DE2636586A1

DE2636586A1 - Einrichtung zur messung einer im wesentlichen linearen verlagerung

Info

Publication number: DE2636586A1
Application number: DE19762636586
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: VERENIGDE ENERGIEBEDRIJVEN VAN HET SCHELDELAND
Current assignee: VERENIGDE ENERGIEBEDRIJVEN VAN HET SCHELDELAND
Priority date: 1975-08-13
Filing date: 1976-08-13
Publication date: 1977-02-24
Also published as: IT1071403B; DK364476A; LU75579A1; FR2321110A1; US4103233A; NL7609050A; DE2636586B2; DE2636586C3; JPS5255654A; SE7609032L

Description

MÜLLER-BORE · DEUFEL ■ SCHÖBT · HERTEL

1 AUG. 1976

DR. WOLFGANG MÜLLER-8ORE (PATENTANWAUTVON 1927- 1975} DR. PAUL· DEUFEI-. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN, DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS.

Hl/We/th - V 1027

Vereinig&e Energiebedrijven van net Scheldeland Mechelsesteenweg 271, Antwerpen, Belgien

Einrichtung zur Messung einer im wesentlichen linearen Verlagerung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung einer im wesentlichen linearen Verlagerung mit einer festen Spule, deren axiale Richtung der Richtung der zu messenden Verlage-* rung entspricht, mit einer Stange, deren magnetische Permeabilität sich von derjenigen der Umgebung unterscheidet, welche von der Spule umgeben ist, weiterhin mit einer Einrichtung, welche dazu dient, die Verbindung dieser Stange entlang der Spulenachse mit dem Körper zu gewährleisten, dessen Verlagerung zu messen ist, weiterhin mit einer Wechselstromquelle mit konstanter Amplitude und Frequenz, welche die Spule speist, und mit einer Meßeinrichtung zur Messung einer ersten Spannung an den Klemmen der Spule.

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8 MtiNOHEN 86 · SIEBERTSTIt. 4 · POSIPAOH 860720 ■ KABSL: MTTEBOFAT · TEI.. (089) 474005 · TELEX 5-242SS

Einrichtungen dieser Art werden unter anderem dazu verwendet, die lineare Verlagerung eines Steuerstabes eines Druckwasser-Kernreaktors zu messen. Der Steuerstab ist dann der Körper, dessen Verlagerung zu messen ist, und die oben genannte Stange, deren magnetische Permeabilität sich von der Umgebung unterscheidet, die ihrerseits von der Spule umgeben wird, ist dann mit dem Steuerstab derart verbunden, daß der Stab und die Stange sich in derselben Weise verlagern. Die Stange ist mit dem Steuerstab verbunden und ist in seiner Verlängerung derart angeordnet, so daß die Stange innerhalb einer Hülse eine hin und her gehende Bewegung ausführen kann, wobei die Hülse einen Ansatz an dem Reaktorgehäuse bildet. . Das Material für die Hülse und das Wasser, welches sie füllt, haben annähernd dieselbe magnetische Permeabilität. Sie bilden die Umgebung, welche von der Spule ihrerseits umgeben wird. Die Spule ist um die Hülse herum angeordnet.

Die Spule hat eine Impedanz Z=E+ $

Vorausgesetzt, daß die magnetische Permeabilität der Stange, welche sich in der Hülse hin und her bewegen kann, und somit mehr oder weniger tief in die Hülse hineinbewegbar ist, sich von derjenigen des Wassers und des Hülsenmaterials unterscheidet, und somit von der Permeabilität der Umgebung, welche wiederum von der Spule umgeben wird, verändert sich die Induktivität & der Spule als Funktion der Position der Stange in der Spule. Die Induktivität & und folglich auch die Impedanz Z bilden somit ein Maß der Position der Stange in der Spule und folglich auch der Position des Körpers, dessen lineare Verlagerung zu messen ist, beispielsweise des Steuerstabes eines Reaktors.

