• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    EineVorrichtung zur Beschleunigungsmessung besteht aus Beschleunigungssensorenfür dreivoneinander unabhängigeRichtungen des Raumes, die in ein Gehäuse integriert und mit einerMeßdatenerfassungseinheitzu einer mobilen Einheit zur Messung von Beschleunigungen verbundensind, wobei die Meßdatenerfassungseinheitaus einem Notebook-Computer besteht. Im Gehäuse ist zusätzlich eine Sensoreinheit zurMessung der Temperatur der Beschleunigungssensoren angeordnet, diefür eineKompensation der thermischen Nullpunkt-Drifts der Beschleunigungssensoreneinsetzbar ist. Die Vorrichtung kann für die Messung von Restbeschleunigungenin einer Raumstation eingesetzt werden, sie kann aber auch für die Messungder Schallfortpflanzung in Gebäudenund zur Messung von Beschleunigungen verwendet werden, die beimEinschlag von Mikro-Meteoriten in die Außenwände von Raumfahrzeugen auftreten.
    公开号:DE102004002543A1
    申请号:DE200410002543
    申请日:2004-01-17
    公开日:2005-08-11
    发明作者:Ingo Dr. Retat；Uwe Schlossstein；Andreas SCHÜTTE
    申请人:EADS Space Transportation GmbH；
    IPC主号:G01P1-02
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Vorrichtung für Raumflugkörper zur Beschleunigungsmessungfür eineBewertung der Schwerelosigkeit.
    [0002] InRaumflugkörpern,wie beispielsweise der Internationalen Raumstation (ISS), sollenhäufigwissenschaftliche Experimente unter den Bedingungen der Schwerelosigkeitdurchgeführtwerden. Bedingt durch Störungen,wie Lageregelungsvorgänge,Ventilatoren, Pumpen etc., wird jedoch eine vollkommene Schwerelosigkeit – d.h. eineBeschleunigung identisch Null – praktischnie erreicht. Fürdie in bzw. mit der Raumstation arbeitenden Wissenschaftler ist esindes wichtig, zu erfahren, wie hoch der Störpegel – gemessen direkt am Versuchsaufbauwährendder Messung – tatsächlich ist,um die Ergebnisse richtig bewerten zu können und um reale Effekte vonStöreffektenunterscheiden zu können.Daher ist in der Internationalen Raumstation ein Meßsystem vorgesehen,das die Restbeschleunigung, oft auch als μg-Level bezeichnet, registriert. Diesesbekannte Meßsystemhat jedoch eine beträchtlicheGröße und erfordertentsprechende Ressourcen.
    [0003] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst kompaktes System zurMessung der Restbeschleunigung bereitzustellen, das keine weiterenRessourcen, wie z.B. eine externe Stromversorgung, benötigt undmit dem auf einfache Weise überalldort die Restbeschleunigung gemessen werden kann, wo ein Experimentdurchgeführtwird.
    [0004] DieErfindung löstdiese Aufgabe dadurch, daß Beschleunigungssensorenfür dreivoneinander unabhängigeRichtungen des Raumes in einem Gehäuse integriert und mit einerMeßdatenerfassungseinheitzu einer mobilen Einheit zur Messung von Beschleunigungen verbundensind.
    [0005] Dieerfindungsgemäße Vorrichtungbildet damit ein komplettes Beschleunigungsaufnehmersystem, dasbesonders klein ist und das von jedem modernen Notebook-Computeraus betrieben werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zwar bevorzugtfür eineAnwendung in der Raumfahrt konzipiert, sie kann aber überall dorteingesetzt werden, wo Beschleunigungen schnell, einfach und mobilgemessen werden sollen.
    [0006] Beider bevorzugten Ausführungsformder Erfindung ist überdiesvorgesehen, daß Hardware-Filterin das Gehäuseintegriert sind und fürdie Vorfilterung der Meßsignaleeingesetzt werden. Weiterhin ist in vorteilhafter Weiterbildungder Erfindung vorgesehen, daß dasGehäusedurch eine Stromversorgungseinheit in zwei Bereiche eingeteilt wird,die elektromagnetisch gegeneinander abgeschirmt sind, und daß der Aufbaueinerseits Beschleunigungsmessungen bis zu 200 Hz zuläßt und andererseits äußerst kompaktaufgebaut ist. Die Stromversorgung kann dabei über eine PCMCIA-Meßkarte,eine PC-Meßkarteoder aber übereine USB-Schnittstelle des Notebook-Computers erfolgen. Ferner erfolgtin vorteilhafter weise eine weitere digitale Filterung des Signalsim Notebook-Computer selbst.
