Marc-Oliver von Maydell (Autor) Kraftkompensierender Drucksensor für die Flugmeßtechnik mit Selbstüberwachung

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1 Marc-Oliver von Maydell (Autor) Kraftkompensierender Drucksensor für die Flugmeßtechnik mit Selbstüberwachung Copyright: Cuvillier Verlag, Inhaberin Annette Jentzsch-Cuvillier, Nonnenstieg 8, Göttingen, Germany Telefon: +49 (0) , Website:

2 I Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Stand der Technik Grundlagen Druckmeßverfahren nach dem Ausschlagprinzip Grundsätzliche Wirkungsweise Abweichungen durch federelastische Elemente Kompensationsverfahren Kompensationsverfahren in der Wägetechnik Kompensationsverfahren in der Druckmeßtechnik Zielsetzung der Arbeit Druckmessung im Flugzeug Grundlagen der Translationsgeschwindigkeitsmessung Barometrische Höhenmessung Alternative Verfahren zur Flughöhenbestimmung Messung des Anströmvektors Kurzübersicht nicht druckbasierter Meßverfahren Messung der Strömungsgeschwindigkeit mittels Staudrucksonden Druckzuleitungen Differenzdruckmessung mittels Kompensationsverfahren Grundsätzliche Wirkungsweise Der Begriff der Kompensation Rückgekoppeltes Sensor-Aktorsystem Anforderungen an die Einzelkomponenten Der Druck/Kraft-Umformer Das Aktorsystem Der Verlagerungssensor Der Regler... 31

3 II 6 Die Entwicklung des Druck/Kraft-Umformers Flache Kreismembran Flache Kreisplattenfeder Flache Kreisplattenfeder mit starrem Zentrum Experimentelle Ergebnisse Profilierte Membranen mit starrem Zentrum Kapselfedern Rohrfedern Bourdonfeder Faltenbalg Ergebnis der Betrachtungen Das Aktorsystem Mögliche Aktorsysteme Das elektrostatische System Das piezoelektrische System Das magnetostriktive System Das elektrostriktive System Das elektrodynamische System mit Magnetkreis Grundlagen der elektrodynamischen Krafterzeugung Betrachtungen zur Auslegung des Magnetkreises Konstruktion des Aktorteils für das Drucksensorsystem Mögliche Stabilisierung des permanenterregten Magnetkreises Kernspin-Magnetometer ohne Modulation des zu messenden Magnetfeldes Die Konstruktion der Aktorspule Die elektrischen Eigenschaften der Spule Volumenausnutzung Der trägerlose Spulenkörper Die federelastische Aufhängung Treiberelektronik Der Verlagerungssensor...97

4 III 8.1 Übersicht möglicher Wegmeßverfahren Optische Wegmeßverfahren Induktive Wegmeßverfahren Grundlagen kapazitiver Anordnungen zur Wegmessung Änderung der Fläche Änderung der Dielektrizitätszahl Änderung des Plattenabstandes Störeinflüsse auf einfache Plattenkondensatoren Einfluß durch elektrostatische Kräfte Differentialkondensator als Wegaufnehmer Konstruktive Ausführung des Differentialkondensators Auswertung mittels hochdynamischer Trägerfrequenzmeßelektronik Die frequenzanaloge Auswertung Die amplitudenanaloge Auswertung Der Kompensationsregler Die Regelstrecke Überlegungen zur Auslegung des Reglers Meßergebnisse des Gesamtsystems Selbstüberwachung Überprüfung der statischen Kennlinie Überprüfung der dynamischen Kennlinie Meßergebnisse: Druckanschluß 1: mit 2m Schlauch angeschlossen, Druckanschluß 2: offen, ohne Schlauch Meßergebnisse: Druckanschluß 1: mit 4m Schlauch angeschlossen, Druckanschluß 2: offen, ohne Schlauch Meßergebnisse: Druckanschluß 1: mit 6m Schlauch angeschlossen, Druckanschluß 2: offen, ohne Schlauch Meßergebnisse: Druckanschluß 1: mit 2m Schlauch angeschlossen, Druckanschluß 2: mit 2m Schlauch angeschlossen Meßergebnisse: Druckanschluß 1: mit 4m Schlauch angeschlossen, Druckanschluß 2: mit 4m Schlauch angeschlossen Zusammenfassung und Ausblick

5 IV 13 Literaturverzeichnis A Anhang A.1 Verzeichnis der verwendeten Formelzeichen A.2 Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen A.3 Bildteil A.4 Schaltungen...166