichrichtung in dem Gleichrichter 100 und der Glättung durch den Kondensator 104 treten als sinusförmig veränderliche Gleichspannung mit einer Wellenform B, wie in Fig. 4 dargestellt, auf. Wird diese Spannung an die Basis des Qiransistors 108 angelegt, entsteht an der Ansgangsklemme 114 ebenfalls eine Gleichspannung. Die Wechselstromkomponente wird über einen Kopplungskondensator 116 und einen Widerstand 118 an die Ableitungselektrode eine Feldeffekttransistors 120 angelegt. Die Speiseelektrode des Transistors 120 ist über einen Widerstand 122 an Masse angeschlossen.

Die Wechselstromkomponenten enthaltende Wellenform B wird ferner über einen Widerstand 124 an ein Potentiometer 126 mit einem parallel geschalteten Kondensator 128 angelegt. Der Kondensator 128 filtert das Wechselstromsignal aus, so daß am Potentiometer 126 nur ein mittleres Gleichstromsignal auftritt. Der bewegliche Schieber des Potentiometers 126 ist mit dem Eingang des Feldeffekttransistors 120 verbunden. Durch die Parallelschaltung des Kondensators 128 ist die* Spannung am Potentiometer 126 eine Gleichspannung, die aus dem Mittelwert der Wechsele%*efflkomponente der Gleichstromwel lenform entsprechend der Wellenform B der Fig. 4 besteht. Diese mittlere Spannung verändert den dynamsichen Widerstand des Feldeffekttransistors 120.

Es sei angenommen, daß eine Spannung von 6 V an der Klemme· 114 auftritt, wenn der statische Abstand 0,51 mm beträgt. Eine zu 6 V proportionale Spannung wird dementsprechend am Potentiometer 126 und am Eingang des Feldeffekttransistors 120 auftreten. Es sei nun angenommen, daß der statische Abstand zwischen der Spule und dem metallischen Gegenstand sich ändert und daß die Ausgangsspannung an der Klemme 114

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auf etwa 5»5 V abnimmt. Da der Gegenstand jetzt näher an der Spule 30 liegt, nimmt die Empfindlichkeit der Einrichtung zu. Die Verringerung der Spannung am Potentiometer 126 ruft eine Verringerung des dynamischen Widerstandes des Feldeffekttransistors 120 hervor und die Ausgangsamplitude des Signals an der Ableitungselektrode des Feldeffekttransistors 120 verringert sich ebenfalls. In gleicher Weise wird ein Ansteigen der Spannung, ein Ansteigen des dynamischen Widerstandes des Feldeffekttransistors 120 und dadurch ein Ansteigen der Amplitude des Signals an der Ableitungselektrode hervorrufen.

Das an der Ableitungselektrode des Feldeffekttransistors auftretende Signal wird über einen Kondensator 130 an die Basis einer Emitterfolgerstufe 132 angelegt. Der Emitter des Transistors 132 ist über ein Potentiometer 134 mit Masse verbunden. Der bewegliche Schieber dieses Potentiometers ist über einen Kondensator 136 an ein Paar von Transistorverstärker stuf en 138 und 140 angeschlossen. Das Ausgangssignal der Verstärkerstufe 140 wird an eine Emitterfolgerstufe 142 angelegt, so daß ein Ausgangssignal mit sinusförmiger Wellenform entsprechend dem Signal B an der Ausgangsimpedanz 144 auftritt. Die übrigen Elemente der Stufen 132, 138, 140 und 142 sind an sich bekannt und brauchen deshalb nicht im einzelnen beschrieben su werden.

