DE19920968A1

DE19920968A1 - Anordnung und Meßverfahren zur Erfassung von wenigstens einer bewegungscharakteristischen Größe eines bewegten Meßgerätekörpers

Info

Publication number: DE19920968A1
Application number: DE19920968A
Authority: DE
Inventors: Edmund R Poetsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2019-05-07
Also published as: DE19920968C2

Abstract

Anordnung und Verfahren betreffen die Messung von bewegungscharakteristischen Größen, insbesondere von Beschleunigungskomponenten und/oder Neigungswinkeln am beschleunigten Meßobjekt 81 in Bezug auf ein Referenzsystem 200 mit signifikanter Gravitation 201. Die Referenz zum Bezugssystem Erde wird über Pendel erfaßt. Die Pendelbewegung aufgrund von Beschleunigung wird durch die Schaltungsanordnung und das Verfahren laufend kompensiert. Die Schaltungsanordnung ist insbesondere im dynamischen Meßbereich einsetzbar, wo herkömmliche statische Inclinometer zu träge und gyrostabilisierte Systeme zu aufwendig und eventuell zu instabil sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Meßverfahren gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 1 und 15.

Aus dem Europäischen Patent 0 192 719 B1 und aus dem US- Patent 4,821,218 sind Anordnungen zur Bestimmung von zumindest einem charakteristischen Wert einer Bewegung, wie Beschleunigung, Geschwindigkeit, zurückgelegter Weg eines sich im Wesentlichen linear und horizontal bewegenden Körpers bekannt.

Nachteile der bekannten Anordnungen sind unter anderem:

- Eingeschränkte Erfassung von rotierender Bewegung und eingeschränkter Rotationsbereich des Meßgerätegrundkörpers
- ungenaue Erfassung der Bewegungskomponenten des Meßgerätegrundkörpers
- ungenaue Signalverarbeitung
- keine Kalibrierung

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art in der Weise zu verbessern, daß eine Vielzahl der für einen bewegten Körper charakteristischen Bewegungsmerkmale möglichst exakt ermittelt und ausgewertet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 und 2: das Prinzip einer Meßanordnung gemäß der Erfindung.

Fig. 3.1 bis 3.4: den mechanischen Aufbau einer Meßanordnung gemäß der Erfindung.

Fig. 4: das Prinzip der Signalverarbeitung in einer Meßanordnung nach den Fig. 3.1 bis 3.4.

Fig. 5 bis 8: verschiedene Ausführungsbeispiele für die Signalverarbeitung

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Meßanordnungen zeigen einen rotierend, bzw. linear bewegbaren Meßgerätegrundkörper 81, 81', bei dem wenigstens eine horizontale az und/oder ax und/oder eine vertikale Beschleunigungskomponente ay und/oder wenigstens eine Neigungswinkel-Komponente psi und/oder phi innerhalb eines Bezugssystems x; y und z mit signifikantem Gravitationsvektor 201, z. B. Erde 200 erfaßt werden.

Definitionen

Das Bezugssystem aus den Vektoren x, y, z und den Neigungswinkeln phi und psi wird als starr mit dem Inertialsystem 200 mit signifikantem Graviatationsvektor 201 verbunden betrachtet. Der Neigungswinkel phi dreht um den Vektor z. Der Neigungswinkel psi dreht um den Vektor x.

Die Vektoren 21 und 31 geben die Richtungen der Erfassung der Linearbewegungskomponenten des Meßgerätegrundkörpers 81 bzw. 81' innerhalb der Ebene, die durch x und y des Bezugssystemes aufgespannt ist an. Die Vektoren 21' und 31' geben die Richtungen der Erfassung der Linearbewegungskomponenten des Meßgerätegrundkörpers 81' innerhalb der Ebene, die durch z und y des Bezugssystemes aufgespannt ist an.