    [0007] Nachfolgendsoll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.Es zeigen
    [0008] 1 inschematischer Weise den Aufbau einer Vorrichtung zur Beschleunigungsmessungund
    [0009] 2 denAufbau der Sensoreinheit bei der Vorrichtung gemäß 1.
    [0010] Diein den Figuren dargestellte Vorrichtung zur Beschleunigungsmessungbesteht im wesentlichen aus einer in einem Gehäuse 1 angeordneten Sensoreinheitmit Beschleunigungsaufnehmern sowie mit Komponenten für eine Filterungund Aufbereitung der Signale und aus einer mit dieser Sensoreinheitverbundenen Einheit 2 fürdie Meßdatenerfassungund Digitalisierung sowie zur Signalaufbereitung und der Darstellungund Verarbeitung der Meßergebnisse.
    [0011] ImGehäuse 1 sindinsgesamt drei Beschleunigungssensoren 3 bis 5 für die dreiRaumrichtungen sowie eine Sensoreinheit 6 zur Temperaturmessung angeordnet.Die Meßsignaleder Beschleunigungssensoren 3 bis 5 werden ineiner nachgeschalteten Filtereinheit 7 gefiltert und aneine in der Meßdatenerfassungseinheit 2,im Fall des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels einem Notebook-Computer, angeordneteMeßkarte 8 übermittelt.In dieser Meßkarte 8 werdendie Signa le verstärktund digitalisiert, wobei die Filtereinheit 7 die Bandbreiteder Meßsignalebeschränktund auf diese weise eine Überlastungder Meßkarte 8 mitunerwünschtenSignalen verhindert.
    [0012] Diedigitalen Signale werden in einer der Meßkarte 8 zugeordnetenSpeichereinheit 9 zwischengespeichert und anschließend mittelseiner Signalverarbeitungseinheit 10 nochmals gefiltertund dann weiterverarbeitet, z.B. wird eine Fast-Fourier-Transformationdurchgeführt.Die Filterparameter sowie weitere Verarbeitungsparameter können über eineentsprechende Software per Menü verändert werden.Störquellen,wie sie beispielsweise in der ISS auftreten, können so durch die Anpassung derdigitalen Filter leichter identifiziert werden. Anschließend werdendie so erzeugten Daten auf einer Anzeigeeinheit 11 zurDarstellung gebracht und/oder auf einem Datenträger, in diesem Fall einer internen Harddisk 12,abgespeichert. zusätzlichkönnendie Daten, wie in 1 durch Pfeile angedeutet, über eineexterne Datenleitung weitergeleitet werden, über die auch die entsprechendenBefehle an die Meßdatenerfassungseinheit 2 übermitteltwerden können.
    [0013] Diein den Figuren dargestellte Vorrichtung zur Beschleunigungsmessungbenötigtkeine weiteren Verstärkeroder andere Elektronik und weist einen sehr geringen Strombedarfauf, so daß sowohl für die Meßdatenerfassungseinheit 2 alsauch insbesondere fürdie im Gehäuse 1 angeordnetenBeschleunigungsaufnehmer 3 bis 5, den Temperatursensor 6 sowiedie Filtereinheit 7 keine externe Stromversorgung erforderlichist. Vielmehr werden diese Komponenten über die Meßkarte 8 im Computersowie das Verbindungskabel 13 mit einer 5 Volt Gleichspannungversorgt, die dann im Inneren des Gehäuses 1 geeignet aufbereitetwird.
    [0014] Hierzuist dieses Gehäuse 1 inzwei Bereiche unterteilt; in einem Teil ist die Spannungsaufbereitunguntergebracht, in der die vom Notebook gelieferte 5 Volt Gleichspannungmit einem DC/DC Konverter auf ± 12Volt transformiert und gefiltert wird. Der andere, in 2 dargestellteTeil des Gehäuses 1 ist durcheine massive Schottwand von der Meßelektronik getrennt, wobeidiese Schottwand durch die Aufnahme der DC/DC-Konverter-Einheitgebildet wird. Auf diese weise wird verhindert, daß die Signaleder Meßaufnehmerdurch den DC/DC-Konverter gestört werden.Die Meßaufnehmerselbst sind dabei einerseits so in dem massiven Gehäuse angeordnet,daß für alle dreiRaumrichtungen die Eigenfrequenzen des Systems wesentlich größer als200 Hz sind und damit Beschleunigungsmessungen bis zu 200 Hz möglich sind.Andererseits ist die Anordnung der Sensoren und der Filterplatinederart komprimiert, daß eine äußerst kompakteBauweise möglichist.
