DE2549627A1 - Verfahren zur messung von abstaenden - Google Patents
Verfahren zur messung von abstaendenInfo
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
LEINWEBER & ZIMMERMANN
2549627 Dipl.-Ing. Hefmann Leinweber
Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. A. Gf. v. Wengersky
8 München 2, Rosental 7
2. Aufgang (Kustermann-Passage) Telefon (089) 2603989 Telex 528191 lepatd
Telegr.-Adr. Leinpat München
den 5. November 1975
NIPPON KOKAN KABUSHIKI KAISHA, Tokyo / Japan Verfahren zur Messung von Abständen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung des Abstandes zwischen einem Metallkörper, z.B. einem Stahlblock,
und einem Fühler einer Meßvorrichtung. Nach der Erfindung soll insbesondere der Abstand zwischen einer Meßspule und dem Metallkörper
mit hoher Genauigkeit gemessen werden, ohne daß der Metallkörper berührt wird.
Es ist bereits bekannt, einen Metallkörper unter Verwendung der elektromagnetischen Induktion zu vermessen, beispielsweise die
Krümmung, Lage usw. einer Stahltafel während ihres WalζVorganges,
und zwar mit hoher Genauigkeit ohne Berührung des Metallkörpers, wie es schematisch in Fig. 1 dargestellt ist. Gemäß dieser Anordnung
ist ein Metallkörper 1 zu vermessen. Ein Bezugsoszillator 2, der Wechselstromsignale einer gegebenen Frequenz erzeugt, ist an
die Eingangsanschlüsse einer Wechselstrom-Brückenschaltung 3 angeschlossen, die aus bekannten Impedanzen Z1, Z* und Z4 und einer
variablen Impedanz Z2 besteht. Die Impedanz Z2 ist in der Figur
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254962? - 2 -
durch eine Meßspule 4 verwirklicht. An die Ausgangsklemmen der Brückenschaltung 3 ist ein Differenzverstärker 5 angeschlossen.
Wenn der Abstand zwischen der Meßspule 4 und dem Metallkörper 1 im wesentlichen unendlich groß ist und
die Wechselstromsignale des Bezugsoszillators 2 an die Brükkenschaltung
3 mit der Meßspule angelegt werden, ist die Brückenschaltung dann abgeglichen, wenn der Zustand Z^ · Z*
= Zp · Ζ, herrscht. In diesem abgeglichenen Zustand ist der
Ausgang der Brückenschaltung 3 gleich 0 und der Differenzverstärker 5 erzeugt kein Ausgangssignal. Wird der Abstand zwischen
der Meßspule 4 und dem Metallkörper 1 gegenüber unendlich verringert, so ändert sich die Impedanz Zp der Meßspule
4 mit dem Abstand aufgrund der Änderung der Selbstinduktion,
welche durch die elektromagnetische Induktion im Metallkörper verursacht wird. Bekanntlich ändert sich die Impedanz
Zp nicht linear mit dem Abstand. Infolgedessen ist auch die Änderung des Ausgangssignals der Brückenschaltung 3 nicht
linear. Dieses Ausgangssignal wird vom Differenzverstärker
5 auf einen gegebenen Wert verstärkt und dann einem anzeigenden
oder registrierenden Meßgerät zugeführt, so daß also der Abstand ohne Berührung des Metallkörpers 1 gemessen wird.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel der gegenseitigen Beziehung zwischen dem Abstand zum Metallkörper 1 und der Ausgangs spannung
des Differenzverstärkers 5.
