DE3500988C1 - Sonde zum Messen gasfoermiger oder fluessiger Stroemungen bezueglich Richtung und Staerke - Google Patents

Description

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zwei sektorförmige Teilkammern unterteilt, sowie Meßeinrichtungen zum Bestimmen der Drücke in den beiden Teilkammern und/oder des Differenzdruckes zwischen den beiden Teilkammern in dem hinteren Teil der Meßkammer umfaßt.

Vorzugsweise schließt die Trennwand mit jeder Seitenwand einen Winkel von 45° ein.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Trennwand die gleiche Länge wie die Seitenwände, wobei die Vorderkante der oberen und der unteren Kammerwand jeweils ein Kreisbogen ist oder mit den Verbindungsgeraden der Endpunkte der Trennwand und der Seitenwände zusammenfällt.

Strömungsversuche im Windkanal an einer gemäß

bestimmt werden kann. Gegebenenfalls erwünschte Abweichungen von einer linearen Charakteristik über den gesamten Meßbereich können zur Erhöhung der Empfindlichkeit in bestimmten ausgewählten Winkelbereichen herangezogen werden.

Für die Druckdifferenz, die sich zwischen den beiden Teilkammern einstellt, wenn die Meßkammer als Staukörper in eine Strömung eines fluiden Mediums gebracht wird, ist die Differenz der Flächengrößen maßgebend, die den effektiven Teilkammeröffnungen entspricht, die die Strömung vorfindet. Mit anderen Worten, der Druck in einer Teilkammer ist proportional zu der Öffnungsfläche der jeweiligen Teilkammer im rechten Winkel zu der Strömungsrichtung. Hieraus ergibt

der Erfindung aufgebauten Meßkammer haben gezeigt, 15 sich, daß nur die effektive Öffnungsfläche, die die Strödaß die Differenz der Drücke ρ 1 und ρ 2, die sich in der mung vorfindet, für die Linearität der charakteristischen

als Stauraum in eine Strömung gestellten Meßkammer in den beiden Teilkammern aufbauen, mit guter Näherung eine lineare Funktion des Anströmwinkels β zwischen der Strömungsrichtung und der Trennwand ist. Messungen an einer offenen Meßkammer mit parallelen ebenen oberen und unteren Kammerwänden haben gezeigt, daß sich der lineare Bereich bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit über einen Anströmwinkel von ungefähr ±53°, d. h. also insgesamt etwa 105°, erstreckt. Es ist dementsprechend möglich, aus der gemessenen Druckdifferenz zwischen den beiden Teilkammern in einfacher Weise einen Wert für den Anströmwinkel zu berechnen und die Richtung der Strömung relativ zu der Meßkammer, die feststeht, anzugeben.

Die Messungen haben weiterhin gezeigt, daß geringe Abweichungen von der linearen Beziehung zwischen der Druckdifferenz und dem Anströmwinkel auftreten können. Dabei hängt der charakteristische Verlauf dieser Funktion von verschiedenen Parametern ab:

1. Form der Vorderkanten der oberen und der unteren Kammerwand.

Es hat sich insbesondere gezeigt, daß eine kreisbogenförmige Vorderkante die Linearität stärker beeinflußt als eine Vorderkante, die mit den beiden geraden Verbindungsstrecken zwischen der Trennwand und den Seitenwänden zusammenfällt. Im ersteren Falle wurden Abweichungen von der Linearität innerhalb des Winkelmeßbereichs der Meßkammer über 90° von bis zu etwa 4% gemessen, während die Abweichungen von der Linearität im letzteren Falle im gleichen Meßbereich innerhalb der Meßgenauigkeit und somit unter 1 % lagen.

Kurve in Betracht gezogen werden muß. Die Form der Kammer im hinteren Teil hat keinen Einfluß mehr auf die Linearität der Beziehung zwischen dem Anströmwinkel und der Druckdifferenz. Der hintere Teil der Meßkammer bzw. der Teilkammern kann deshalb entsprechend anderen Erfordernissen an die Meßsonde weitgehend beliebig ausgelegt werden. Da die Meßkammer gemäß der Erfindung vorzugsweise im Freien eingesetzt wird, ist es vorteilhaft, Vorkehrungen gegen Kondenswasser, Spritzwasser, Staubpartikel und gegebenenfalls eindringende Insekten vorzusehen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist deshalb die Schnittlinie der unteren Kammerwand mit einer Seitenwand eine von unten nach oben aufsteigende Linie. Falls Wasser in die Kammer eindringt, läuft es auf der schrägen Fläche nach unten wieder ab.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die obere Kammerwand einen sich von einer Seitenwand zur anderen erstreckenden Tropfwulst oder einen Tropfvorsprung auf. Weiterhin ist auch die obere Kammerwand vorzugsweise schräg geneigt auszubilden. Falls sich dann Kondenswasser in der Kammer ansammelt, läuft es auch an der oberen Kammerwand nach unten und tropft von dem Tropfvorsprung oder Tropfwulst nach unten, trifft auf die untere schräge Kammerwand und fließt aus der Meßkammer aus.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind

45 die hinteren, spitzwinkligen Teile der Teilkammern mit Sacköffnungen verbunden, die sich nach oben erstrekken und gegen Flugstaub geschützt sind. In diesen Sack-

2. Winkel zwischen der Trennwand und den Seiten- 50 öffnungen sind die Meßeinrichtungen vor Staub ge-

wänden. Wenn die Trennwand die Meßkammer halbiert, d. h. einen Winkel von 45° mit den Seitenwänden einschließt, ergibt sich eine lineare Funktion zwischen dem Anströmwinkel und der Druckdifferenz über den gesamten Meßbereich der Meßkammer. Wenn die Trennwand mit den Seitenwänden jeweils verschiedene Winkel einschließt, setzt sich die gemessene Kurve, die die Abhängigkeit der Druckdifferenz von dem Anströmwinkel angibt, aus zwei geraden Teilstücken zusammen, wobei der Knickpunkt dem Anströmwinkel /?= 0 entspricht. Länge der Trennwand.

Wenn die Trennwand nicht bis zur Vorderkante der oberen und unteren Kammerwände reicht, können unberechenbare Randeffekte auftreten.

Hieraus ergibt sich, daß durch die Formgebung der Meßkammer in ihrem Vorderteil der Meßcharakteristik schützt angeordnet.

Es ist weiterhin vorteilhaft, im vorderen Teil der Teilkammern einen netz- oder gitterartigen Insektenschutz vorzusehen, falls die Meßsonde durch eindringende Insekten gestört werden könnte. Dieser netz- oder gitterartige Insektenschutz muß jedoch so weit von der Vorderkante der Meßkammer entfernt angebracht werden, daß sein Vorhandensein nicht die effektive Öffnungsgröße beeinflußt.