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Bei den bekannten Einrichtungen der oben genannten Art ist die Meßeinrichtung direkt mit den Klemmen der Spule derart verbunden, daß diese Meßeinrichtung das Produkt aus der Intensität des konstanten Stromes und der veränderbaren Impedanz ermittelt.

Die Veränderung der Impedanz ergibt sich aus der Veränderung des Widerstandes und aus der Veränderung der Reaktanz nach der FormelAz = Ar + jZ^fiJ . Tatsächlich möchte man einfach A^ ermitteln, in der Praxis ist jedochAR wesentlich größer als Δ*ό , insbesondere wegen der Abhängigkeit von der Temperatur des ohmschen Widerstandes. Die direkte Messung durch die Meßeinrichtung der Spannung an der Spule weist den empfindlichen Nachteil auf, daß man das Produkt des konstanten Stromes mal der veränderbaren Impedanz ermittelt, wobei der Widerstand eine große Rolle spielt. Das Signal bei der Meßeinrichtung ist bei einer bekannten Anordnung direkt proportional zu IzI · VE² + (i£o)². Es liegt dabei nicht nur der absolute V'ert von Z höher als der absolute Wert von %to , der ermittelt werden soll, sondern auch derjenige Wert, der gemessen werden soll, verändert sich nicht nur als Funktion der Veränderlichen, die ermittelt werden soll, nämlich der Induktivität £, sondern auch als Funktion der Widerstandsveränderungen. Die Impedanz beim Wechselstrom, welche sich aus den Wechselstromverlusten, in der Stange ergibt, spielt ebenfalls eine wesentliche Rolle.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Störfaktoren auszuschalten, so daß in einer Meßeinrichtung praktisch ein Meßsignal ausgenutzt werden kann, welches sich ausschließlich und vorzugsweise möglichst gut linear mit der Induktivität )£ verändert.

Zu diesem Zweck sieht die Erfindung eine Einrichtung vor, welche dazu dient, aus der ersten Spannung ein Signal zu erzeugen,

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welches derjenigen Komponente dieser Spannung proportional ist, die gegenüber dem Strom eine Phasenverschiebung von 90° aufweist, wobei auch eine Einrichtung vorhanden ist, um dieses Signal der Meßeinrichtung zuzuführen.

Gemäß einer vorteilhaften Wexterbxldung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einrichtung, welche dazu dient, aus der ersten Spannung ein Signal zu erzeugen, welches derjenigen Komponente dieser Spannung proportional ist, die in bezug auf den Strom eine Phasenverschiebung von 90° aufweist, sowie die Einrichtung, welche dazu dient, dieses Signal der Meßeinrichtung zuzuführen, derart ausgebildet sind, daß sie eine zweite Spannung erzeugen, welche zu dem Strom proportional und mit diesem in Phase ist, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, um die eine dieser zwei Spannungen in ihrer Phase um 90° zu verschieben, daß weiterhin eine Multiplizierstufe für die gegenüber der anderen Spannung um 90° verschoebene Spannung vorhanden ist, daß weiterhin ein Filter vorgesehen ist, welches nur die Gleichstromkomponente des Signals durchläßt, welches durch die Multiplikation erzeugt wurde und welches dem Eingang der Meßeinrichtung zugeführt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um eine dritte Spannung zu erzeugen, welche dem Strom proportional ist und mit diesem in Phase liegt, und daß weiterhin eine Subtrahierstufe vorgesehen ist, um die dritte Spannung von der ersten Spannung zu subtrahieren.