Wie man aus Fig. 2 ersieht, ist die Ausgangscharakteristik hinsichtlich des Abstandes bei der bekannten Meßvorrichtung
nicht linear. Mit einer Erhöhung des Abstandes nimmt die Änderung des Ausgangssignals ab, so daß keine hohe
Meßgenauigkeit erreicht werden kann. Für den praktischen Gebrauch ist es deshalb notwendig, die Charakteristik durch Verwendung
geeigneter Hilfsmittel wie einer äußeren Schaltung
-3-
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linear zu machen. Da die Änderung der Impedanz 1L^
spule 4 bezüglich der Änderung des Abstandes zwischen der Meßspule 4 und dem Metallkörper 1 gering ist, ist es darüberhinaus
notwendig, zur Erzielung einer ausreichenden Empfindlichkeit die Brückenschaltung 3 zu verwenden. Die
Meßgenauigkeit wird in starkem Maß durch die Genauigkeit und die Charakteristiken der festen Impedanzen Z-j, Z* und
Za bestimmt, die die Brückenschaltung bilden, so daß viel
G-eschicklichk^Lt zur Einstellung der Brückenschaltung erforderlich
ist«
Zur Völftinderung dieser Nachteile sind von den Erfindern
bereite ein Verfahren und eine Vorrichtung vorgeschlagen wor&es (P 24 53 8985), die in Fig. 3 veranschaulicht
ist. In dieser figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile »it gleicher Wirkung wie in Fig. 1. Demnach ist mit
dem Bezugsosiiilator 2 ein ßückkopplungsverstärker 6 über
einen leihenwiädrstand Bg verbunden. Parallel zum Verstärker
6 ist ein Wiekkopplungswi der stand B_ geschaltet. Der
Meßspule 4 ist gur Bildung eines Parallelresonanzkreises
iustmen mit '&&<
Impedanz der Meß spule 4 ein Kondensator C parallelgesölieltet. Die eine festgelegte Amplitude und Frequenz
aufw©iöend#a Äiohselstromsignale vom Bezugsoszillator 2 werden,
fiber &©a Seihenwiderstand !_ an den Parallelresonanzkreis
■ ■ ■■-■ -,. s
angelegt unt die über den Parallelresonanzkreis herrschende
Spasnung wirf, fts die Eingangsklemme des ßückkopplungsver-
sjögelegt, der diese Eingangs spannung zu einer Auseines
gewünschten Wertes verstärkt, die dann
über den tttokköfplungswiderstand IL positiv auf die Eingangsseit©
des Verstärkers. 6 rückgekoppelt wird, wodurch ein
Q-Vervielfacher gebildet wird.
-4-
Es wird nun der Abstand zwischen der Meßspule 4
und dem Metallkörper 1 auf im wesentlichen unendlich eingestellt und die Kapazität des Kondensators C so justiert, daß
die "Resonanzfrequenz des Parallelresonanzkreises gleich der Resonanzfrequenz des Oszillators 2 wird. Nimmt unter diesen Bedingungen
der Abstand zwischen der Meßspule 4 und der Metallkörper 1 ab, so wird das von der Meßspule 4 erzeugte Wechselmagnetfeld
mit dem Metallkörper 1 verkettet und die Impedanz der Meßspule. 4 geändert. Als Ergebnis wird eine dem Anstand
zwischen dem Metallkörper 1 und der Meßspule 4 entsprechende Eingangsspannung an den Rückkopplungsverstärker
6 angelegt und zu einer Ausgangsspannung an der Ausgangskiemme
des Verstärkers 6 verstärkt. Durch Messung dieser Ausgangsspannung wird der Abstand zwischen dem Metallkörper 1 und
der Meßspuele 4 mit hoher Genauigkeit bestimmt.
Die Vorrichtung nach Fig. 3 löst die Linearitäts- und Genauigkeitsprobleme, jedoch können sich mit dieser Vorrichtung
andere Schwierigkeiten und Probleme einstellen;
(1) Da die Meßgenaui'gkeit von den Änderungen der Schwingungsfrequenz des Bezugsoszillators 2 abhängt, wird für den praktischen
Gebrauch ein Oszillator hoher Stabilität wie etwa ein Kristalloszillator benötigt;
(2) Die Meßgenauigkeit kann dadurch verlängert werden, daß sich die Impedanz der Meßspule 4 mit Temperaturschwankungen
ändert, wodurch die Resonanzfrequenz des Parallelresonanzkreises variiert;
(3) Die Schwingungsfrequenz des Bezugsoszillators und die
Sehwingungsfrequenz des Parallelresonanzkreises müssen einander
angeglichen werden, jedoch ist die Einstellung für die Angleichung nicht einfach; und
-5-
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(4) wegen der Verwendung des Resonanzkreises ist die Frequenzcharakteristik
aufgrund der Bandcharakteristik nicht gut.