Der Neigungswinkel 14, ist der Winkel, um den der Meßgerätegrundkörper 81 bzw. 81' gegenüber der Richtung des Gravitationsvektors 201, um den Rotationsvektor 15 und innerhalb der Ebene, die durch x und y des Bezugssystemes aufgespannt ist verdreht wird. Der Rotationsvektor 15 steht senkrecht auf der Ebene, die durch die Vektoren 21 und 31 aufgespannt ist. Entsprechend ist der Neigungswinkel 25 der Winkel, um den der Meßgerätegrundkörper 81 bzw. 81' gegenüber der Richtung des Gravitationsvektors 201, um den Rotationsvektor 15' innerhalb der Ebene, die durch z und y des Bezugssystemes aufgespannt ist verdreht wird. Der Rotationsvektor 15' steht senkrecht auf der Ebene, die durch die Vektoren 21' und 31' aufgespannt ist.

Bei dem in den Fig. 3.1 bis 3.4 dargestellten Ausführungsbeispielen ist aus Gründen der einfacheren Darstellung ein System mit einem Pendelsystem 1, 12, 13 und zwei zugeordneten Beschleunigungssensoren 2 und 3 beschrieben. Das System kann auch auf ein Zweipendelsystem erweitert werden, wobei dann vorteilhaft einer der Beschleunigungssensoren 3 oder 3' mit seiner zugeordneten Signalaufbereitung entfallen kann. In der Praxis wird vorteilhaft ein vorkonfektioniertes und vorjustiertes Zwei- bzw. Dreiachsen-Beschleunigungssensorsystem, das die Sensoren 2, 3 und ggf. 2' enthält zum Einsatz kommen.

Das Pendelsystem besteht aus einer exzentrischen Masse 13, die auf einer Scheibe 1 angebracht ist. Die Scheibe ist auf einer Achse 12 befestigt, die über Lager 51 und 52 frei drehbar um einen Rotationsvektor 15 bezüglich des Meßgerätegrundkörpers 81 gelagert ist. Das Pendelsystem kann ohne Anschlag Bewegungen von größer 360 Grad relativ zum Meßgerätegrundkörper 81 ausführen.

Die Scheibe 1 besteht vorteilhaft aus elektrisch leitendem Material oder ist mit leitendem Material beschichtet. Die Scheibe 1 wird im Luftspalt zwischen den Polschuhen 63 und 64 bzw. 73 und 74 wenigstens eines magnetischen Kreises, bestehend aus einem Permanentmagnet 61 bzw. 71, Joch 62 und 65 bzw. 72 und 75 und den Polschuhen 63 und 64 bzw. 73 und 74, so angeordnet, daß die Scheibe bei der Bewegung des Pendelsystems den wenigstens einen Luftspalt in tangentialer Richtung durchfährt. Ein der Winkelgeschwindigkeit der Scheibe proportionaler Wirbelstrom, der dabei in der elektrisch leitenden Scheibe induziert wird, erzeugt ein geschwindigkeitsproportionales, der Bewegung entgegengerichtetes Drehmoment, wodurch das Pendelsystem geschwindigkeitsproportional gedämpft wird, ohne daß dabei eine Verbindung zwischen Pendelsystem 1; 12; 13 und Meßgerätegrundkörper 81 zusätzlich zur Lagerung 51 und 52 erforderlich wäre. Die wirksame Fläche des Luftspaltes kann auf einen kleinen Bereich konzentriert werden. Da die magnetische Induktion im Luftspalt konstant bleibt, ist die Toleranz der Dämpfung dabei praktisch nur von der Leitfähigkeit und der Schichtdicke des leitenden Materials der Scheibe 1 abhängig.

Die Rotationsbewegung des Pendelsystems 1; 12 und 13 bezüglich des Meßgerätegrundkörpers 81 um der Rotationsvektor 15 wird vom Meßwandlersystem des Pendelsystems, bestehend aus der auf der Scheibe 1 aufgebrachten optischen Rasterteilung 11, bzw. optischen Winkelcodierung 11 und den Sensoren 41 und 42 berührungslos erfaßt und in ein winkelproportionales elektrisches Signal 10 umgewandelt.

Die Translationsbewegung des Meßgerätegrundkörpers 81 entlang des Richtungsvektors 21 wird vom Beschleunigungssensor 2 und die Translationsbewegung des Meßgerätegrundkörpers 81 entlang des Richtungsvektors 31 vom Beschleunigungssensor 3 erfaßt.