Da ein wesentliches Anwendungsgebiet der Meßsonde gemäß der Erfindung die Meteorologie ist, wird es nicht zu vermeiden sein, daß die Sonde auch bei tiefen Temperaturen zur Vereisung neigen kann. Aus diesem Grunde wird es für bestimmte Anwendungsgebiete zweckmäßig sein, die Meßsonde mit einer elektrischen Heizeinrichtung zur Enteisung zu versehen. Die Heizeinrichtung selbst kann in herkömmlicher Weise ausgeführt sein, so lange sichergestellt ist, daß sie die Strö-

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mung um die Meßsonde nicht stört oder die gegebenenfalls elektronisch durchgeführte Druckmessung nicht beeinflußt.

Des weiteren ist es bei Meßsonden, die im Freien aufgestellt sind, unerwünscht, daß sich Vögel auf ihnen niederlassen und sie durch ihr Gewicht dejustieren oder erschüttern. Dieses Problem stellt sich insbesondere dann, wenn die erfindungsgemäße Meßsonde auf Schiffen zur Bestimmung der Windrichtung verwendet wird. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist deshalb der obere Teil der Meßsonde mit einer Spitze versehen, die nach oben aufragt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Teilkammern in ihrem vorderen Teil mit einer dünnen elastischen Membran verschlossen, die den Druck in das Innere der Kammer überträgt. Die Membran muß so dünn und so elastisch sein, daß der Druck fehlerfrei auf das sich im Inneren der Kammer befindende Medium übertragen wird. Dabei kann das Innere der Teilkammer mit einem inkompressiblen Druckmeßmedium wie z. B. öl gefüllt sein. Diese Ausführungsform der Erfindung gestattet, daß die Sonde zur Messung von Strömungen korrodierender, aggressiver, feuchter und anderer schädlicher Medien eingesetzt wird, ohne daß die eigentlichen Druckmeßeinrichtungen im Inneren der Teilkammern angegriffen werden. Mit einer Sonde dieser Art können somit auch bei geeigneter Wahl des Membranmaterials Strömungen aggressiver chemischer Substanzen gemessen werden.

Zu bemerken ist, daß die Versuche gezeigt haben, daß die Größe der Meßkammer keinen Einfluß auf die Linearitätsbeziehung zwischen dem Anströmwinkel und der Druckdifferenz in den Teilkammern hat. Die Sonde kann deshalb sehr klein ausgebildet werden. Die Größe der Sonde, d. h. der Meßkammern, hat jedoch einen Einfluß auf die Empfindlichkeit der Sonde, wenn nicht nur die Strömungsrichtung sondern auch der Druck selbst bestimmt werden soll. Für genauere Messungen ist deshalb eine Sonde mit größeren Dimensionen erforderlich, um den Druck exakter messen zu können.

In der besonders bevorzugten Ausführungsform der Sonde gemäß der Erfindung sind vier gleiche Meßkammern vorgesehen, die mit ihren Spitzen aneinanderstoßend, Seitenfläche an Seitenfläche, so angeordnet sind, daß ihre Vorderflächen ein umlaufendes Band bilden, dessen Projektion der Kontur der Vorderkante der Meßkammern entspricht, d. h. vorzugsweise ein Kreis oder ein Achteck ist. Es ist auch möglich, vier gleiche Meßkammern auf diese Weise so anzuordnen, daß die Projektion ihrer Vorderkanten ein Quadrat ist. Die Wahl der Kontur der Vorderkante der Meßkammern hängt, wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, von der gewünschten Charakteristik der Beziehung zwischen dem Anströmwinkel und der Druckdifferenz in den Teilkammern ab.

In dieser Ausführungsform mit vier Meßkammern werden Strömungsrichtungen über Richtungen von 360° erfaßt. Jeweils eine Meßkammer mit zwei Teilkammern erfaßt einen Winkelbereich von 90°. Die im mittleren Teil der Sonde angeordneten Druckmeßeinrichtungen sind zweckmäßigerweise so beschaffen, daß sie den Meßwert als elektrisches Signal abgeben. Mit an sich bekannten Mitteln, wie z. B. Mikroprozessoren, können die Meßwerte der einzelnen Teilkammern abgefragt und ausgewertet werden. Die Differenz der Druckwerte der zwei Teilkammern jeweils einer Meßkammer liefert dabei die Richtung der Strömung, während durch Integration oder einfache Addition der gemessenen Druckwerte die Stärke der Strömung bestimmt werden.

Als Meßeinrichtungen zum Bestimmen der Drücke in den beiden Teilkammern und/oder des Differenzdrukkes zwischen den beiden Teilkammern können alle an sich bekannten Druckmeßeinrichtungen verwendet werden. Wenn ihre Abmessungen klein genug sind, werden sie direkt im hinteren Tjil der Teilkammern angeordnet. Deshalb können z. B. druckabhängige elektronische Bauteile (wie Halbleiter, Piezokristalle, Hallsonden) oder temperaturempfindliche elektronische Bauteile (wie NTC- oder PTC-Widerstände, Halbleiter usw.), die zur indirekten Druckmessung verwendet werden, wie nachstehend noch näher erläutert wird, in den Teilkammern selbst angebracht werden, wobei ihre Meßleitungen durch das Innere der Sonde und z. B. deren Halteschaft nach außen geführt werden. Wenn die Druckmeßeinrichtungen jedoch zu groß sind oder gegen schädliche Temperaturschwankungen, Erschütterungen oder andere Störeinflüsse geschützt werden sollen, befinden sich im hinteren Teil der Teilkammern nur die Meßöffnungen für die Druckmeßeinrichtungen und starre oder flexible Druckleitungen, die auch z. B. durch den Halteschaft der Sonde geführt sind, verbinden diese Meßöffnungen mit den eigentlichen Druckmeßkammern der Meßeinrichtungen, die sich getrennt von und außerhalb der Sonde befinden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfassen die Meßeinrichtungen zwei offene Rohre, deren Meßöffnungen sich im hinteren Teil jeweils einer Teilkammer befinden und deren anderes Ende mit jeweils einem Schenkel eines U-Rohr-Manometers verbunden ist. Da es üblicherweise erwünscht ist, den Druck oder die Druckdifferenz als elektrisches Signal zu erhalten, ist in einer bevorzugten Ausführungsform das U-Rohr-Manometer mit Quecksilber gefüllt und die Quecksilbersäulenhöhe ist elektrisch über die Verstimmung einer Induktionsspule oder zweier Induktionsspulen meßbar, wobei sich der bzw. die Schenkel des U-Rohres innerhalb der Spule bzw. Spulen befindet. Die Verstimmung der Induktionsspule kann in an sich bekannter Weise mit einer Brückenschaltung gemessen werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfassen die Meßeinrichtungen zwei offene Rohre, deren Meßöffnung sich im hinteren Teil jeweils einer Teilkammer befindet und deren anderes Ende mit jeweils einer Kammer einer barometrischen Druckmeßdose verbunden ist. Die somit direkt meßbare Druckdifferenz zwischen zwei Teilkammern einer Meßkammer kann am Barometer abgelesen werden oder in an sich bekannter Weise als elektrisches Signal entnommen und weiter verarbeitet werden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sonde sind die Meßeinrichtungen zur Druckmessung zwei Piezokristall-Drucksonden, die im hinteren Teil jeweils einer Teilkammer angeordnet sind. Diese Drucksonden liefern direkt ein elektrisches Signal, aus dem die Druckdifferenz leicht elektrisch ermittelt werden kann. Weiterhin kann durch Summation oder Integration des piezoelektrische Signal zu einem Meßwert für die Gesamtstärke der Strömung verarbeitet werden. In einer Vierkammer-Sonde werden dabei, wie bereits vorstehend beschrieben wurde, die acht Druckmeßwerte aus dem einzelnen Teilkammern nach Richtung analysiert und integriert.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sonde sind die Teilkammern vorn mit piezoempfindlichen Streifen oder Dehnungsstreifen