Demgegenüber soll durch die Erfindung ein berührungsfreies Verfahren zum Messen des Abstandes zu einem zu vermessenden
Gegenstand mit hoher Empfindlichkeit angegeben werden,
; bei dem die Ausgangscharakteristiken der Messung in Bezug zum ! zu messenden Abstand linear sind und die erwähnten Nachteile
vermieden sind. Das Verfahren soll so ausgestaltbar sein, daß :
die nicht lineare Abstands-Impedanzänderungs-Charakteristik so ;
ergänzt wird, daß ein schließliches Ausgangssignal mit einer :
linearen Charakteristik durch Justierung der Ausgangscharakteristiken eines RückkopplungsVerstärkers erzeugt wird, der durch
die Änderungen im Rückkopplungsgrad aufgrund der nichtlinearen Abstands-Impedanzänderungs-Charakteristik durch Bestimmung
eines Verstärkungs- und/oder Rückkopplungsgrads im Rückkopplungsverstärker gesteuert wird. Außerdem soll gemäß einer besonderen
Ausgestaltung der Meßfehler aufgrund von Frequenzänderungen beseitigt werden und außerdem der Temperatureinfluß weitgehend
reduziert werden können. Außerdem soll der Rückkopplungsgrad leicht justierbar sein, um die gegenseitige Beziehung zwischen
der Ausgangsspannung und dem Abstand zum Metallkörper linear zu machen.
: Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Rückkopplungsschaltung
des Verstärkers durch eine Rückkopplungsimpedanz
und die Impedanz der Meßspule zusammengesetzt und die Verstär- ; kung des Verstärkers in Übereinstimmung mit dem Impedanzwert '
! der Meßspule gesteuert. Der zu messende Abstand zwischen der ; Meßspule und dem Metallkörper kann durch Messen des Verstär- j
kerausgangssignals bestimmt werden. Die Verstärkungscharak-
, teristik des Rückkopplungsverstärkers wird so eingestellt,
daß sich eine der Nichtlinearität der Abstands-Impedanzänderung-Charakteristik
der Meßspule komplementäre nichtlineare Charakteristik durch Veränderung der Verstärkung des Verstärkers
und/oder Veränderung des positiven Rückkopplungsgrads
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- D —
aufgrund des Werts der Rückkopplungsimpedanz ergibt, wodurch eine komplementär geschaffene Linearität in der Charakteristik
erhalten wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die kontinuierliche berührungsfreie Messung des Abstandes
zum Metallkörper und läßt sich vielfach verwerten, etwa zur Bestimmung der Lage, der Krümmung, der Form usw.
La beim erfindungsgemäßen Verfahren die Messung durch
Feststellung der Impedanzänderung der Meßspule aufgrund der Abstandsänderung zwischen der Meßspule und dem zu vermessenden
Metallkörper durchgeführt wird, wird der Meßwert durch die Zusammensetzung des zu vermessenden Metallkörpers beeinflußt,
die das Impedanzänderungsmaß der Meßspule beeinflußt. Ein derartiges Meßverfahren wird jedoch im allgemeinen für
eine im wesentlichen festgelegte Zusammensetzung für eine lange Zeitspanne kontinuierlich durchgeführt, beispielsweise
bei der Bearbeitung von Stahl und dem Walzen von Stahltafeln, so daß nach einmaligem Eichen für ein zu verwendendes Metall
eine genaue Abmessung des Abstandes zum Metallkörper oder zu den Metallkörpern durchgeführt werden kann. Bei Anwendung
auf Metallkörper wechselnder Zusammensetzung genügt eine Neueichung für die jeweiligen Metallkörper. Beispielsweise
können bei der Messung verschiedener Stahlsorten von wechselnder Zusammensetzung wegen der geringen Änderung der magnetischen
Charakteristik aufgrund der Stahlsorten die Meßfehler dann vernachlässigbar sein, wenn die Messung mit einer
Eichung für ein und dieselbe Linie des Bearbeitens verschiedener Stahlsorten in einem Betrieb allgemein angewandt wird.