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Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß die Einrichtung, welche zur Erzeugung einer dritten Spannung dient, welche dem Strom proportional ist und mit diesem in Phase liegt, eine Spannung erzeugt, die gleich derjenigen Komponente der ersten Spannung ist, welche mit dem Strom in Phase liegt·

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche eine vierte Spannung erzeugt, die dem Strom proportional ist und diesem um 90° in der Phase nacheilt, wobei diese vierte Spannung zu der ersten Spannung addiert wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist weiterhin vorgesehen, und zwar insbesondere bei einer Einrichtung, welche dazu dient, auf elektronischem Weg zu arbeiten, daß die Wechselstromquelle einen sinusförmigen Strom erzeugt und daß sie eine Einrichtung aufweist, welche ein Signal erzeugt, welches der Ableitung des Stroms proportional ist, während einer Stromperiode, ausgehend von einem Wert Null dieses Stromes, wobei.weiterhin eine Multiplizierstufe der ersten Spannung durch das der Ableitung des Stromes proportionale Signal vorhanden ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche das Produkt der Multiplikation während der Periode integriert, wobei weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, um das auf diese Weise erzeugte integrierte Produkt der Meßeinrichtung zuzuführen.

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Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß die Wechselstromquelle, welche einen sinusförmigen Strom erzeugt, eine Einrichtung aufweist, welche dazu dient, entsprechende Inkremente einem Digital-Analog-Wandler zuzuführen, so daß das Ausgangssignal einem sinusförmigen Strom entspricht.

Vorzugsweise ist bei einer derartigen Anordnung weiterhin vorgesehen, daß die Einrichtung, welche ein Signal erzeugt,, welches der Ableitung des Stromes proportional ist, aus einer Einrichtung besteht, welche dazu dient, Inkremente zu bilden.

Bei einer derartigen Anordnung sieht die Erfindung vorzugsweise weiterhin vor, daß die Einrichtung, welche das Produkt der Multiplikation integriert, einen Akkumulator für diskrete Werte der ersten Spannung aufweist, multipliziert mit dem Inkrement.

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Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auch, dazu verwendet werden, die lineare Verlagerung verschiedener Körper zu messen, und es können dann "bestimmte Komponenten vorgesehen sein, die nur jeweils in einem Exemplar vorhanden sind und verwendet werden, wenn jeweils die Verlagerung eines Körpers ermittelt wird·

Eine derartige Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes zeichnet sich dadurch aus, daß für jeden Körper, dessen Verlagerung zu messen ist, eine feste Spule vorgesehen ist, deren axiale Richtung der Richtung der zu messenden Verlagerung entspricht, daß weiterhin eine Stange vorhanden ist, deren magnetische Permeabilität sich von derjenigen der Umgebung unterscheidet, welche von der Spule umgeben wird, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, umddiese Stange entlang der Achse der Spule mit dem Körper zu verbinden, daß weiterhin eine Meßeinrichtung vorgesehen ist, daß weiterhin wenigstens eine Wechselstromquelle vorhanden ist, die einen Wechselstrom konstanter Amplitude und Frequenz liefert, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, welche diese Wechselstromquelle nacheinander mit jeder der Spulen in Reihe schaltet, daß weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, welche dazu dient, aus der Spannung an den Klemmen der Spule, welche mit der Wechselstromquelle in Reihe geschaltet ist, ein Signal zu erzeugen, welches der Komponente dieser Spannung proportional ist, die in bezug auf den Strom um 90° in der Phase verschoben ist, und daß eine Einrichtung vorhanden ist, welche diese Komponente der Meßeinrichtung zuführt, welche der Spule entspricht, die mit der Wechselstromquelle in Reihe geschaltet ist.