    [0015] DieBenutzung der Vorrichtung ist füreinen Astronauten oder anderen Anwender äußerst einfach: Die Meßkarte wirdin den Notebook-Computer geschoben und an das Verbindungskabel 13 angeschlossen.Der Computer wird eingeschaltet und die Software wird von einerCD-Rom gestartet. Danach beginnt automatisch die Datenakquisition.Die Temperatur der Beschleunigungssensoren 3 bis 5 wird gemessenund damit eine thermische Nullpunkts-Drift der Beschleunigungssensoren 3 bis 5 kompensiert.
    [0016] Daskomplette System wiegt im Fall des hier beschriebenen Ausführungsbeispielsnicht mehr als ca. 500 Gramm, ist etwa 80 × 80 × 64 mm3 groß und bildetzusammen mit dem Notebook- Computereine universelle, mobile Einheit zur Messung von Beschleunigungen.Die gesamte Einheit kann auf ein Standard-Lochraster geschraubtwerden, die elektrische Verlustwärmekann ohne weitere Maßnahmen passivabgeführtwerden.
    [0017] DieSensoren könnenvorzugsweise fürdie Messung von kleinen Restbeschleunigungen in einer Raumstationeingesetzt werden, die Vorrichtung kann aber auch für die Messungder Schallfortpflanzung in Gebäudeneingesetzt werden. Daneben könnenaber auch die Beschleunigungen gemessen werden, die beim Einschlagvon Mikro-Meteoriten in die Außenwände vonRaumfahrzeugen auftreten.
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] Vorrichtung fürRaumflugkörperzur Beschleunigungsmessung füreine Bewertung der Schwerelosigkeit, dadurch gekennzeichnet,daß Beschleunigungssensoren(3, 4, 5) für drei voneinander unabhängige Richtungendes Raumes in einem Gehäuse (1)integriert und mit einer Meßdatenerfassungseinheit(2) zu einer mobilen Einheit zur Messung von Beschleunigungenverbunden sind.
    [2] Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß dieMeßdatenerfassungseinheit (2)aus einem Notebook-Computer besteht.
    [3] Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß indas Gehäuse(1) eine Filtereinheit (7) für die Vorfilterung der Meßsignaleintegriert ist.
    [4] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,daß dasGehäuse(1) durch eine Stromversorgungseinheit in zwei Bereicheunterteilt wird, die elektromagnetisch gegeneinander abgeschirmtsind.
    [5] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß dieStromversorgung übereine PCMCIA-Meßkarteerfolgt.
    [6] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß dieStromversorgung übereine PC-Meßkarte erfolgt.
    [7] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß dieStromversorgung übereine USB-Schnittstelledes Notebook-Computers erfolgt.
    [8] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,daß inder Meßdatenerfassungseinheit(2) eine Signalverarbeitungseinheit (10) zur digitalenFilterung der Signale vorgesehen ist.
    [9] Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,daß dieFilterparameter überein Menü imNotebook-Computerauswählbarsind.
    [10] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,daß dieEinheit auf ein Standard-Lochrasterschraubbar ist.
    [11] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,daß imGehäuse(1) eine Sensoreinheit (6) zur Messung der Temperatur derBeschleunigungssensoren (3–5) angeordnet und für eine Kompensationder thermischen Nullpunkt-Drift der Beschleunigungssensoren (3–5)einsetzbar ist.
    [12] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,daß siefür dieMessung der Schallfortpflanzung in Gebäuden einsetzbar ist.
    [13] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,daß siefür dieMessung der Beschleunigungen beim Einschlag von Mikro-Meteoritenin die Außenwände vonRaumfahrzeugen einsetzbar ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004002543B4|2005-11-10|
    EP1555532A3|2009-10-07|
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-08-11| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-05-11| 8364| No opposition during term of opposition|
    2007-06-14| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: ASTRIUM GMBH, 85521 OTTOBRUNN, DE |
    2009-05-28| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: ASTRIUM GMBH, 82024 TAUFKIRCHEN, DE |
    2014-10-02| R082| Change of representative|Representative=s name: ELBPATENT-MARSCHALL & PARTNER, DE Representative=s name: ELBPATENT-MARSCHALL & PARTNER MBB, DE |
    2017-11-03| R081| Change of applicant/patentee|Owner name: AIRBUS DEFENCE AND SPACE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: ASTRIUM GMBH, 82024 TAUFKIRCHEN, DE |
    2017-11-03| R082| Change of representative|Representative=s name: ELBPATENT-MARSCHALL & PARTNER MBB, DE |
    2018-08-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410002543|DE102004002543B4|2004-01-17|2004-01-17|Vorrichtung für Raumflugkörper zur Beschleunigungsmessung|DE200410002543| DE102004002543B4|2004-01-17|2004-01-17|Vorrichtung für Raumflugkörper zur Beschleunigungsmessung|
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