Kurz und zusammengefaßt dargestellt, ist die Erfindung verwirklicht bei der Messung des Abstahdes zwischen einer
Meßspule und einem zu vermessenden Metallkörper, wobei die Rückkopplungsschaltung eines Verstärkers eine Rückkopplungsimpedanz und die Impedanz der Meß spule zur Steuerung der Verstärkung
des Verstärkers entsprechend dem Wert der Impedanz
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der Meßspule enthält, wodurch die Impedanzänderungen der Meß- ]
spule aufgrund der Änderung des Abstandes zwischen der Meßspule und dem zu vermessenden Metallkörper festgestellt wer- \
den. Dieser Abstand kann durch Messen der Ausgangs spannung i des Verstärkers bestimmt werden. Die Verstärkungscharakte- j
ristik des Verstärkers ist so eingestellt, daß sie eine Nicht-j linearität äquivalent und komplementär zur Nichtlinearität ;
der Charakteristik zwischen dem Abstand und der Impedanzinderung der Heßspule aufweist, indem die Verstärkung des '
Verstärkerg und/oder der Grad der positiven Rückkopplung
aufgrund des Werts der Hückkopplungsimpedanz verändert wird,
wodurch eine ergänzte gegenseitige Linearität zwischen dem
Ausgangssignal des Verstärkers und dem Abstand zwischen
der Meßspule und dem Metallkörper erhalten wird.
aufgrund des Werts der Hückkopplungsimpedanz verändert wird,
wodurch eine ergänzte gegenseitige Linearität zwischen dem
Ausgangssignal des Verstärkers und dem Abstand zwischen
der Meßspule und dem Metallkörper erhalten wird.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auf der folgenden Beschreibung und den
Zeichnungen. In den Zeichnungen bedeuten:
Zeichnungen. In den Zeichnungen bedeuten:
Fig. 1 sinen Blockschaltplan einer bekannten
Maßanordnung,
Maßanordnung,
Fig. 2 ©ine graphische Darstellung der Ausgangs- i
charakteristik der Anordnung nach Fig. 1, !
ι Fig. 5 tinen Blockschaltplan einer früher vor- j
geschlagenen Meßanordnung,
Fig. 4 einen Blockschaltplan einer Grund-Meßanordnung
zur Verwendung im erfindungsggmäßen Verfahren,
Fig. 5 eine graphische Darstellung der Impedanzänderungscharakteristik
der Meßspule in
. der Anordnung nach Fig. 4 ,
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Fig. 6 im einzelnen die Rückkopplungsschaltung
in der Anordnung nach Fig. 4,
Fig. 7 eine andere Ausführungsform der Rückkopplungs schaltung,
Fig. 8 eine Äquivalentschaltung der Schaltung nach Fig. 7,
Fig. 9 eine graphische Darstellung der Ausgangscharakteristiken der Anordnungen zur Durchführung
der Erfindung, und
Fig. 10 und 11 jeweils abgewandelte Ausführungsformen der Anordnungen von Rückkopplungsimpedanzen.
Gemäß Fig. 4 wird eine Meßspule 4 gegenüber einem zu vermessenden Metallkörper 1 angeordnet, ein Bezugsoszillator 2 mit einer Eingangsklemme eines Verstärkers 7
verbunden, dessen andere Eingangsklemme mit einem Ende der Meßspule 4 verbunden ist, und wird eine Rückkopplungsimpedanz
Z0 zwischen die Ausgangsklemme und die andere Eingangsklemme
des Verstärkers 7 geschaltet. Wechselstromsignale gegebener Amplitude und gegebener Frequenz vom Bezugsoszillator 2 werden an den Verstärker 7 angelegt und vom
Verstärker auf eine Ausgangsspannung eines gewünschten Wertes verstärkt, von der ein Teil über die Rückkopplungsimpedanz
Z als Wechselstromrückkopplungssignale an die Meßspule
4 angelegt wird. Die Impedanz Zq der Meßspule 4 ändert sich in Übereinstimmung mit dem Abstand zwischen der Meßspule 4
und dem Metallkörper 1. Die Änderungscharakteristik der Impedanz Zq ist durch die elektromagnetische Schleife gegeben,
die den Metallkörper 1 enthält, und ist in Bezug zur Abstands-
-9-60982670646 '
änderung zwischen der Meßspule und dem Metallkörper nicht linear. Ein Beispiel hierfür ist in Fig. 5 dargestellt. Die Verstärkung
i des Rückkopplungsverstärkers ist durch die folgende
Formel gegeben:
A =
wobei ß = ZO/(ZS + Zq), und
wobei ß = ZO/(ZS + Zq), und
G- = Verstärkung bei fehlender Rückkopplung.