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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der
Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 ein elektrisches Sehaltschema einer bekannten Installation zur Messung einer im wesentlichen linearen
Verlagerung,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Installation zur Messung einer im wesentlichen linearen Verlagerung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine grafische Darstellung, welche den Verlauf der
Induktivität der Spule als Funktion der Verlagerung
des Stabes in der Spule angibt, und zwar für zwei
verschiedene Frequenzen der Wechselstromquelle,

Fig. 4 bis 8 jeweils ein elektrisches Schaltschema gemäß der Erfindung zur Messung einer im wesentlichen linearen Verlagerung,

Fig. 9 ein Vektordiagramm, welches Impedanzen darstellt, und zwar zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnungen gemäß Fig. 1 und 4-,

Fig. 10 ein Vektordiagramm, welches Impedanzen darstellt, und zwar zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung
gemäß Fig. 5»

Fig. ΛΛ ein Vektordiagramm, welches Impedanzen darstellt, und. zwar zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnungen gemäß Fig. 6 und 8,

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Fig. 12 ein Vektordiagramm, welches Impedanzen darstellt, und zwar zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung gemäß Fig. 7, und

Fig. 13 ein vereinfachtes Schaltschema einer erfindungsgemäßen Anordnung, welche dem Prinzipschaltbild der Fig. 2 entspricht.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung werden analoge Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Die bekannte Installation gemäß Fig. 1 ermöglicht es, die Position eines Körpers zu bestimmen. Dies trifft auch für den Fall der erfindungsgemäßen Installationen zu. Insbesondere ermöglicht die Installation gemäß der Erfindung, wie es in dem Prinzipschaltbild gemäß Fig. 2 dargestellt ist, die Position verschiedener Körper wie 1 zu bestimmen, von denen der eine schematisch in der Fig. 2 dargestellt ist. Diese Körper sind beispielsweise Steuerstäbe, welche einen Druckwasser-Kernreaktor steuern. Auf jedem Steuerstab oder Körper 1 und in dessen Verlängerung ist eine Stange 2 angebracht. Diese Stange wird in vertikaler Richtung mit dem Steuerstab 1 verschoben, und zwar innerhalb einer Hülse, die eine Verlängerung des Reaktormantels darstellt. Das Material der Hülse und das Wasser, welches diese Hülse ausfüllt, haben annähernd dieselbe magnetische Permeabilität.

Die Hülse 3 ist durch eine Spule 4· umgeben, die in der Fig. 13 durch den Widerstand R5 und die Induktivität #6 veranschau- ■ licht ist.

Die Induktivität £ und der Widerstand R der Spule 4- verändern sich als Funktion der Position der Stange 2 in der Hülse 3» und zwar im Inneren der Spule 4. Die magnetische Permeabilität der Stange 2, welche sich in vertikaler Richtung innerhalb der

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Hülse 3 verlagert und somit stärker in die Spule 4 hineinbewegt wird oder weiter aus. der Spule herausgeführt wird, unterscheidet sich stets von derjenigen des Wassers und von derjenigen des Materials der Hülse.

Die Induktivität % ist nicht nur eine Funktion der Position der Stange 2 in der Spule 4, sondern auch der Frequenz des Stromes.

Die Fig. $ veranschaulicht für zwei verschiedene Frequenzen bei einer konstanten Temperatur die Veränderung der Induktivität (ΔΧ) als Funktion der Veränderung der Position der Stange 2 im Inneren der Spule 4.

Die Kurve 7 betrifft eine niedrigere Frequenz und die Kurve eine höhere Frequenz.

Die Kurven veranschaulichen die Zunahme oder die Abnahme der Induktivität in bezug auf die Induktivität der Spule 4, wenn die Stange 2 mit ihrem oberen Ende auf der Höhe des unteren Endes der Spule 4 angeordnet ist. Diese Veränderung der Induktivität (Δ&) ist als Funktion der Länge (As) angegeben, über welche die Stange 2 in die Spule 4 eindringt.

Die Veränderung der Induktivität erfolgt in zwei Teilen. Ein erster Teil (A£-j-) ergibt sich aus der Zunahme der magnetischen Permeabilität der Umgebung der Spule, und zwar infolge des Eindringens der Stange 2 in die Spule 4. Diese Veränderung erfolgt in derselben Richtung wie As. Somit ergibt sich für As > 0 die Beziehung A^₁ > 0.