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zur direkten Druckmessung verschlossen, deren drucksensible Fläche jeweils gleich der gesamten effektiven Öffnungsfläche der Teilkammer ist. Durch eine geeignete Formgebung des vorderen Teils der Meßkammer müssen bei dieser Anordnung nicht berechenbare Randeffekte ausgeschlossen werden, oder es muß über eine Eichkurve die Charakteristik in Bezug auf die Abhängigkeit der Druckdifferenz von dem Anströmwinkel festgelegt werden.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sonde weist die Trennwand in ihrem hinteren Teil eines im Vergleich zu den Dimensionen der Meßkammer kleine Durchgangsöffnungen auf, durch die sich unter dem Einfluß einer gegebenenfalls bestehenden Druckdifferenz zwischen den beiden Teilkammern eine Druckausgleichsströmung ausbildet, und es sind Meßeinrichtungen vorgesehen, mit denen die Druckausgleichströmung gemessen werden kann. Vorzugsweise umfassen die Einrichtungen zum Messen der Druckausgleichströmung temperaturabhängige elektronische Bauteile, wie beispielsweise temperaturabhängige Widerstände, Halbleiterfühler oder Sperrschichtelemente, deren Temperaturänderung elektronisch erfaßt und in Druckdifferenzwerte umgewandelt wird. Insbesondere vorteilhaft ist die Anordnung einer Kombination aus zwei Widerständen mit negativem Temperaturkoeffizienten in der Durchgangsöffnung, und zwar dergestalt, daß die zwei Widerstände in der Durchgangsrichtung der Durchgangsöffnung durch die Trennwand ausgerichtet angeordnet sind, so daß der Widerstand auf der Seite mit dem höheren Druck stärker gekühlt wird als der andere Widerstand. Diese Widerstandskombination ist ein Teil einer Brückenschaltung, in der die zur Temperaturkompensation des stärker gekühlten Widerstandes erforderliche Energie gemessen wird, die ein Maß für die Druckdifferenz zwischen den Teilkammern ist. Hierbei wird die Energie vorzugsweise gepulst zugeführt, so daß leicht digitale Meßwerte abgeleitet werden können. In diesem Falle ist es nicht nötig, den Energiewert über einen Analog-Digital-Wandler umzuformen. Die Richtung der Druckausgleichströmung, d. h. die Analyse, in welcher der beiden Teilkammern der Druck höher ist, kann ebenfalls elektronisch festgestellt werden, indem ermittelt wird, welcher der beiden Widerstände stärker durch die Druckausgleichströmung abgekühlt wird.

In einer Sonde mit vier Meßkammern werden beispielsweise durch Mikroprozessoren die vier Meßkammern der Reihe nach abgefragt, um zu ermitteln, in welcher Richtung das zu messende Fluid strömt. Durch eine geeignete Eichung der temperaturabhängigen Widerstände kann auch die Strömungsstärke bestimmt werden.

Wenn Strömungsstärken gemessen werden sollen, können auch zusätzlich an sich bekannte Strömungsmeßgeräte, z. B. Staurohre, eingesetzt werden, die von dem Meßergebnis der Richtungsmessung optimal in Strömungsrichtung ausgerichtet werden.

In einer anderen Ausführungsform der Sonde gemäß der Erfindung, die zum Messen der Stärke der Strömung dient, weisen die acht Teilkammern einer Vierkammer-Sonde jeweils in ihrem hinteren Teil im Vergleich zu den Dimensionen der Teilkammer kleine Durchgangsöffnungen auf, die alle radial in einen zentral gelegenen Raum, der mit dem statischen Druck in Verbindung steht, innerhalb der Sonde geführt und auf ein temperaturabhängiges elektronisches Bauteil wie beispielsweise einen temperaturabhängigen Widerstand, Halbleiterfühler oder Sperrschichtelement gerichtet sind, wobei dieses elektronische Bauteil durch die Druckausgleichströmung, die sich in den acht Durchgangsöffnungen ausbildet, gekühlt wird, und eine Schaltung ist vorgesehen, die die zur Temperaturkompensation des elektronischen Bauteils erforderliche Energie liefert und mißt, die ihrerseits ein Maß für die Stärke der Strömung ist. In dieser Anordnung werden alle auf die Sonde gerichteten Strömungskomponenten im Bereich von 360° erfaßt und aufsummiert.

Eine Kombination der beiden zuletzt beschriebenen Ausführungsformen der Sonde gemäß der Erfindung liefert somit Informationen über eine Strömung in Bezug auf Richtung und Stärke, wobei die die Information enthaltenden Signale sehr leicht rechnerisch, beispielsweise über Mikroprozessoren, zu verarbeiten sind.

In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Sonde mit vier Meßkammern sind weitere vier Meßkammern vorgesehen, von denen zwei mit ihren spitzen Winkeln aneinanderstoßend und Seitenfläche an Seitenfläche auf einer Seite und rechtwinklig zu den ersten vier Meßkammern angeordnet sind und die anderen zwei in gleicher Weise auf der anderen Seite der ersten vier Meßkammern angeordnet sind, so daß die vier weiteren Meßkammern im wesentlichen in einer Ebene liegen, die zu der Ebene der ersten vier Meßkammern rechtwinklig verläuft. Durch eine derartige Anordnung sind Strömungen in zwei zueinander senkrechten Ebenen meßbar.

In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sonde sind noch vier weitere Meßkammern vorgesehen, die in einer dritten Ebene angeordnet sind, die zu den beiden anderen Ebenen rechtwinklig verläuft, wobei die spitzen Winkel dieser vier weiteren Meßkammern im wesentlichen auf den Schnittpunkt der drei Ebenen ausgerichtet sind. Durch eine derartige Anordnung kann jede Strömung im Raum nach Richtung und Stärke bestimmt werden.