Die Verstärkung des RückkopplungsVerstärkers wird
also nur durch 2q bestimmt, wenn G und Z gegeben sind.
Die Verstärkung A ist von nichtlinearer Charakteristik in Bezug zur Änderung von Zq, wie aus der angegebenen Formel
ersichtlich ist, und kann durch Einstellung von G- und
Z_ (JB) jeden gewünschten nichtlinearen Charakteristikverlauf
erhalten. Da die Änderung der Impedanz Zq der Meßspule 4
in Bezug zur Abstandsänderung zwischen der Meßspule und dem Metallkörper nichtlinear ist, wie beschrieben wurde,
und die Verstärkung A des Verstärkers 7 eine gegenüber der Änderung von Z komplementäre Charakteristik haben kann,
0
ist aufgrund der Ergänzung der Charakteristiken der Impedanz
ist aufgrund der Ergänzung der Charakteristiken der Impedanz
• ·
Zq und der Verstärkung A eine angenähert lineare Charakteristik
der Verstärkung in Bezug zu den Abstandsänderungen zwischen der Meßspule und dem zu vermessenden Metallkörper
zu erhalten. Der Abstand zwischen der Meßspule 4 und dem Metallkörper 1 kann also bei hoher Genauigkeit mit guter Line
arität der Beziehung gemessen werden.
-10-
809828/0845
Fig. 6 zeigt ein Beispiel für den Aufbau der Rückkopplungsschaltung
zur Justierung der Beziehung zwischen der Ausgangs spannung des Verstärkers 7 und dem zu messenden Abstand
zum Metallkörper 1 in linearer Form. Gemäß der Figur ist eine Serienschaltung einer variablen Induktanz aufgrund
einer Induktivität L-. und eines variablen Widerstandes R-]
über den Verstärker 7 geschaltet. Der Induktanzänderungsbereich der variablen Induktivität L^ beträgt allgemein bis
zu 10:1 und durch Anwendung des Komplementäreffekts, der durch Justierung des Induktanzwertes innerhalb dieses Bereichs
für den Verstärker erzielt wird, kann die ' 'Eingang/Ausgangscharakteristik
des Meßsystems linear gemacht werden.
Mit der beschriebenen variablen Induktanz ist freilich die Feineinstellung schwierig. Wird eine Justierung von höherer
Genauigkeit oder ein breiterer Induktanzänderungsbereich gefordert, so kann dies durch Aufbau der den Verstärker 7
überbrückenden Rückkopplungsschaltung 9 gemäß Fig. 7 erreicht werden, also aus einer Serienschaltung 11 aus einem veränderlichen
Widerstand Rp zum Teilen der Ausgangsspannung, einem
Impedanzwandler 10 und einer festen Impedanz aufgrund einer Induktivität Lp zusammen mit einem parallel zu dieser Serienschaltung
geschalteten veränderlichen Widerstand R^. Die
Blockschaltung nach Fig. 7 zeigt den Bezugsoszillator 2, den Verstärker 7, die Meßspule 4 und die Rückkopplungsschaltung
9 zum Einstellen der linearen Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des Verstärkers 7 und dem Abstand zwischen der Meßspule
4 und dem zu vermessenden Metallkörper 1.
In der Serienschaltung 11 kann die beobachtete Induk- ;
tanz zwischen Punkten a und b in der Schaltung durch Änderung der Höhe, also der Amplitude der an die Induktivität Lp angelegten
Spannung verändert werden.
-11-
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Es gilt nämlich:
aus
eaus (1)
wobei k = konstant.
Die Gleichung (1) zeigt, daß das Multiplizieren der Ausgangs spannung eQ11a mit 1/k äquivalent dem Multiplizieren
der festen Induktanz von Lp mit k ist, wenn der zwischen
den Punkten a und b fließende Strom betrachtet wird.