Ein zweiter Teil (Δ£ρ) muß parasitären Strömen in der Stange zugeschrieben werden. Dieser Teil ist eine Funktion der Frequenz,

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Sein absoluter Wert nimmt mit der Frequenz zu. Dieser !eil ändert sich in entgegengesetztem Sinn zu Δε. Somit ergibt sich für Δβ> 0 die Beziehung Δ£_ο < 0.

C.

Für niedrige Frequenzen (Kurve 7) herrscht der erste Teil vor. Somit ergibt sichjA^Ll 7\&$-n* Folglich ergibt sich für As > 0 die Beziehung Δ£^ + A&,>0. Die Induktivität nimmt als Funktion der zunehmenden Eindringtiefe der Stange in die Spule zu. -

Für erhöhte Frequenzen (Kurve 8) dominiert hingegen der zweite Teil. Somit ergibt sich IA^₂ Ι7ΙΔ^ I. Folglich ergibt sich für As^O die BeziehungA^L + Δί£ < 0. Die Induktvität nimmt als Funktion der Zunahme der Eindringtiefe der Stange in die Spule ab.

Durch entsprechende Kalibrierung läßt sich erreichen, daß für gede gewünschte Frequenz die Kurve Δ&= F (Δε) bekannt ist. In derselben Weise läßt sich auch die Induktivität (<2? 0) für den Moment bestimmen, in welchem die Stange 2 mit ihrem oberen Ende in das untere Ende der Spule 4 eindringt. ITach dem Wert £ = %0 +Abläßt sich mittels der entsprechenden Kurve für die angewandte Frequenz die Position der Stange 2 und damit auch die Position des Steuerstabes 1 bestimmen.

In der Fig. 1 ist ausschließlich eine bekannte Installation veranschaulicht, die hinsichtlich der Spule 4, des Meßstabes 10 und der Stromquelle 21 nicht gemäß der Erfindung aufgebaut ist. Die Spule 4- dieser bekannten Installation umgibt eine Hülse 5 und eine Stange 2, die an einem Steuerstab 1 befestigt ist, und zwar in derselben Weise, wie es in der Fig. 2 für die erfindungsgemäße Anordnung dargestellt ist. Bei der bekannten Installation gemäß Fig. 1 wird die Spule 4 durch

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eine Stromquelle 21 gespeist, welche über die Spule einen Strom mit der Amplitude I führt, wobei der Strom weitgehend konstant ist und auch die Pulsation ο sehr konstant ist. Der Spannungsabfall in der Spule 4 ist I.Z . Diese Spannung wird in der Meßeinrichtung 10 gemessen. Wenn der angelegte Strom gleich I cos ot ist, so beträgt der Spannungsabfall in der Spule 4-, welcher mit der Neßeinrichtung 10 zu messen ist, einen Wert, welcher einer Wechselspannung mit der Amplitude I ^R + Ο&ω) entspricht. Diese Wechselspannung eilt dem Strom I um einen Winkel f = bg tg |p voraus. Für eine Installation gemäß Fig. 1 ist der Phasenwinkel *f zwischen dem Strom und dem Spannungsabfall ohne Bedeutung.

Wenn vorausgesetzt wird, daß I und d exakt konstant sind, hängt die Amplitude der Wechselspannung, welche von der Meßeinrichtung 10 ermittelt wird, ausschließlich von R und von ^ ab, die für einen festen Wert von I und ω ausschließlich von der Temperatur und von der Verlagerung der Stange abhängen, wobei die Verlagerung der Stange innerhalb der Spule 4-angesprochen ist.

Der Widerstand E ist insbesondere eine Funktion der Temperatur, die mit Hilfe eines Thermoelementes gemessen werden kann , und zwar in der Weise, daß der Einfluß der Temperatur auf R berechnet werden kann, so daß zunächst der Spannungsabfall in der Spule 4- mit Hilfe der Meßeinrichtung 10 gemessen werden kann, woraus sich der Wert von & ermitteln läßt. Jedoch sind die auf diese Weise gewonnenen Ergebnisse nicht absolut zuverlässig, was unter anderem da herrührt, daß der Widerstand R auch bei einer vorgegebenen Temperatur nicht vollkommen fest ist. Der Wert von R verändert sich stets mit der Verlagerung der Stange in der Spule.

