SE513392C2 - Förfarande jämte anordning för beröringsfri detektering via modulering av elektromagnetisk signal genom av mätstorhet styrd mekanisk resonans - Google Patents

Description

15 20 25 30 513 392 2 “vibrating string” princip. Genom ett trivialt mekaniskt arrangemang omsätts det tryck vilket önskas mätas in en motsvarande mekanisk spänning i en sträng vil- ken exciteras vid sin resonansfrekvens. Mätning av denna resonansfrekvens sker lokalt inom trycksensoms hus genom t.ex. induktiv teknik.

Genom en kombination av mekanisk HF modulering och den redan kända "vib- rating string” trycksensor-principen kan en ny trycksensor för teledetektering konstrueras, nämligen (Fig 1) bestående av: ett tryckkännande element (t.ex. en membranbälg) kopplat till ett mekaniskt re- sonanselement vars frekvens därigenom styres (t.ex. en gitarrsträng) en mekanisk excitationssignal för excitering av den mekaniska resonanssväng- ningen (t.ex vibrationer frän vägbana och motorfordon i applikationen däck- tryckssensor) en radio-sändare/mottagare med amplituddemodulator och efterföljande signal- omvandling frän AM till tryck.

Ett identiskt förfarande kan nu också användas för mätning av vridmoment (Fig 2). En strängelement anbringas mellan två punkter längs en huvudspännings- linje på den axel vars vridmoment önskas mätas. Strängen anbringas fritt över axelytan så att den kan bringas i resonansoscillation - t.ex. genom naturligt före- kommande vibrationer 1 axeln eller genom en anslagsexcitering genom axelns rotation.

Strängen ges en mekanisk förspänning så att dess resonansfrekvens kan styras upp eller ner beroende på drag- eller tryckspänningar längs vald töjningslinje.

Genom att anbrlnga flera strängar på samma axel i olika töjningsriktningar och avstämda till olika frekvensband (genom att ge dem olika längd, förspänningsni- 20 25 30 513 392 3 vå, massbelastning, etc) kan axelns fullständiga mekaniska spänningstillstånd avkännas beröringsfritt och på ett ansenligt avstånd.

Genom att utnyttja ett elem_ent vars mekaniska form ändras med dess tempera- tur och genom att, enligt ovan beskrivna förfarande, koppla detta för styming av en mekanisk resonansfrekvens kan en telemetrisk temperatursensor också framställas enligt den här beskrivna nya principen.

Mätning och övervakning av mekaniska vibrationer är ett betydande teknikom- ràde. Här erbjuder den nya radiotekniken en mångfald möjligheter. Ett vibreran- de objekt kan direkt bestrålas med elektromagnetiska signaler och den av den mekaniska rörelsen introducerade modulationen analyseras. Altemativt kan tex. antennformiga trådelement anbringas på en vibrerande struktur i särskilt intres- santa mätpunkter.

En akustisk signal vilken försätter ett enkelt membran i svängning medger, enligt den nya principen, i sig själv en mikrofonfunktion.

För stränginstrument, igen med exemplet gitarr, erbjuds ett nytt förfarande för omvandling frän mekanisk/akustisk till elektrisk signal för vidare behandling och distribution i ljudanläggningssystem.

För bl.a. applikationema vridmoment- och däcktrycksmätning kan ytterligare en effekt utnyttjas i syfte att förhöja detekteringssäkerheten och för att erhålla ytter- ligare Infomation såsom varvtal och vinkelförlopp. När den oscillerande sträng- en sensom också bringas att rotera ändras därmed dess antennaspekt relativt detekteringssystemets sändar/mottagarantenner vilket resulterar i en överlagrad mod ulering av totalstyrkan iden elektromagnetiska signalen från den oscilleran- de strängen. Detta innebär att spektrallinjen från strängen i HF signalens ampli- tuddemodulerade spektra, vars frekvensposition motsvarar ett visst däcktryck eller vridmoment, nu varierari styrka avhängighet till sensorns rotation. Därige- 513 392 4 nom erhålles också information om t.ex. däckets varvtal och vinkelförlopp. Den- na Information kan t.ex. utnyttjas för att särskilja de fràn det egna fordonet kommande däcksignaler (vilka normalt alla är rotationsmässigt synkroniserade) från signaler härrörande från andra fordon i det egna fordonets närhet och ut- rustade med samma mätsystem för däcktrycksmätning.

Ytterligare exploatering och analys av den här beskrivna nya principen och dess utnyttjande i ett mätsystem är naturligtvis möjlig och anses därför som omfattad av denna uppfinning. il

Claims (1)

1. 5 20 25 30 att att att att 513 392 PATENTKRAV Förfarande för detektering av en mätstorhet hos ett objekt, kännetecknatav ett med objektet förbundet svängningselement bestrålas med en mikro- vågssignal, nämnda mätstorhet styr en hos svängningselementet uppträdande meka- nisk svängningsrörelse, svängningsrörelsen detekteras som en modulering av mikrovàgssignalen från svängningselementet, den mekaniska svängningsrörelsen exciteras av naturligt förekommande mekanisk energi tillgänglig i dess omedelbara omgivning. Förfarande enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t av att mätstorheten styr en mekanisk resonansfrekvens. Förfarande enligt krav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a t av att mätstorheten är ett gas eller vätsketryck. Förfarande enligt krav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a t av att mätstorheten är ett vridmoment. Förfarande enligt krav 1 och 2, k ä n n e t e c k n a t av att mätstorheten är en temperatur. _ _ Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att flera mätstorheter samtidigt detekteras genom att de genom dessa styrda resonansfrek- venserna ej sammanfaller. 10 15 20 25 30 att att att att att 10. 11. 12. 513 392 6 Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av variationeri intensiteten hos mikrovågssignalen från svängningselementet utnyttjas för att detektera en rotation hos svängningselementet. Förfarande enligt krav 1 och 7, k ä n n e t e c k n a t av att dylika intensi- tetsvariationer utnyttjas för att relatera flera roterande svängningselement intill varandra. Anordning för detektering av en mätstorhet hos ett objekt, k ä n n e - te c k n a d av en mikrovågssändare är anordnad för bestràlning av ett med objektet för- bundet svängningselement med en mikrovàgssignal, svängningselementet är förbundet med objektet, så att nämnda mätstorhet styr en hos svängningselementet uppträdande mekanisk svängningsrörel- se, organ är anordnade för mottagning av en mikrovàgssignal från sväng- ningselementet och för detektering av en av svängningsrörelsen introduce- rad modulering av den mottagna mikrovågssignalen, svängningselementet är mekaniskt inrättat för att exciteras av den naturligt förekommande mekanisk energi som är tillgänglig i svängningselementets omedelbara omgivning. Anordning enligt krav 9, varvid svängningselementet är strängformigt. Anordning enligt krav 10, varvid det strängformade elementet är anordnat att utföra en transversal resonanssvängning. Anordning enligt krav 9, varvid det strängforrnade elementet är mekaniskt förspänt.