Die beobachtete Induktanz der Serienschaltung 11 kann
also durch Veränderung des Widerstandswertes des veränderlichen Widerstandes Ii? geändert werden, wodurch sich die Höhe der
an die feste Induktivität L0 angelegten Spannung geändert.
wooei Tip *-
Ist also k=Rp/R*2,der Widerstand zwischen Punkten c und d über den variablen Widerstand Rp ist, so kann die Spannung zwischen den Punkten c und d einen Wert haben, der das 1/k-fache der Ausgangsspannung e aufweist. Wäre der veränderliche Widerstand Rp unmittelbar mit der festen Induktivität Lp verbunden, so wäre ein parallel geschalteter Widerstand aus dem Widerstand R^ und einem Widerstand R"2 zwischen den Punkten a und c in Reihe mit der festen Induktivität Lp geschaltet und die Impedanz zwischen den Punkten a und b hätte eine Widerstandskomponente von R"p/R'ρ und könnte nicht als nur aus einer Reaktanzkomponente bestehend .betrachtet werden.
Ist also k=Rp/R*2,der Widerstand zwischen Punkten c und d über den variablen Widerstand Rp ist, so kann die Spannung zwischen den Punkten c und d einen Wert haben, der das 1/k-fache der Ausgangsspannung e aufweist. Wäre der veränderliche Widerstand Rp unmittelbar mit der festen Induktivität Lp verbunden, so wäre ein parallel geschalteter Widerstand aus dem Widerstand R^ und einem Widerstand R"2 zwischen den Punkten a und c in Reihe mit der festen Induktivität Lp geschaltet und die Impedanz zwischen den Punkten a und b hätte eine Widerstandskomponente von R"p/R'ρ und könnte nicht als nur aus einer Reaktanzkomponente bestehend .betrachtet werden.
Der Impedanzwandler 10, der aus einem Element wie einem Emitterfolger oder einem Spannungsfolger besteht,
ist entsprechend zwischen die feste Induktivität Lg und
den veränderlichen Widerstand R2 eingesetzt, um die Widerstandskomponente
R"p/Rf2 zu minimalisieren, so daß sie
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in Bezug zur festen Induktanz von L2 vernachlässigbar wird.
Als Ergebnis kann die Impedanz zwischen den Punkten a und b äquivalent als aus im wesentlichen nur der Reaktanzkomponente
bestehend betrachtet werden. Infolgedessen kann die. beob achtete Impedanz zwischen-den Punkten a und b angenähert
ju-rLp.k gemacht werden, indem der variable Widerstand R2 in
der Serienschaltung 11 eingestellt wird, und folglich kann j die tatsächlich feste Induktanz L2 durch Justierung des veränderlichen
Widerstands R2 wie eine variable Induktanz wirken. Die ;
Rückkopplungsschaltung 9 kann also durch eine Äquivalentschal-·;
tung nach Fig. 8 dargestellt werden. Die kombinierte Impedanz Z in der Rückkopplungsschaltung 9 beträgt:
Z = ——
s R* + itt/Lo.k
s R* + itt/Lo.k
JR9) (2)
Die Widerstandskomponente in der Rückkopplungsschaltung 9 kann also durch Veränderung des Werts von k, also durch Verän+-
derung des Widerstandswertes R'2 des veränderlichen Widerstandes
R2, eingestellt werden und die Reaktanzkomponente kann durch j
Verändern des Widerstandswertes des variablen Widerstandes R*
eingestellt werden. Die veränderlichen Widerstände R2 und Rz
können übliche veränderliche Widerstände sein.
Da also bei der Ausführung nach Fig. 7 die Induktanzkomponente
mit Hilfe der veränderlichen Widerstände auf jeden gewünschten Wert ohne Änderung der tatsächlichen Induktanz
eingestellt werden kann, kann der Einstellbereich breiter sein
609826/0645
und die Feinjustierung besser durchführbar sein im Vergleich zum im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen Verfahren. Dies
führt zur Verwirklichung einer leichten und sehr genauen Abstandsmessung.
Fig. 9 zeigt graphisch zum Vergleich die Charakteristiken gemäß der Erfindung und gemäß der Anordnung nach Fig. 3.
Hierbei ist die Ausgangsspannung Eq des Bezugsoszillators
2 fest und es wird nur seine Frequenz Iq verändert. In der
Figur geben durchgezogene Linien das Ergebnis bei erfindungsgemäßer
Durchführung mit einem Frequenzänderungsverhältnis Δΐ/fQ = 4,3# und die gestrichelten Linien das Ergebnis mit
der Anordnung nach Fig. 3 mit einem Frequenzänderungsverhältnis
= 1j6 an. Aus der Figur ist ersichtlich, daß gemäß der
Erfindung der Ausgangsfehler in Bezug zur Frequenzänderung im Vergleich zur Anordnung nach Fig. 3 sehr gering ist.