Für die Sonde gemäß der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen besteht eine breite Vielfalt von Anwendungsmöglichkeiten. Im folgenden werden einige Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Sonde angegeben.

1. Windmesser

Mit der Sonde gemäß der Erfindung können Windströmungen nach Richtung und Stärke gemessen werden. Die Sonde besitzt keine mechanisch bewegten Teile und kann ultraleicht ausgebildet werden. Sie ist deshalb besonders vorteilhaft zur Windmessung auf Schiffen einsetzbar. In der Meteorologie kann die Sonde zur Windmessung insbesondere dann eingesetzt werden, wenn Feuchtigkeit, tiefe Temperaturen oder hohe Temperaturen den Einsatz von Sonden mit bewegten Teilen erschweren. Außerdem sind die elektronischen Meßsignale besonders einfach auszuwerten und weiterzuverarbeiten.

2. Strömungs- und Driftmesser

Zum Beispiel für Schiffe im Wasser oder für Flugzeuge in der Luft. Mit der Sonde wird die Richtung der Drift in Bezug auf eine gewünschte Fahrtrichtung und/oder Strömung bestimmt.

3. Trimmwinkelmesser für Flugzeuge

Zwei gekreuzte Zweikammer-Sonden messen die Drehungen um die Hochachse oder Querachse des Flugzeugs, d. h. Änderungen der Flugzeuglage während des Fluges. Es können der Trimmwinkel

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um die Querachse oder der Gierwinkel um die Hochachse gemessen werden. Die erhaltenen Signale geben dem Piloten wichtige Informationen.

4. Signalgeber für Gierdämpfer bei Flugzeugen.

5. Staudüsen für Flugzeugfahrtmesser mit großem Anströmwinkel und ohne Abhängigkeit vom statischen Druck.

Staudüsen besitzen einen Arbeitswinkel von maximal 17°. Wenn jedoch beispielsweise Sportflugzeuge bei Manövern mit Schiebewinkeln, die größer als 15° sind, fliegen, funktionieren Staudruckmesser nicht mehr, da der Arbeitswinkel überschritten wird. Mit der Sonde gemäß der Erfindung können jedoch beliebige Winkel erfaßt werden. Außerdem kann die Sonde gemäß der Erfindung Seitenwinde erfassen, was für Flugzeuge von Vorteil ist, die von dem Dirigieren durch einen Tower unabhängig sein müssen, wie beispielsweise Militärflugzeuge.

6. Sensor zur Kurskorrektur bei landwirtschaftlichen Sprühflugzeugen Sprühflugzeugführer müssen die Sprührichtung genau kennen, insbesondere da es sich bei den Sprühchemikalien um Materialien handelt, die nur gezielt auf dem Boden auftreffen müssen. Sobald Seitenwinde entstehen, wird das Sprühgut abgetrieben. Eine Sonde gemäß der Erfindung, die sich am Boden befindet, kann Meßwerte bezüglich auftretender Seitenwinde zum Sprühflugzeug hochsenden.

7. Seitenwindwarnung für Automobile

Ein Fahrer eines PKW oder eines LKW, insbesondere mit Anhänger, unterschätzt häufig das Vorhandensein von Seitenwinden. Eine Sonde gemäß der Erfindung gibt eine Seitenwindwarnung ab, wenn eine bestimmte Windstärke gemessen wird. Diese Seitenwindwarnung signalisiert dem Fahrer, daß eine bestimmte Geschwindigkeit nicht überschritten werden darf, um Versetzungen des Fahrzeugs auf der Fahrbahn zu vermeiden.

8. Meßsonde für Windkanäle

Mit der Sonde gemäß der Erfindung kann die Lage eines Meßobjektes in einem Windkanal bezüglich der Strömung einfach gemessen werden. Die Meßsonde ist klein und kann an dem Meßobjekt an einer Stelle angebracht werden, an der sie die zu messende Strömung nicht stört.

9. Meßsonde für Windwarngeräte

Mit der Meßsonde gemäß der Erfindung sind selektive Richtungswarnungen auf einfache Weise über die verschiedensten Windwarngeräte möglich. tO. Sensor für Industrieroboter In letzer Zeit werden Industrieroboter für die verschiedensten Anwendungsgebiete entwickelt. Ein Roboter soll möglichst viele Umweltparameter erkennen können. Hierzu ist die Erkennung einer Strömung im Raum ein äußerst vorteilhafter Parameter. Wenn z. B. ein Roboter zum Verspritzen von Farbe eingesetzt wird, kann die Erkennung von Seitenwinden die Spritzdüsenhalterung korrigieren, um Falschsprühen zu vermeiden.

11. Nachführsensor für windgetriebene Anlagen In Windkraftwerken wird durch die erfindungsgemäße Sonde die Strömungsrichtung erkannt. Hierdurch können z. B. Blatteinstellwinkel, Windräder, Windturbinen usw. optimiert werden. Zu bemerken ist, daß die Sonde hysteresefrei arbeitet.

12. Signalgeber für Windkompensatoren für zivile und militärische Anwendungen

Bei ballistischen Aufgaben, wie z. B. dem Schießen von Rettungsleinen, Seilen, Raketen oder Granaten, müssen Seitenwindkomponenten exakt in die ballistischen Berechnungen miteinbezogen werden. Eine nach allen Richtungen messende Sonde gemäß der Erfindung liefert die erforderlichen Strömungswerte.

13. Rundumsonde

Anordnungen der erfindungsgemäßen Sonde in zwei oder drei Ebenen sind empfindlich für Strömungen in vertikalen und horizontalen Richtungen. Derartige Messungen sind z. B. im Gebirge erforderlich, um aufsteigende oder fallende Luftströmungen zu erfassen. Dabei können auch örtliche Turbulenzen erfaßt werden. Weiterhin sind derartige Rundumsonden für Wettersonden von hohem Nutzen.

14. Kompensationsgeber in Strömungen von Fluiden In Mischvorrichtungen müssen häufig Strömungen aus verschiedenen Rohren gesteuert werden. Mit der Sonde gemäß der Erfindung können Strömungen aus falschen Richtungen erkannt werden, wodurch Signale erzeugt werden, die zu Regelung von Kompensationsgebern verwendet werden.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sonde mit durch Membranen verschlossenen Kammern kann die Sonde auch in Feuchträumen oder aggressiven Medien, z. B. in der Chemie, eingesetzt werden.