Im übrigen sind die Veränderungen des Widerstandes R von wesentlicher Bedeutung im Hinblick auf die Veränderungen der Reaktanz <£u>und können nicht mit Exaktheit bestimmt werden, so daß es

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schwierig ist, die Werte von <£cj und vonA&o_mit Hilfe der in der Fig. 1 dargestellten Installation zu ermitteln.

Mit den erfindungsgemäßen Anordnungen, wie sie in den Fig. 2, 4 bis 8 und 13 bis 16 veranschaulicht sind, werden jedenfalls die Einflüsse des Widerstandes E auf das Signal eliminiert, welches der Meßeinrichtung zugeführt wird. Es wird von der Spannung bei der Spule 4 aus ein Signal erzeugt, welches derjenigen Komponente dieser Spannung proportional ist, x^elche gegenüber dem Strom eine Phasenverschiebung von 90° aufweist, d. h. , ein Signal, welches proportional zu o2w ist, und dieses Signal wird der Meßeinrichtung 10 zugeführt. Die Art und Weise, wie dies im einzelnen erreicht wird, wird unten im einzelnen näher erläutert.

Um von dem mit Hilfe der Meßeinrichtung 10 gemessenen Signal aus den Einfluß des Anteiles des Widerstandes E der Impedanz; der Spule zu eliminieren, weist die Anordnung gemäß Fig. 4 außer der Stromquelle 21, der Spule 4 und der Meßeinrichtung 10 weiterhin einen Widerstand 34, eine Einrichtung 35» welche eine Phasenverschiebung von 90° erzeugt, und eine Einrichtung 36 auf, welche als Multiplizierstufe und als Filter arbeitet.

Der Widerstand 34 mit dem Wert Rm ist mit der Spule 4 und der Stromquelle 21 in Eeihe geschaltet. Ebenso wie bei der Installation gemäß Fig. 1 tritt in der Spule 4 ein Spannungsabfall I Z mit der Amplitude I /e² + (£o)² auf, wobei die Spannung in bezug auf den Strom I um einen Winkel ^f = bg tg ^— vorauseilt. Der Spannungsabfall in dem Widerstand 34 ist in Phase mit dem Strom I; die Amplitude dieses Spannungsabfalles ist gleich EmI. Die Einrichtung 35 ist ein Operationsverstärker, der eine Integration mit umgekehrten Vorzeichen durchführt, so daß eine Phasenverschiebung um 90 erzeugt wird,

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und zwar in der Weise, daß die Phase um 90° vorausgedreht wird. Wenn der Momentanwert des Stroms gleich I cos (Dt ist, ist der Momentanwert der Spannung am Eingang der Einrichtung 35 gleich Em I cos ωΐ, und die Spannung am Ausgang der Einrichtung 35 ist dann Rm I cos (cot + 90°). Die Multiplizierstufe der Einrichtung 36 empfängt dann an einem Eingang die erste Spannung, welche gleich dem Spannungsabfall in der Spule 4 ist, mit dem Augenblickswert I ZlI cos (oJt + i). An dem anderen Eingang empfängt die Multipliziereinrichtung 36 eine zweite Spannung, welche von der Einrichtung 35 geliefert wird. Diese zweite Spannung ist zwar proportional zu dem Strom, sie eilt jedoch gegenüber dem Strom um 90° voraus, und zwar infolge der Phasenvorausdrehung von 90°, die durch die Einrichtung 35 hervorgerufen wird. An ihrem zweiten Eingang empfängt somit die Multipliziereinrichtung 36 die Wechselspannung Em I cos (Qt + 90 ).