Die Beschleunigungssensoren 2 und 3 sind so angeordnet, daß ihre Richtungsvektoren senkrecht aufeinander stehen und daß beide Richtungsvektoren rechtwinklig zum Rotationsvektor 15 des Pendelsystems 1; 12 und 13 stehen. Das elektrische Ausgangssignal 20 des Beschleunigungssensors 2 repräsentiert die Beschleunigungskomponente des entlang des Richtungsvektors 21 bewegten Meßgerätegrundkörpers 81 und das elektrische Ausgangssignal 30 des Beschleunigungssensors 3 repräsentiert die Beschleunigungskomponente des entlang des Richtungsvektors 31 bewegten Meßgerätegrundkörpers 81.

Das elektrische Signal 10 repräsentiert den Winkel, um den sich das Pendelsystem 1; 12 und 13 um seinen Rotationsvektor 15 relativ bezüglich dem Meßgerätegrundkörper 81 bewegt.

Fig. 4 und Fig. 5 zeigen, prinzipiell wie die Signale 10, 20 und 30, bzw. 10', 20' und 30 über die Schaltungsanordnung 90 zu den Ausgangswerten ax, ay und phi, bzw. az, ay und psi verarbeitet werden.

Um Fehler, verursacht durch hohe Frequenzanteile in den Meßsignalen 10; 20 und 30, bei der Signalaufbereitung in 130; 230 und 330 zu minimieren, ist in jedem Signalzweig jeweils eine Filteranordnung 110; 210; 310 vorgesehen.

Der Meßwerterechner 160, 260, 360 berechnet die Ergebniswerte phi, ax und ay. Signalaufbereitung und Meßwerterechner können in einem Ausführungsbeispiel als Signalprozessor 95 zusammengefaßt werden. Der Signalprozessor 95 verarbeitet sowohl analoge Signale 120, 220 und 320, als auch digitale Werte 150, 250, 350, phi, ax, ay. Für ein Zweipendelsystem gelten die Betrachtungen entsprechend.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Filterstufen 110, 210 und 310. Jede der Filterstufen 110, 210 und 310 enthält ein Antialiasingfilter 111; 211 und 311 mit definiertem Frequenz- und Phasenverhalten. Das Filter weist vorteilhaft eine Tiefpaßcharakteristik und weiterhin vorteilhaft von höherer Ordnung auf.

Vorteilhaft weist wenigstens eines der Antialiasingfilter, z. B. 111 und/oder 211 und/oder 311 eine Einstellmöglichkeit für die Grenzfrequenz und/oder eine weitere Filterstufe 115 und/oder 215 und/oder 315 mit Allpaßcharakteristik und definiert einstellbarer Amplitude und/oder Gruppenlaufzeit auf, um Toleranzen im Amplitudengang und/oder Phasengang der parallel liegenden Filter, z. B. 210 und 310 so auszugleichen, daß die Ausgangssignale 120; 220 und 320 zueinander die im Wesentlichen gleiche Amplituden- und Phasenlage aufweisen wie die unterhalb der Filtergrenzfrequenz liegenden Anteile der Eingangssignale 10; 20 und 30 zueinander. Die Realisierung von Tiefpaß Filtern und von Allpaß- Filteranordnungen mit einstellbarer Gruppenlaufzeit ist z. B. beschrieben in Tietze/Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, Springer- Verlag Berlin, Kapitel 13.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Signalprozessors 95, bei dem die analogen Signale 120, 220 und 320 im Multiplexer 96 zunächst nacheinander abgetastet und im A/D-Wandler 97 in digitale Werte 121, 221 und 321 umgewandelt werden. Die Signale 120; 220; 320 bzw. 120'; 220' 320' werden dabei nicht zeitgleich parallel verarbeitet. Die beim zeitlich versetzten Abtasten entstehenden Pasenverschiebungen der Singale werden anschließend bei der Phasenkorrektur in den Stufen 130; 230 und 330 so korrigiert, daß die Ausgangssignale 150; 151; 152 und 250; 251; 252 und 350; 351; 352 zueinander keinen zeitlichen Versatz aufweisen.