Im folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

F i g. 1 eine Sonde gemäß der Erfindung mit einer einzigen Meßkammer,

Fig.2 eine Meßkurve, die an der Sonde gemäß F i g. 1 gemessen worden ist und die Abhängigkeit der Druckdifferenz in den Teilkammern von dem Anströmwinkel^zeigt,

Fig.3 eine Sonde gemäß der Erfindung mit vier Meßkammern,

F i g. 4 eine vergrößerte Darstellung der Druckdifferenz-Meßeinrichtung in F i g. 3,

F i g. 5 einen Schnitt durch eine Meßkammer in radialer Richtung,

F i g. 6 einen Schnitt durch eine Meßkammer in radialer Richtung gemäß einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sonde,

F i g. 7 einen Schnitt durch eine Meßkammer, die mit einer dünnen Membran verschlossen ist,

F i g. 8 einen horizontalen Schnitt durch eine andere Sonde entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit der die Stärke einer Strömung gemessen werden kann,

F i g. 9 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sonde zur Messung von Strömungen in zwei Ebenen,

Fig. 10 eine Schaltung, die zur Druckmessung mit einem temperaturempfindlichen Widerstand verwendet wird, und

F i g. 11 noch eine andere Ausführungsform der Sonde.

F i g. 1 zeigt eine Sonde gemäß der Erfindung, die eine einzige offene Meßkammer enthält, deren obere Kammerwand 3 parallel zu ihrer unteren Kammerwand 4 verläuft, und zwei dazu rechtwinklige Seitenwände 5, die in einem Winkel von 90° aufeinanderstoßen und gleichlang sind, begrenzen die Meßkammer. Eine zu den

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ebenen oberen und unteren Kammerwänden rechtwinklige Trennwand 6, die durch die Schnittlinie der beiden Seitenwände 5 verläuft, trennt die Meßkammer in zwei sektorförmige Teilkammern 1 und 2 mit gleichem öffnungswinkel von 45°. Im hinteren Teil der Teilkammern 1 und 2 sind Meßeinrichtungen zum Bestimmen des Differenzdruckes vorgesehen, der sich zwischen den beiden Teilkammern 1 und 2 aufbaut, wenn eine Strömung im Anströmwinkel β in Bezug auf die Trennwand 6 auf die offene Meßkammer auftritt. Im to dargestellten Beispiel sind die Meßeinrichtungen zwei offene Rohre 7 und 8, deren Meßöffnungen 9 bzw. 10 im hinteren Teil der Teilkammer 1 bzw. der Teilkammer 2 liegen. Die offenen Rohre 7 und 8 sind mit den beiden Schenkeln eines U-Rohr-Manometers verbunden, mit dem die Druckdifferenz zwischen den Teilkammern 1 und 2 direkt gemessen werden kann.

F i g. 2 zeigt eine Meßkurve, die mit einem U-Rohr-Manometer an einer Meßkammer, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, gemessen worden ist. Die Druckdifferenz ist in einem Bereich von etwa 105° innerhalb der Meßgenauigkeit eine lineare Funktion des Anströmwinkels ß. Durch diese einfache Beziehung zwischen der meßbaren Druckdifferenz und dem Anströmwinkel β kann leicht aus der Druckdifferenz die Richtung einer auf die Meßkammer auftreffenden Strömung bestimmt werden.

Das in F i g. 1 dargestellte U-Rohr-Manometer ist ein Quecksilbermanometer, bei dem die Höhe der Quecksil-In gleicher Weise wird die Druckdifferenz in den drei anderen Kammern 13,14 und 15 bestimmt.

Fig.5 zeigt einen Querschnitt durch eine Teilkammer in radialer Richtung durch eine Sonde, die gegen Kondenswasser geschützt ist. Die untere Kammerwand ist schräg abfallend ausgebildet, so daß in die Meßkammer eingedrungenes Wasser auf die Schräge nach unten ausfließt. Die Schnittlinie 22 der unteren Kammerwand mit der Seitenwand ist dementsprechend eine Gerade. Ein Tropfvorsprung 27 schützt die Meßkammer gleichzeitig vor eindringenden Staubteilchen. Im hinteren Teil der Kammer ist eine Sacköffnung 28 vorgesehen, die sich nach oben erstreckt und eine Druckmeßvorrichtung, z. B. ein temperaturempfindliches elektronisches Bauteil 21, enthält, das somit gegen Feuchtigkeit und Staub geschützt ist.

F i g. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine Meßkammer einer anderen Ausführungsform der Sonde mit vier Meßkammern. Die Sonde ist rotationssymmetrisch und strömungsmäßig optimiert. Die untere Kammerwand fällt schräg nach unten ab, und obere Kammerwand weist einen Tropfwulst 29 auf, von dem Kondenswasser abtropfen kann und über die untere Kammerwand abfließt. Der obere Teil der Sonde ist spitz ausgebildet. Im Inneren der Sonde, nahe der Achse, werden die elektrischen Versorgungsleitungen für die Druckmeßeinrichtung durch einen Schaft 30 aus der Druckmeßkammer herausgeführt.

F i g. 7 zeigt ebenfalls einen radialen Schnitt durch

bersäule mit Induktionsspulen 11 und 12 gemessen wird, 30 eine Meßkammer. Dieser Meßkammer ist mit einer deren Verstimmung durch die Änderung der Quecksil- dünnen elastischen Membran 31 verschlossen, die den bersäule beispielsweise in Brückenschaltungen meßbar von außen auf die Meßkammer wirkenden Druck auf sind. ein anderes Medium, z. B. öl, überträgt. Der Druck wird

mit der Meßeinrichtung 21 gemessen.

Fig.8 zeigt einen horizontalen Schnitt durch eine Sonde mit vier Meßkammern 13,14,15 und 16. In jeder Teilkammer 1,2 der Meßkammern 13,14,15 und 16 ist im hinteren Teil eine Durchgangsöffnung 32 in einen zentral gelegenen Raum 37 vorgesehen. Diese Durchvier Meßkammern sind jeweils genau so lange wie die 40 gangsöffnungen 32 sind im Vergleich zu den Dimensio-Seitenwände 5 und reichen bis zur Vorderkante 40 der nen der Teilkammer klein. Der Raum 37 steht z. B. über Meßkammern. Der Aufbau einer derartigen Sonde ist
einfach, und die Sonde ist leicht und billig herstellbar.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Sonde gemäß der Erfindung ist jeweils im hinteren Teil einer Trennwand 6 eine Durchgangsöffnung 17,18,19 bzw. 20 vorgesehen, in der eine Kombination aus zwei Subminiatur-NTC-Widerständen 21 angeordnet ist. F i g. 4 zeigt vergrößert eine Ausschnitt aus der Trennwand 6 der Meßkammer

F i g. 3 zeigt eine Sonde gemäß der Erfindung, die vier Meßkammern 13, 14, 15 und 16 enthält, die zu einer kreisscheibenförmigen Sonde zum Erfassen von Strömungen über einen Bereich von 360° zusammen angeordnet sind. Die Seitenwände 5 zweier benachbarter Meßkammern berühren sich, und die Trennwände 6 der