Allgemein ändert sich die Impedanz der Spule mit Temperaturänderungen,
insbesondere steigt die Impedanz an. Ändert sich die Temperatur der Meßspule 4, so ändert sich das Rückkopplungsverhältnis
5 und auch die Verstärkung A, was zu einem Meßfehler führt. Zum Beseitigen e iies solchen Fehlers enthält
die Hückkopplungsimpedanz Z die Induktivität L1 oder L9 gemäß
S I c.
den Ausführungen nach den Fig. 6 und 7 und sind die Meßspule
4 und die Spule der Impedanz Zg gemäß den Figuren 10 und 11
um einen zusammenhängenden Kern 8 gewickelt. Da die Impedanzänderungsverhältnisse
in Bezug zu Temperaturänderungen in den jeweiligen Spulen einander angenähert gleichen, wird das Hückkopplungs
verhältnis auf einem konstanten Wert gehalten. Somit kann die berührungsfreie Abstandsmessung in hoher Güte unabhängig
von Temperaturänderungen verwirklicht werden.
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Die Rückkopplungsschaltung enthält also keine Besonanzschaltung
und der Verstärker hält, wie Fig. 9 zeigt, unabhängig von Schwingungsfrequenzänderungen des Bezugsoszillators
2 eine gute Charakteristik aufrecht, so daß die Messung mit beliebiger gewünschter Schwingungsfrequenz durchgeführt
werden kann, die Justierung leicht ist und somit die Messung mit guter Frequenzcharakteristik durchzuführen ist.
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Claims (4)
- Patentansp r.ü ehe:Verfahren zum Messen des Abstandes zwischen einer Meßspule und einem zu vermessenden Metallkörper, bei dem man von einem Bezugsoszillator erzeugte Wechselspannungssignale an einem Mckkopplungsverstärker anlegt, und durch die Ausgangsspannung des Verstärkers den Abstand zwischen der Meßspule und dem im Bereich der Meßspule angeordneten Metallkörper mißt, dadurch gekennzeichnet, daß man in die "Rüekkopplungsschaltung (9) des Rückkopplungsverstärkers (7) die Impedanz der gegenüber dem zu vermessenden Metallkörper (1) angeordneten Meßspule (4) einbezieht, die Verstärkung des Verstärkers (7) durch die Impedanzänderungen der Meßspule (4) steuert und den ■Rückkopplungsgrad des Verstärkers (7) und/oder die Verstärkung des Verstärkers (7) zur Zeit fehlender Rückkopplung so festlegt, daß zumindest innerhalb eines gegebenen Bereichs die Ausgangscharakteristik des Verstärkers in Bezug zu den Abstandsänderungen zwischen der Prüfspule (4) und dem Metallkörper (1) linearisiert ist.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rüekkopplungsschaltung (9) zum Linear!sieren der gegenseitigen Charakteristik der Ausgangsspannung des Rüekkopplungs verstärker s (7) hinsichtlich des zu messenden j Abstandes ein Bückkopplungsimpedanzelement mit einem Induktanzeleaent enthält.-16-609826/0645
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückkopplungsimpedanzelement eine Serienschaltung einer veränderlichen Induktivität (L.,) und eines veränderlichen Widerstands (H1) enthält.
- 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsschaltung (9) eine Parallelschal- ; tung einer Serienschaltung (11) aus einem variablen Wider- ; stand (Ro) zum Teilen der Ausgangsspannung, einem Impedanz- I wandler,(10) und einer festen Induktanz (Lp) mit einem. j variablen Widerstand (Rz), der zu dieser Serienschaltung (11) parallelgeschaltet ist, enthält.3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspule (4) zur automatischen Kompensation eines von Temperaturänderungen abhängigen Meßfehlers der Meßspule elektromagnetisch mit einer Spule (L.,, L^ gekoppelt ist, die das Induktanzelement des Rückkopplungsimpedanzelementes zur Bildung ,der Rückkopplungsschaltung darstellt.' 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulen um einen gemeinsamen Kern (8) gewickelt sind, der einen gemeinsamen magnetischen Pfad ; bildet.609826/06454*Leerseite
Applications Claiming Priority (2)
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