Für die Sichung der Stromkreisanordnung nach J?ig. 3 wird ein metallischer Gegenstand in einem Abstand von etwa. 0,51 mm vom Bnde des lühlerkopfes 68 angeordnet. Hiernach, wird der" Regelwixderstand 94 des Oszillators ?0 verändert, bis aii der EleBime 114 die Spannung 6 ¥ beträgt» Daraufhin wird der Fühlerkopf 68 in einem Abstand von 0,25 sm von einem schwingenden Gegenstand mit.bekannter Verschiebung angeordnete EIe "bekannte Verschiebung kann beispielsweise G_?025 sein,, Das Potentiometer 134 der JSsnitterfolgerstufe 132 wird dann so eingestellt, daß die sinusförmige ikasgangs-

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Schwingung eine Amplitude von 24-0 mV effektiv hat. Nach dieser Vorbereitung wird der Fühlerkopf 68 auf einen Abstand von 0,76 mm von dem schwingenden Gegenstand mit konstanter Verschiebung abgerückt. Der Gegenstand wird nun wieder in Schwingungen mit einer Verschiebung von Spitze .zu Spitze von 0,025 mm versetzt. Das Potentiometer 126, das mit dem Eingang des Transistors 120 verbunden ist, wird nun so eingestellt, daß die sinusförmige Ausgangsschwingung wieder eine Amplitude von 240 mV effektiv hat. Dieses Verfahren wird wiederholt, um zwischen einem statischen Abstand von 0,25 bis 0,76 mm eine Ausgangsamplitude von 24-0 mV effektiv für eine Verschiebung von 0,025 mm von Spitze zu Spitze zu erhalten.

Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 2 wird darauf hingewiesen, daß es sich bei der Spule 30 um eine kleine Spule aus Kupferdraht handelt. Der elektrische Widerstand dieses Kupferdrahtes hat einen po4ssitiven Temperaturkoeffizienten. Sein Widerstand über 176⁰G ist etwa &?'■% größer als bei 24⁰O. Der Gütefaktor Q der Spule ist umgekehrt proportional dem Widerstand und nimmt ab mit steigender Temperatur. Dies verursacht natürlich eine entsprechende Verringerung der Empfindlichkeit des Oszillators 70 und beeinflußt die Ausgangsamplitude des Signals am Widerstand 144. Der Heißleiter 48 ist deshalb in fieihe mit der Spule 50 geschaltet und kompensiert, da er einen "negativen iDemperaturkoeffizienten hat, die durch Semperaturänderungen hervorgerufene Veränderung des Widerstandes der Spule 50.

Der Heißleiter 4-8 hat im übrigen eine Exponentialcharakteristik. Dies bedeutet, daß sein Widerstand sich nicht linear mit der Temperatur ändert. Die Charakteristik kann jedoch d-urch die Parallelschaltung des Widerstandes 54- zum Heißleiter in eine lineare Charakteristik geändert v/erden. Der Widerstand des Heißleiters kann wie folgt ausgedrückt werden:

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Hierin bedeuten:

R =» Widerstand des Heißleiters,
e 3 Basis des natürlichen Logarithmus, 5A= eine Konstante des Heißleiters, B » eine Konstante das Heißleiters, T a die absolute Temperatur.

Entsprechend dem Ohmschen Gesetz ergibt sich der Gesamtwiderstand B.^ der Elemente 48 und 54 wie folgt: ~ Β/Φ

R_m -

Ae

wobei:

Widerstand des Widerstandes 54 und Widerstand des Heißleiters 48.

Durch Auswahl eines Heißleiters 48 mit geeigneten Konstanten A und B (welche charakteristische Merkmale des Heißleiters sind) und durch Auswahl eines geeigneten Widerstandes 54 kann der Gesamtwiderstand Rm wie gewünscht umgekehrt linear gemacht werden.

Die Punktion des Heißleiters 90 ist ähnlich, wobei der parallelgeschaltete Widerstand 98 ebenfalls dazu die»t, den Gesamtwidastand der beiden Elemente linear veränderlich zu machen. Wenn die Temperatur steigt und der Widerstand des Heißleiters 90 fällt, nimmt die negative Steuerspannung an der Basis des PHP-Transistors 72 ebenfalls ab. Hierdurch wird die Verringerung der inneren. Impedanz des Transistors 72 bei ansteigender Temperatur kompensiert.

sowohl

Hach der Erfindung sind somit/Mittel für die Kompensation

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von Veränderungen des Widerstandes der Spule 3OaIs auch für Veränderungen in der Empfindlichkeit des Oszillators selbst infolge von Temperaturschwankungen vorgesehen.