Mit den im Festwertspeicher 410 abgelegten Korrekturparametern 403 wird in der Signalaufbereitung 130, 230, 330 eine Korrektur der fehlerbehafteten Werte 121, 221, 321 vorgenommen.

Die physikalischen Parameter des Sensorsystems und die entsprechenden Sensor-Kennlinien können entweder werkseitig bestimmt und über eine Schnittstelle 402 in den Festwertspeicher 410 eingegeben werden, oder sie werden durch eine geeignete Eichprozedur bei der ersten Inbetriebnahme bestimmt und über die Schnittstelle 400 programmgesteuert im Festwertspeicher 410 gespeichert.

Das Verfahren zum Eichen umfaßt z. B. folgende Schritte:

Der Meßgerätegrundkörper 81 wird mit einer geeigneten Anordnung in definierten Schritten um der Rotationsvektor 15 bewegt. Dabei werden für jeden Schritt die Werte 150, 250 und 350 im statischen Zustand erfaßt. Danach werden folgende Arbeitsschritte durchgeführt:

Ermitteln der Kennlinie und/oder des Kennlinienpolynoms des Sensors 2 (Beschleunigung). Die Kennlinie und/oder das Kennlinienpolynom liefert nach dem Eichvorgang die um Nichtlinearität, Offset- und Spannenfehler bereinigten Werte 250 zum Beschleunigungssensor 2.

- Speichern der Kennlinienwerte und/oder des Kennlinien Polynoms des Sensors 2 als Tabelle oder durch Speichern der Polynom-Koeffizienten im Festwertspeicher 410.

Erfassung der Kennlinie und/oder des Kennlinienpolynoms des Sensors 3 (Beschleunigung) Die Kennlinie und/oder das Kennlinienpolynom liefert nach dem Eichvorgang die um Nichtlinearität, Offset- und Spannenfehler bereinigten Werte 350 des Beschleunigungssensors 3.

Erfassung des Montagefehlerwinkels zwischen den Sensoren 2 und 3. Der Montagewinkel-Fehler ist der Winkel um den die beiden Richtungsvektoren der 21 und 31 der Sensoren 2 und 3 vom Sollwinkel 90 Grad abweichen. Dabei werden die auf der Basis der Kennlinien korrigierten Sensorsignale über einen volle Drehung des Meßgerätegrundkörpers um der Rotationsvektor 15 aufgenommen und in ihrer Phasenlage in Abhängigkeit vom Drehwinkel 14 miteinander verglichen. Bei einer vollen Drehung des Meßgerätegrundkörpers um der Rotationsvektor 15 entsteht jeweils eine Sinus- bzw. eine Kosinus-Funktion der Sensorsignale 20 und 21. Zweckmäßig werden signifikante Punkte der beiden Funktionen, z. B. die Nulldurchgänge miteinander verglichen. Die Abweichung der so ermittelten Phasenlage von der bei korrekter 90 Grad-Montage der beiden Vektoren 21 und 31 sich ergebenden Phasenlage gibt den Montagefehlerwinkel an.

- Speichern des Montagefehlerwinkels und/oder des Korrekturwertes im Festwertspeicher 410.

Erfassung der Kennlinie des Pendelwinkelsignals 10. Als Referenzwert dient der sich in Ruhelage durch Berechnung aus den korrigierten von der Erdbeschleunigung verursachten Beschleunigungswerten der Sensoren 2 und 3 ergebende Neigungswinkel:

phi_0 = arctan (Wert 250/Wert 350)

- Speichern der Kennlinienwerte und/oder des Kennlinien Polynoms des Pendelwinkelsignals 10 als Tabelle oder durch Speichern der Polynom-Koeffizienten im Festwertspeicher 410.