45 den Tragschaft der Sonde mit dem Außenraum in Verbindung. Wenn eine äußere Strömung auf die Sonde einwirkt, baut sich an dieser Seite der Sonde ein Druck in der Meßkammer auf, so daß sich eine Strömung durch die entsprechenden Durchgangsöffnungen 32 ausbildet. Im Inneren des Raumes 37 befindet sich ein temperaturempfindliches elektronisches Bauteil 38, das durch diese

Druckausgleichströmung gekühlt wird. Mittels einer 16, in dem sich die Durchgangsöffnung 20 zwischen den 50 elektronischen Schaltung wird die Energie gemessen, zwei Teilkammern 1 und 2 befindet. Das Widerstandselement mit negativer Temperaturcharakteristik 21 ist
so in der Durchgangsöffnung 20 angeordnet, daß die
zwei Widerstände in der Durchgangsrichtung der

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Durchgangsöffnung 20 ausgerichtet liegen. Die Durchgangsöffnung 20 ist klein im Vergleich zu den Dimensionen der Meßkammer 16, so daß der Druckabfall in der Meßkammer mit dem höheren Druck durch das Auftreten einer Druckausgleichströmung zu vernachlässigen ist.

Je nach Richtung der Druckausgleichströmung wird entweder der eine oder der andere Widerstand stärker abgekühlt. Diese Widerstände sind Teile einer Brückenschaltung, und in der Brückenschaltung wird die Energie gemessen, die zur Temperaturkompensation des gekühlten Widerstandes erforderlich ist. Diese Energie ist ein Maß für die Druckdifferenz zwischen den beiden Teilkammern der Meßkammer 16.

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65 die nötig ist, um Temperaturkompensation durchzuführen. Auf diese Weise kann die Stärke einer Strömung gemessen werden.

Weiterhin können in der Sonde, die in F i g. 8 dargestellt ist, mit Meßeinrichtungen, die zur Vereinfachung der Zeichung hier nicht dargestellt sind, die Differenzdrücke jeweils zwischen zwei Teilkammern 1 und 2 gemessen werden, um den Anströmwinkel der Strömung zu bestimmen.

F i g. 9 zeigt eine Sonde zum Messen von Strömungen in zwei Ebenen. Über einer Sonde mit vier Meßkammern 13,14,15 und 16, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist, sind vier weitere Meßkammern 23,24 25 und 26 in einer zweiten Ebene angeordnet, die zur Ebene der ersten vier Meßkammern rechtwinklig ist

Um den vollen Raum zu erfassen, d. h. Strömungen aus beliebigen Richtungen im Raum messen zu können, können noch vier weitere Meßkammern 33,34, 35 und

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36 in einer dritten Ebene, die zu den ersten beiden Ebenen rechtwinklig verläuft, angeordnet werden. In F i g. 9 ist die Lage dieser weiteren vier Meßkammern durch Pfeile angedeutet.

F i g. 10 zeigt eine Schaltung, mit der die Temperaturkompensation eines zur Druckmessung verwendeten Widerstandes mit negativem Temperaturkoeffizienten, z.B. eines Subminiatur-NTC-Widerstandes, der zur Druckmessung verwendet wird, durchgeführt und gemessen werden kann. Eine NTC-Perle wird auf eine bestimmte Temperatur geheizt. Durch Abkühlung des Widerstandes beim Anblasen einer Druckausgleichströmung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, wird die NTC-Perle abgekühlt. Im vorliegenden Falle wird die Energie, die zum Wiedererwärmen auf die gleiche Tem- is peratur erforderlich ist, gepulst zugeführt. Verwendet werden vorzugsweise niederfrequente Impulse von etwa 2 bis 400 Hz.

Der NTC-Widerstand ist ein Bestandteil eines Zeitgliedes t\, das einen Impulsgenerator taktmäßig steuert. In gleichen Takten wird dem Widerstand impulsförmige Energie zugeführt, wobei längere Impulse eine höhere Energiezufuhr liefern. Mit anderen Worten, je größer die Impulslänge ist, desto größer ist die Energiezufuhr. Die Regelung erfolgt jeweils auf einen konstanten Widerstandswert, d. h. auf eine konstante Temperatur.

Der Zeitgeber ti arbeitet astabil; er wird von einem zweiten Zeitgeber Ϊ2 angestoßen, der bistabil arbeitet. Ein Regelwiderstand R2 ermöglicht die Einstellung einer bestimmten Grundfrequenz. Der NTC-Widerstand bildet zusammen mit dem Widerstand Ri einen Spannungsteiler, der mit einem der Ausgänge des Zeitgebers ti verbunden ist. Die Feedback-Spannung aus der Spannungsteilung liefert das Signal, ob der NTC-Widerstand den richtigen Wert besitzt. Entsprechend dem Signal wird dann vom Zeitgeber ft die Länge der Heizimpulse gesteuert.

In dieser Schaltung ist die Länge der einzelnen Heizimpulse eine Meßgröße, die direkt digital weiterverarbeitet werden kann. Auf diese Weise wird die Auswertung einer Druckmessung mit einem NTC-Widerstand, z. B. über Mikroprozessoren, sehr vereinfacht.

F i g. 11 zeigt noch eine andere Ausführungsform einer Sonde gemäß der Erfindung. Bei dieser Sonde besteht eine Meßkammer 50 aus zwei Teilkammern 51 und 52, die jeweils einen öffnungswinkel von 90° besitzen, so daß die Meßkammer 50 einen öffnungswinkel von 180° aufweist. Die Trennwand 56 besitzt die gleiche Länge wie die Seitenwände der Meßkammer 50 und stößt jeweils rechtwinklig auf diese Seitenwände. Der Meßkammer 50 gegenüberliegend ist eine zweite Meßkammer 55 angeordnet, die aus zwei Teilkammern 53 und 54 besteht. Die beiden Meßkammern 50 und 55 erfassen somit den gesamten Winkel von 360°.

In den vier Teilkammern 51,52,53 und 54 sind jeweils Meßeinrichtungen 21 zum Bestimmen der Drücke in den Teilkammern oder des Differenzdruckes jeweils zwischen zwei Teilkammern angeordnet, die den vorstehend in Verbindung mit den anderen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sonde beschriebenen Meßeinrichtungen entsprechen. Es können dementsprechend auch nur die Meßöffnungen in dem hinteren Teil der Meßkammer bzw. der Teilkammern angeordnet sein und starre oder flexible Druckmeßleitungen den Druck zur Messung an die eigentlichen Druckmeßeinrichtungen führen, die sich außerhalb der Sonde befinden.