Am Ausgang erzeugt die Multipliziereinrichtung 36 ein Signal mit folgendem Wert: IZlEm I² cos (a>t + ?) cos (i*>t + 90°) = L cos (90° -f) + cos (2üt 4- 90° + ?)].

Dieses Signal enthält eine Wechselstromkomponente mit der doppelten Frequenz der entsprechenden Komponente des Stroms und eine Gleichstromkomponente. Die Wechselstromkomponente wird durch die IFiItereinrichtung 36 in der Weise eliminiert, daß das Signal, welches die Meßeinrichtung 10 erreicht, zu folgendem Wert proportional ist;

cos (90° -*) oder^Sl! \z\ sin f .

Einrichtungen_? welche eine Multiplikation durchführen und nur die Gleichstromkomponente des Signals durchlassen, welches sich "bei der Multiplikation ergibt, sind allgemein bekannt,

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so daß die Einrichtung 36 nicht im Detail zu erläutern ist.

Wie sich-aus der Darstellung der Fig. 9 ergibt, erhält man i Zi sin ^= i,GJ . Das Signal, welches durch die Meßeinrichtung ermittelt wird, ist somit proportional zu

In diesem Ausdruck sind Em, I und GJ jeweils konstant, so daß das Signal direkt proportional zu der Induktivität ^ ist. Es ergibt sich somit ein Signal, in welchem die Widerstandskomponente E der Impedanz der Spule ausgeschlossen ist. Aufgrund der Kombination der Phasenschiebereinrichtung 35 "und der Einrichtung 36 wird das Prinzip einer Einrichtung zur reaktiven Leistungsmessung verwirklicht.

Die Anordnung gemäß 5¹Xg. 4- mißt direkt die Induktivität έ£ oder die Eeaktanz ^CJ , was gleich bedeutend ist, wenn Q exakt konstant ist, was jedoch schließlich dazu führt, schließlich indirekt die gesamte Impedanz IZI in Eechnung zu stellen, denn schließlich wird I Zl sin ^ gemessen. Wenn die Messung mit der Einrichtung gemäß Fig. 4- erfolgt, behandelt man schließlich den Gesamtspannungsabfall in der Spule 4 mit einer Multiplikation, die in der Einrichtung 36 ausgeführt wird. Dieser Gesamtspannungsabfall kommt zu einem großen Teil von der Widerstandskomponente der Impedanz her, wenn diese Widerstandskomponente in bezug auf die Eeaktanz dominiert. Dies hat den Nachteil, daß nur ein kleiner Teil des Meßbereiches am Eingang der Multiplizierstufe für das Nutzsignal' in der Meßeinrichtung 10 ausgenutzt wird, was sich somit nachteilig auf die Genauigkeit der Messung auswirkt. Dieser Nachteil wird durch die Meßeinrichtung gemäß Fig. 5 überwunden.

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Die Ausführungsform gemäß Pig. 5 unterscheidet sich, von derjenigen gemäß Pig. 4- durch die Tatsache, daß an einen Eingang der Einrichtung 36 anstatt des Spannungsabfalls in der Spule 4 ein Signal angelegt wird, welches diesem Spannungsabfall, vermindert um eine dritte Spannung, entspricht, welche proportional zu dem Strom ist und mit diesem in Phase ist.

Zu diesem Zweck weist die entsprechende Anordnung in Reihe mit der Spule 4-, mit der Stromquelle 21 ucddem Widerstand Rm34· weiterhin einen Widerstand Ra38 auf. Der Spannungsabfall in diesem Widerstand Ra ist gleich Ra I, und .er ist somit eine Wechselspannung mit der Amplitude Ra I, die mit dem Strom in Phase ist. Der Operationsverstärker 39 empfängt an einem Eingang den Spannungsabfall in der Spule 4-, d. h. die Spannung Z I. An seinem anderen Eingang empfängt der Operationsverstärker 39 den Spannungsabfall in dem Widerstand Ra, d. h. die Spannung Ra I. Diese dritte Spannung am zweiten Eingang des Operationsverstärkers 39 wird von der ersten Spannung am ersten Eingang in der Weise subtrahiert, daß am Ausgang des Operationsverstärkers 39 die Spannung Z I - Ra I geliefert wird. Es ergibt sich am Ausgang des Operationsverstärkers 39 somit folgende Spannung: (R +· ;)&*>)? - Ha I oder [(R - Ra) + ji"]I.