Erfassung der Pendel-Periodendauer und der Dämpfung

Durch kurzzeitige stoßartige lineare Beschleunigung des Systems mit anschließender linearer Ruhelage wird das Pendel zum freien gedämpften Ausschwingen angeregt. Die Periodendauer und die Dämpfung werden aus dem Zeitlichen Verlauf der abklingenden Pendelschwingung ermittelt und als Parameter 400 entweder automatisch, oder über die Schnittstelle 402 manuell im Festwertspeicher 410 abgelegt.

Zusätzlich zur werkseitigen Ersterfassung der physikalischen Parameter des Sensorsystems kann sich die Anordnung in geeigneten Betriebszuständen, in denen die physikalischen Umgebungsbedingungen wenigstens teilweise bekannt sind, wie z. B. in Phasen der Ruhe selbst überprüfen und ggf eine Korrektur der gespeicherten physikalischen Sensorparameter vornehmen. Diese Prozedur ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Anordnung eine signifikante Temperaturdrift aufweist und/oder hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist.

Bei Verwendung beispielsweise eines inkrementalen Winkelmeßverfahrens bei der Erfassung des relativen Winkelsignals 10, das den relativen Winkel zwischen Pendelsystem 1 und Meßgerätegehäuse 81 repräsentiert, wird vorteilhaft bei jeder Inbetriebnahme der Schaltungsanordnung im Rahmen einer Initialisierungsroutine der initiale Neigungswinkel 14 der Anordnung wie folgt bestimmt:

Das System wird beim Einschalten in eine Ruhelage mit Neigungswinkel ungleich 90 Grad versetzt. Wenn die Werte 150, 250 und 350 keine Veränderung mehr aufweisen, wird aus den in diesem Fall statischen, aufgrund der Erdbeschleunigung verursachten Komponentenwerte der Beschleunigungssignale 250 und 350 der statische Neigungswinkel der Anordnung berechnet:

phi_0 = arctan (Wert 250/Wert 350)

Der Wert phi_0 bildet den Anfangswert für die inkrementale Winkelmeßanordnung, auf den jede weitere Veränderung des Winkelwertes 150 bezogen wird.

Im Meßwerte-Rechner 160, 260, 360 wird aus den digitalen Werten der Ausgangssignale 150; 151; 152 und 250; 251; 252 und 350; 351; 352 zusammen mit den im Festwertspeicher 410 abgelegten physikalischen Parametern 401 wie Periodendauer und Dämpfung des Pendelsystems 1; 12; 13 auf der Basis der Schwingungsdifferentialgleichung des Pendelsystems 1; 12; 13 die Werte phi und ax und ay berechnet. Details zur Berechnung sind im zitierten Stand der Technik beschrieben.

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Signalaufbereitung in den Stufen 130; 230 und 330. In den Stufen 136; 236; 336 erfolgt eine Korrektur der Werte 121; 221; 321 nach den Kriterien Signallaufzeit, Nichtlinearität und/oder Offset und/oder Verstärkungsfehler. Die entsprechenden Korrekturwerte 403 sind im Festwertspeicher 410 gespeichert. Zur Korrektur können z. B. Kennlinien-Korrekturtabellen oder Korrekturpolynome verwendet werden. Zum Ausgleich von Schwankungen der Umgebungstemperatur können z. B. die Temperaturcharakteristika der einzelnen Sensoren 1, 2 und 3 gespeichert sein.

Außerdem werden in den Stufen 136; 236; 336 die beim zeitlich versetzten Abtasten im Multiplexer 96 entstehenden Pasenverschiebungen der Singale 121, 221 und 321 durch entsprechende Phasenkorrekturen wieder kompensiert. Die Signale 122, 222 und 322 weisen nach dieser Korrektur wieder relativ zueinander die gleiche Phasenlage auf, wie die ursprünglichen Sensorensignale 10, 20 und 30 zueinander.

Die Stufen 130; 230 und 330 sind in diesem Beispiel identisch aufgebaut. Deshalb wird in der Folge repräsentativ nur eine Stufe 130 beschrieben:

Das korrigierte Signal 122 wird einer ersten Differenzierstufe 132 zur Bildung der ersten Ableitung des Signals 122 nach der Zeit zugeführt und anschließend einer zweiten Differenzierstufe 133 zur Bildung der zweiten Ableitung des Signals 122 nach der Zeit zugeführt.