Obgleich die in F i g. 11 gezeigte Sonde mit einem quadratischen Grundriß dargestellt ist, kann sie auch kreisrund ausgebildet sein. Die Form der Umrißkante der Sonde hat dabei einen Einfluß auf die Kennlinie, die die Abhängigkeit der Druckdifferenz zwischen zwei Teilkammern von dem Anströmwinkel/?angibt.

Bei der Messung über einen Bereich von 360" kann bei dieser Sonde jede der vier Wände 56 als Trennwand zwischen zwei Teilkammern, d. h. 51,52 oder 52,53 oder 53,54 oder 54,51, verwendet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims (28)

35 OO Patentansprüche:

1. Sonde zum Messen gasförmiger oder flüssiger Strömungen bezüglich Richtung und Stärke, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Meßkammer (16 ...), die so durch zwei rechtwinklig aufeinanderstoßende Seitenwände (5) gleicher Länge und eine obere Kammerwand (3) und eine untere Kammerwand (4), die sich jeweils mit den Seitenwänden entlang einer Linie schneiden, begrenzt wird, daß ein Stauraum entsteht, und eine von der oberen zu der unteren Kammerwand reichende Trennwand (6) enthält, die durch die Schnittlinie oder den Schnittpunkt der beiden Seitenwände verläuft und die Meßkammer in zwei sektorförmige Teilkammern (1,2) unterteilt, und Meßeinrichtungen (7, 8; 21) zum Bestimmen der Drücke in den beiden Teilkammern (1, 2) und/oder des Differenzdruckes zwischen den beiden Teilkammern in dem hinteren Teil der Meßkammer umfaßt.

2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (6) mit jeder Seitenwand (5) einen Winkel von 45° einschließt.

3. Sonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (6) die gleiche Länge wie die Seitenwände (5) besitzt und die Vorderkante (40) der oberen und der unteren Kammerwand jeweils ein Kreisbogen ist.

4. Sonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (6) die gleiche Länge wie die Seitenwände (5) besitzt und die Vorderkante (40) der oberen und der unteren Kammerwand die Verbindungsgeraden zwischen jeweils einer Seitenwand und der Trennwand sind.

5. Sonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkante (40) der oberen und der unteren Kammerwand jeweils die Verbindungsgerade zwischen den Endpunkten der Seitenwände (5) ist und die Trennwand (6) bis zur Vorderkante der oberen bzw. der unteren Kammerwand reicht.

6. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie vier gleiche Meßkammern (13, 14, 15, 16) enthält, die mit ihren Spitzen aneinanderstoßend, Seitenfläche an Seitenfläche, so angeordnet sind, daß ihre Vorderflächen ein umlaufendes Band bilden, dessen Projektion der Kontur der Vorderkante der Meßkammern entspricht, d. h. ein Kreis, Achteck, Quadrat usw. ist.

7. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie (22) der unteren Kammerwand mit einer Seitenwand eine von unten nach oben aufsteigende Linie ist.

8. Sonde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kammerwand einen sich von einer Seitenwand zur anderen erstreckenden Tropfwulst (29) oder einen Tropfvorsprung (27) aufweist.

9. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hinteren, spitzwinkligen Teile der Teilkammern mit Sacköffnungen (28) verbunden sind, die sich nach oben erstrecken und die Meßeinrichtungen (7,8; 21) enthalten.

10. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im vorderen Teil der Teilkammern ein netz- oder gitterartiger Insektenschutz vorgesehen ist.

11. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dailuivh gekennzeichnet. <l;iß die Teilkammern (1, 2) in ihrem vorderen Teil mit einer dünnen elastischen Membran (31) verschlossen sind, die den Druck in das Innere der Kammer überträgt.

12. Sonde nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der Teilkammern (1,2) mit einem inkompressiblen Druckmeßmedium wie z. B. öl gefüllt ist.

13. Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer elektrischen Heizeinrichtung zur Enteisung versehenist

14. Sonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil über den Meßkammern (16, ...) ein Rotationskörper mit hochgezogener Spitze ist.

15. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen zwei offene Rohre (7, 8) umfassen, deren Meßöffnungen (9,10) sich im hinteren Teil jeweils einer Teilkammer (1, 2) befinden und deren anderes Ende mit jeweils einem Schenkel eines U-Rohr-Manometers verbunden ist.

16. Sonde nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das U-Rohr-Manometer mit Quecksilber gefüllt ist und die Quecksilbersäulenhöhe elektrisch über die Verstimmung einer oder zweier Induktionsspule^) gemessen wird, wobei sich der bzw. die Schenkel des U-Rohres innerhalb der Spule(n) befindet bzw. befinden.

17. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen zwei offene Rohre umfassen, deren Meßöffnungen sich im hinteren Teil jeweils einer Teilkammer befinden und deren anderes Ende mit jeweils einer Kammer einer barometrischen Meßdose verbunden sind.

18. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen zwei offene Druckleitungen umfassen, deren Meßöffnungen im hinteren Teil jeweils einer Teilkammer (1,2) angeordnet sind und deren andere Enden mit Piezokristall-Drucksonden verbunden sind.

19. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkammern vorn mit piezoempfindlichen Streifen oder Dehnungsstreifen zur direkten Druckmessung verschlossen sind, deren drucksensible Fläche jeweils gleich der gesamten effektiven Öffnungsfläche der Teilkammer ist.

20. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (6) in ihrem hinteren Teil eine im Vergleich zu den Dimensionen der Meßkammer kleine Durchgangsöffnung (20) aufweist, durch die sich unter dem Einfluß einer Druckdifferenz zwischen den beiden Teilkammern (1,2) eine Druckausgleichsströmung ausbildet, und Meßeinrichtungen vorgesehen sind, mit denen die Druckausgleichströmung meßbar ist.

21. Sonde nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Messen der Druckausgleichströmung temperaturabhängige elektronische Bauteile (21) wie temperaturabhängige Widerstände, Halbleiterfühler oder Sperrschichtelemente umfassen, deren Temperaturänderung elektronisch erfaßt und in Druckdifferenzwerte umgewandelt wird.