Die Erfindung ist zwar nur in Verbindung mit einer bestimmten Ausfuhrungsform beschrieben, sie kann aber auch in anderer Weise ausgeführt werden. So kann beispielsweise der im Oszillator befindliche Heißleiter 90 in das Rückkopplungsnetzwerk des Transistors 72 oder in den Speisekreis des Transistors einbezogen werden, wodurch ebenfalls die gewünschte Temperaturkompensation zu erreichen ist.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Elektrische Fühleranordnung, dadurch gekennzeichnet , daß ein elektrischer Oszillator mit einem abgestimmten Schwingkreis und darin enthaltenen induktiven und kapazitiven Elementen vorgesehen ist, bei dem die Amplitude der erzeugten Schwingungen eine Funktion des Abstandes zwischen dem induktiven Element und einem metallischen Gegenstand ist, unddaß in Reihe mit dem induktiven Element ein Impedanzelement mit einem gegenüber dem induktiven Element in der Weise entgegengesetzten Widerstands-Temperaturkoeffizienten geschaltet ist, daß die G-esamtimpedanz des induktiven und des Impedanzelementes im wesentlichen temperaturunabhängig ist.

2. Fühleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das induktive Element aus einer Spule aus Draht mit einem positiven Widerstands-SDemperaturkoeffizienten und das Impedanzelement aus einem Heißleiter (Ihermistor) mit einem negativen Widerstands-ÜJemperaturkoeffizienten besteht.

3· Fühleranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ^renigstens ein Widerstand parallel zum Heißleiter geschaltet ist, so dall der G-esamtwiderstand der Parallelschaltung sich linear mit der temperatur ändert.

4-0 Fühleranor&nung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ^Reihenschaltung des induktiven und des Impedanzelementes im Nebenschluß zu einer zweiten Induktivität innerhalb des abgestimmten Schwingkreises liegt.

5. Fühleranordnung nach Anspruch 2₉ gekennzeichnet durch einen im wesentlichen rohrförmigen Fühlerkopf, in dem die Spule und der Heißleiter angeordnet sind.

6. Fühl er anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,

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daß die Spule auf einem Spulenkörper aus Isoliermaterial gewicklelt ist, der in der Nähe eines Endes des rohrförmigen Fühlerkopfes sitzt, wobei der Heißleiter ßich in einer Aushöhlung des Spulenkörpers befindet..

7· Fühleranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, das wenigstens ein Widerstand parallel zum Heißleiter geschaltet ist, der sich ebenfalls im Inneren des rohrförmigen Fühlerkopfes befindet.

8. Elektrische FühleranOrdnung, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Oszillator mit einem abgestimmten Schwingkreis und darin enthaltenen induktiven und kapazitiven Elementen vorgesehen ist, bei dem die Amplitude der erzeugten Schwingungen eine Funktion des Abstandes zwischen dem induktiven Element und einem metallischen Gegenstand ist und daß im Schaltungsaufbau des Oszillators ein Heißleiter angeordnet ist, so daß die Ausgangsamplitude der Schwingungen des Oszillators temperaturunabhangig ist.

9. Fühleranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator einen !Transistor enthält, bei dem der abgestimmte Kreis zwischen dem Emitter und dem Kollektor angeschlossen ist,und daß der Heißleiter innerhalb eines Netzwerkes für die Basisvorspannung des üraneistors liegt.

10. Fühleranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißleiter einen negativen Widerstands-Temperatur-Koeffizienten hat.

11. Fühleranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß im Hebenschluß zum Heißleiter ein Widerstand angeordnet ist«

12. Fühlermiördmmg nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, JO daß das Netzwerk für die Basisvorspannung aus mehreren Impe-

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danzelementen, die in Reihe zwischen den entgegengesetzten Klemmen einer Spannungsquelle für die Speisung des Oszillators geschaltet sind, wobei eines der Impedanzelemente, den Heißleiter bildet, und einer Verbindung besteht, die zwisehen dem Anschluß von zwei der in Reihe geschalteten Impedanzelemente und der Basis des Transistors liegt.

13. Fühleranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heißleiter vorgesehen ist, der in Reihe mit dem induktiven Element in dem abgestimmten Schwingkreis des Os-' zillators geschaltet ist.

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