Das Signal 122 wird in einer Phasenkorrekturstufe 131 zugeführt, in der das Signal 122 in seiner Phasenlage so korrigiert wird, daß das Ausgangssignal 150 die korrekte Phasenlage aufweist, wie sie zeitlich zu den parallel erzeugten Signalen der ersten Ableitung 151 und der zweiten Ableitung 152 paßt.

Das Ausgangssignal der ersten Differenzierstufe 132 wird in einer Phasenkorrekturstufe 134 zugeführt, in der das Ausgangssignal der ersten Differenzierstufe 132 in seiner Phasenlage so korrigiert wird, daß das Ausgangssignal 151 die korrekte Phasenlage aufweist, wie zu den parallel erzeugten Signalen 150 und zweiter Ableitung 152 paßt.

Es sind auch andere Anordnungen der einzelnen Differenzierstufen und Phasenkorrekturstufen möglich. So können z. B. zur Bildung der ersten und der zweiten Ableitung zwei eigenständige Stufen parallel zueinander, statt wie oben beschrieben in Serie zueinander Arbeiten. In jedem Falle sind Korrekturen in den parallel zueinander laufenden Signalzweigen innerhalb der Stufen 130; 230 und 330 vorgesehen, die Phasenverschiebungen, die bei der Bildung der Ableitungen entstehen so ausgleichen, daß die Ausgangssignale 150; 151; 152 und 250; 251; 252 und 350; 351; 352 zeitlich korrelieren.

Zur Differenzierung können numerische Differenzierverfahren, oder bei weitgehend analoger Signalverarbeitung z. B. auch analoge Differenzierer verwendet werden. Je nach verwendetem Differenzierungsverfahren und auftretenden Toleranzen weisen die Phasenkorrekturstufen voreilende oder nacheilende Charakteristik auf.