22. Sonde nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß in Durchgangsrichtung der Durchgangsöffnung (20) eine Kombination aus zwei Widerständen (21) mit negativem Temperaturkoeffi-/ienicn (Siihiniuiulur N TC) ausgerichtet angeordnet

35 OO 988

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ist, die einen Teil einer Brückenschaltung bildet, in renzdruckes zwischen den beiden Teilkammern in

der die zur Temperaturkompensation des stärker dem hinteren Teil der Meßkammer vorgesehen sind,

gekühlten Widerstandes auf der Seite mit dem höhe- 29. Sonde nach Anspruch 28, dadurch gekenn-

ren Druck erforderliche Energie gepulst zugeführt zeichnet, daß zwei Meßkammern (50,55) mit jeweils wird, wobei die gepulst zugeführte Energie ein Maß 5 zwei Teilkammern (51, 52 und 53, 54), deren Öff-

für die Druckdifferenz zwischen den Teilkammern nungswinkel 90° ist, aneinanderstoßend zu einer

(1,2) ist. Sonde mit einem Meßbereich von 360° zusammen-

23. Sonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- gesetzt sind.

net, daß in jeder der acht Teilkammern eine Meßein- 30. Sonde nach Anspruch 29, dadurch gekenn-

richtung zum Bestimmen des Druckes in der Teil- 10 zeichnet, daß die äußere Begrenzungskante der Son-

kammer vorgesehen ist, die elektrische Meßsignale de quadratisch ist.

an eine Integrationsschaltung abgibt, wobei diese 31. Sonde nach Anspruch 29, dadurch gekenn-

Signale dort richtungsmäßig analysiert und zur Ge- zeichnet, daß die äußere Begrenzungskante der Son-

samtstärke der Strömung integriert werden. de kreisförmig ist.

24. Sonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- 15

net, daß die acht Teilkammern (1,2) jeweils in ihrem

hinteren Teil im Vergleich zu den Dimensionen der
Teilkammer kleine Durchgangsöffnungen (32) aufweisen, die alle radial in einen zentral gelegenen Die Erfindung betrifft eine Sonde zum Messen gas-Raum (37) innerhalb der Sonde geführt und auf ein 20 förmiger oder flüssiger Strömungen, hier kurz fluider temperaturabhängiges elektronisches Bauteil (38) Strömungen genannt, bezüglich Richtung und Stärke, wie einen temperaturabhängigen Widerstand, Halb- Es sind bereits viele Meßgeräte zum Messen fluider leiterfühler oder Sperrschichtelement, gerichtet sind, Strömungen, insbesondere Windmeßgeräte bekannt, wobei dieses elektronische Bauteil durch die Druck- Die Anwendungsgebiete für Strömungsmeßgeräte umausgleichströmung, die sich in den acht Durchgangs- 25 fassen dabei alle Gebiete, auf denen Strömungen eine öffnungen (32) ausbildet, gekühlt wird, und eine Rolle spielen, z. B. die Meteorologie, Flugzeuge, Schiffe, Schaltung vorgesehen ist, die die zur Temperatur- Kraftfahrzeuge, Windkanalmessungen usw. Wenn auch kompensation des elektronischen Bauteils erforder- die Meßprobleme im einzelnen voneinander verschieliche Energie liefert und mißt, welche ein Maß für die den sind, so besteht doch die Grundanforderung an das Stärke der Strömung ist. 30 Strömungsmeßgerät, daß dieses Meßgerät die zu mes-

25. Sonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- sende Strömung möglichst wenig stören soll. Außerdem net, daß sie vier weitere Meßkammern (23, 24, 25, ist das Vorhandensein bewegter Teile in einer Meßvor-26) enthält, von denen zwei mit ihren spitzen Win- richtung unerwünscht, da die bewegten Teile üblicherkeln aneinanderstoßend und Seitenfläche an Seiten- weise besonders starke Störungen der Strömung herfläche auf einer Seite und rechtwinkig zu den ersten 35 vorrufen und im allgemeinen nicht frei von Trägheitsvier Meßkammern (13, 14, 15, 16) angeordnet sind und Hystereseeffekten sind. In dieser Beziehung erga- und die anderen zwei in gleicher Weise auf der ande- ben sich deshalb bisher vor allem Schwierigkeiten, wenn ren Seite der ersten vier Meßkammern angeordnet die Richtung einer Strömung gemessen werden sollte, sind, so daß vier Meßkammern im wesentlichen in Wenn andererseits Trägheits- oder Hysterseeffekte bei einer Ebene liegen, die zu der Ebene der anderen 40 drehenden Teilen an Strömungsmeßgeräten vermindert vier Meßkammern rechtwinklig verläuft. werden sollten, mußten die Lagerungen der drehenden

26. Sonde nach Anspruch 25, dadurch gekenn- Teile verbessert werden, was wiederum entweder zur zeichnet, daß sie noch vier weitere Meßkammern Erhöhung des Gewichtes der Meßsonde führte oder (33, 34, 35, 36) enthält, die in einer dritten Ebene aber die Meßsonde mechanisch empfindlich gegen Erangeordnet sind, die zu den beiden anderen Ebenen 45 schütterungen, Stöße, Vibrationen usw. machte. Weder rechtwinklig verläuft, wobei ihre spitzen Winkel im schwere noch mechanisch zu empfindliche Meßsonden wesentlichen auf den Schnittpunkt der drei Ebenen sind jedoch im rauhen Betrieb auf Schiffen oder in Flugausgerichtet sind. zeugen einsetzbar.

27. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, net, daß die Meßeinrichtungen zum Bestimmen der 50 eine Sonde zum Messen gasförmiger oder flüssiger Drücke in den beiden Teilkammern (1, 2) und/oder Strömungen zu schaffen, mit der insbesondere die Richdes Differenzdruckes zwischen den beiden Teilkam- tung der Strömung und gegebenenfalls auch die Stärke mern außerhalb der Sonde angeordnet sind und über der Strömung gemessen werden kann und die leicht ist, starre oder flexible Druckleitungen (7, 8) mit den keine bewegten Teile aufweist und strömungsgünstig Teilkammern (1, 2) verbunden sind, wobei sich die 55 ausgebildet werden kann, so daß sie die zu messende Meßöffnungen (9, 10) der Druckleitungen (7, 8) im Strömung wenig stört.

hinteren Teil jeweils einer Teilkammer (1, 2) befin- Diese Aufgabe wird durch eine Sonde zum Messen

den. gasförmiger oder flüssiger Strömungen bezüglich Rich-

28. Sonde zum Messen gasförmiger oder flüssiger tung und Stärke gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, Strömungen bezüglich Richtung und Stärke, da- 60 daß sie mindestens eine Meßkammer, die so durch zwei durch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Meß- rechtwinklig aufeinanderstoßende Seitenwände gleikammer (50, 55) enthält, die einen Öffnungswinkel eher Länge und eine obere Kammerwand und eine unvon 180° aufweist und eine Trennwand (56) besitzt, tere Kammerwand, die sich jeweils mit den Seitenwänderen Länge gleich der Länge der Seitenwände der den entlang einer Linie schneiden, begrenzt wird, daß Meßkammer ist und die Meßkammer in zwei Teil- 65 ein Stauraum entsteht, und eine von der oberen zu der kammern (51, 52) unterteilt, wobei Meßeinrichtun- unteren Kammerwand reichende Trennwand enthält, gen (7, 8; 21) zum Bestimmen der Drücke in den die durch die Schnittlinie oder den Schnittpunkt der beiden Teilkammern (51, 52) und/oder des Diffe- beiden Seitenwände verläuft und die Meßkammer in