Claims

1. Anordnung zur Erfassung von wenigstens einer bewegungscharakteristischen Größe eines bewegten Meßgerätekörpers, bestehend aus
einem Meßgerätegrundkörper an dem wenigstens ein bezüglich des Meßgerätegrundkörpers um einen definierten Rotationsvektor bewegliches Pendel angebracht ist,
und jedem Pendel jeweils wenigstens ein Wandler zur Umwandlung der Relativbewegung des Pendels bezüglich des Meßgerätegrundkörpers zugeordnet ist,
und jedem Pendel jeweils wenigstens zwei Beschleunigungssensoren zur Erfassung von Beschleunigungskomponenten des Meßgerätegrundkörpers zugeordnet sind
und einer Signalaufbereitungs-, Programmspeicher-, Datenspeicher-, Rechen- und Ein/ Ausgabeeinheiteinheit zur Berechnung der Pendel Differentialgleichung aus den aufbereiteten Sensorsignalen, und zur Ausgabe von Ergebniswerten,
gekennzeichnet dadurch,
daß die jedem Pendel zugeordneten jeweils zwei Beschleunigungssensoren derart angeordnet sind, daß zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Beschleunigungsvektoren erfaßt werden, deren Richtungsorientierungen beide innerhalb der Ebene des Pendels verlaufen, die von dem Rotationsvektor des Pendels im rechten Winkel durchdrungen wird,
daß zwischen dem Meßgerätegrundkörper und dem wenigstens einen vorhandenen Pendel außer der Lagerung keine mechanische Verbindung besteht, so daß das Pendel unabhängig von der Rotationsposition des Meßgerätegrundkörpers um den Pendelrotationsvektor eine gedämpfte Pendelschwingung um seinen Rotationsvektor vollführen kann,
daß zwischen dem Wandlersystem eines jeden Pendels und wenigstens einem Eingang des Verarbeitungsrechners zur Lösung der Pendel Diffentialgleichung, eine Anordnung zur Signalaufbereitung der die Winkelbewegung des Pendels relativ zum Meßgerätegrundkörper und/oder der Frequenz und/oder Phase und/oder Amplitude repräsentierenden Signale angeordnet ist
daß zwischen dem Wandlersystem eines jeden Beschleunigungssensors und wenigstens einem Eingang des Verarbeitungsrechners zur Lösung der Pendel Diffentialgleichung, eine Anordnung zur Signalaufbereitung der eine Beschleunigungskomponente des Meßgerätegrundkörpers und/oder der Frequenz und/oder Phase und/oder Amplitude repräsentierenden Signale angeordnet ist
daß die Verarbeitungsrechneranordnung eine lösch- und wiederbeschreibbare Speicheranordnung zum Speichern von Signallaufzeiten der Anordnung zur Signalaufbereitung und/oder zum Speichern der Kennlinienparameter und der physikalischen Konstanten der Meßanordnung enthält, deren Werte beim Ausschalten der Anordnung bis zum nächsten Lösch- und Schreibvorgang erhalten bleibt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens eine der dem Pendel und/oder den Beschleunigungssensoren zugeordneten Anordnungen zur Signalaufbereitung eine Anordnung zum Ausfiltern eines definierten Frequenzspektrums aus dem die Bewegung repräsentierenden Signal über der Zeit aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens eine der dem Pendel und den Beschleunigungssensoren zugeordneten Anordnungen zur Signalaufbereitung eine Anordnung zur Bildung der ersten Ableitung des die Bewegung repräsentierenden Signals über der Zeit aufweist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens eine der dem Pendel und den Beschleunigungssensoren zugeordneten Anordnungen zur Signalaufbereitung eine Anordnung zur Bildung der zweiten Ableitung des die Bewegung repräsentierenden Signals über der Zeit aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens eine der dem Pendel und/oder den Beschleunigungssensoren zugeordneten Anordnungen zur Signalaufbereitung eine Anordnung zur Korrektur der Phasenlage des dem die Bewegung repräsentierenden Signals über der Zeit im Vergleich zu wenigstens einem weiteren der den Beschleunigungssensoren und/oder dem Pendel zugeordneten Anordnungen zur Signalaufbereitung und dessen die Bewegung repräsentierenden Signals aufweist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens eine der dem Pendel und/oder den Beschleunigungssensoren zugeordneten Anordnungen zur Signalaufbereitung eine Anordnung zur Korrektur der Phasenlage des dem die erste Ableitung der Bewegung repräsentierenden Signals über der Zeit im Vergleich zu wenigstens einem weiteren der den Beschleunigungssensoren und/oder dem Pendel zugeordneten Anordnungen zur Signalaufbereitung und dessen die Bewegung und/oder deren Ableitungen repräsentierenden Signalen aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens eine der dem Pendel und/oder den Beschleunigungssensoren zugeordneten Anordnungen zur Signalaufbereitung eine Anordnung zur Korrektur der Phasenlage des dem die zweite Ableitung der Bewegung repräsentierenden Signals über der Zeit im Vergleich zu wenigstens einem weiteren der den Beschleunigungssensoren und/oder dem Pendel zugeordneten Anordnungen zur Signalaufbereitung und dessen die Bewegung und/oder deren Ableitungen repräsentierenden Signalen aufweist.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 3 bis 7 gekennzeichnet dadurch, daß die Mittel zur Signalaufbereitung parallel zueinander angeordnet sind und zeitlich parallel zueinander arbeiten

9. Anordnung nach den Ansprüchen 3 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Mittel zur Signalaufbereitung dem Meßwerte-Rechner zugeordnet sind und daß die entsprechenden Werte von diesem berechnet werden, bevor die Werte dem Rechenprogramm zur Berechnung der Pendel-Differentalgleichungen bereitgestellt werden.

10. Anordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Bewegungssignale der vorhandenen Pendel und Beschleunigungssensoren nacheinander im Multiplexverfahren durch den Meßwerterechner erfaßt und zwischengespeichert werden.

11. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 10 gekennzeichnet dadurch, daß die Anordnungen zur Phasenkorrektur der einzelnen Ausgangssignale so eingestellt sind, daß alle Ausgangssignale der vorhandenen Anordnungen zur Signalaufbereitung im Bezug auf deren jeweils physikalische, die Bewegung repräsentierende Eingangssignale eine im Wesentlichen gleiche Gruppenlaufzeit aufweisen.

12. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7 und 10, gekennzeichnet dadurch, daß die durch den zeitlichen Versatz beim Abtasten auftretenden Phasenunterschiede zwischen den Signalen so ausgeglichen werden, daß die Signale am Eingang des Verarbeitungsrechners wieder phasengleich bezüglich des physikalischen Eingangssignals zur Verfügung stehen.

13. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Pendel frei drehbar auf dem Meßgerätegrundkörper gelagert ist und fest mit einer Dämpfungseinrichtung bestehend aus wenigstens einer Scheibe mit definiertem elektrischen Leitwert verbunden ist, die bei Bewegung des Pendels relativ zum Meßgerätegrundkörper berührungsfrei durch wenigstens einen Luftspalt eines, magnetischen Kreises mit definierter, magnetischer Induktion bewegt wird, dessen Joch fest mit dem Meßgerätegrundkörper verbunden ist.

14. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Pendel frei drehbar auf dem Meßgerätegrundkörper gelagert ist und fest mit einer optoelektronischen Winkelmeßeinrichtung verbunden ist, welche die relative Winkelbewegung des Pendels bezüglich Meßgerätegrundkörper erfaßt und in ein elektrisches Signal umwandelt.

15. Verfahren zur Bestimmung von wenigstens einer bewegungscharakteristischen Größe eines bewegten Meßgerätekörpers, bestehend aus den Schritten

- Erfassung der Relativbewegung wenigstens eines Pendels bezüglich des Meßgerätegrundkörpers,
- Erfassung der Beschleunigungssignale von wenigstens zwei Beschleunigungssensoren, die jedem Pendel zugeordnet sind,
- Signalaufbereitung,
- Datenspeicherung,
- Berechnung der Linearbeschleunigungswerte des Meßgerätegrundkörpers bezüglich des Inertialsystemes Erde und/oder wenigstens eines Neigungswinkelwertes des Meßgerätegrunkörpers bezüglich des Inertialsystemes Erde auf der Basis von ermittelten und gespeicherte Pendelparametern und Sensorkennlinien,
- Eingabe von Steuerungsbefehlen und/oder
- Ausgabe von Ergebniswerten.

16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, daß die Pendelparameter Dämpfung und Periodendauer aus dem zeitlichen Verlauf einer frei abklingenden Schwingung des Pendels ermittelt und in einem wiederbeschreibbaren Festwertspeicher abgespeichert werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, daß die Kennlinienverläufe der Beschleunigungssensoren durch schrittweises Verdrehen des Meßgerätegrundkörpers um den Rotationsvektor des Pendels ermittelt werden, daß die Kennlinie des Winkelsensors durch schrittweises Verdrehen des Meßgerätegrundkörpers um den Rotationsvektor des Pendels ermittelt wird und daß die Korrekturwerte der Kennlinien in einem wiederbeschreibbaren Festwertspeicher abgespeichert werden.

18. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperaturkoeffizienten der Kennlinienverläufe der Beschleunigungssensoren und des Winkelsensors ermittelt wird und daß die Korrekturwerte der Kennlinien in einem wiederbeschreibbaren Festwertspeicher abgespeichert werden.

19. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, daß die Korrektur der Temperaturkennlinien während des Betriebs der Anordnung in Phasen vorgenommen wird, in denen über einen definierten Zeitraum hinweg keine Bewegung des Meßgerätegrundkörpers stattfindet.

20. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet dadurch, daß bei Inbetriebnahme der Anordnung in einer Phase, in der über einen definierten Zeitraum hinweg keine Bewegung des Meßgerätegrundkörpers stattfindet, der Neigungswinkel des Meßgerätegrundkörpers bezüglich des Inertialsystemes aus den Werten der beiden Beschleunigungskomponenten berechnet werden und als Anfangswert für die Winkelerfassung des Relativwinkels zwischen Pendel und Meßgerätegrundkörper eingesetzt wird.