An einem ihrer Eingänge empfängt die Einrichtung 36 zur Multiplikation anstelle des Signals (R + j£w )I das Signal C(R - Ra) + j£"]i.

(R - Ra) + joSoJ kann als eine Impedanz Z. mit der Amplitude /(R-Ra) + G&G) )^d angesehen werden.

Das Signal I Z- eilt in bezug auf den Strom I um einen Winkel Y₁ = bg tg _R^ |k voraus.

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Im übrigen entsprechen die Berechnungen den entsprechenden Berechnungen für die Anordnung gemäß Fig. 4, indem Z durch Z„, (Zj durch I ZJ und *f durch f. ersetzt werden. Das in der

* / 1 Rm I

Meßeinrichtung erhaltene Signal ist proportional zu IzJ—=5— sin f., jedoch gilt weiterhin Iz_x.! sin f. = $.<£ derart, daß in diesem Fall ebenfalls das Signal in der Meßeinrichtung 10 proportional ist zu

Em I² 4?,.,

wobei in diesem Ausdruck Em, I und co jeweils konstant sind· Folglich ist in diesem Fall ebenfalls das Signal direkt proportional zu der Induktivität & verändert.

Der Unterschied in der Arbeitsweise der einzelnen Einrichtungen gemäß Fig. 1, 4 und 5 wird unten anhand der Fig. 9 und 10 jeweils im einzelnen näher erläutert.

Mit der bekannten Einrichtung gemäß Fig. 1 wird der Wert des Vektors OA gemessen, d. h. I ZI .

Wenn die Widerstandskomponente der Impedanz der Spule 4 sich zwischen ß Jj_n und E verändert und wenn die induktive Komponente der Spule 4 für eine vorgegebene Frequenz sich zwischen O60 )_m4_n und (32ω ) verändert, so liegt der Punkt A in dem schraffierten Rechteck, und die Einrichtung 10 mißt schließlich einen Wert, welcher der Länge OA entspricht.

Bei den erfindungsgemäßen Schaltungen gemäß Fig. 4 und 5 liefert die Meßeinrichtung 10 ein Signal, welches «£cu entspricht, d. h. einen Wert, welcher der Länge des Vektors O¹A entspricht (siehe Fig. 9 und 10).

Bei der Anordnung gemäß Fig. 4 erhält man in der Meßeinrich tung 10 ein Signal, welches proportional zu O¹A ist, indem

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von einer Spannung ausgegangen wird, welche an den Eingang der Einrichtung 36 angelegt wird. Diese Spannung ist proportional zu der Impedanz Z oder mit anderen Worten zu der Länge des Vektors QA. (siehe Fig. 9 und 10).

Bei der Anordnung gemäß Fig. 5 hingegen wird an den Eingang der Einrichtung 36, ausgehend von dem Operationsverstärker 39j eine Spannung angelegt, welche proportional zu I Z J ist oder zu der Länge des Vektors OA¹ (siehe Pig· 10). Das Signal in der Meßeinrichtung 10 ist gleich I Z. I sin ^ - Z sin "*? , aber der Punkt A¹ ändert sich in einem Hechteck, welches näher an der Achse e-^O liegt. Die Widerstandskomponente der Impedanz hat somit eine verhältnismäßig geringe Bedeutung. Die Verbesserung, welche mit der Anordnung gemäß Fig. in bezug auf die Anordnung gemäß Fig. 4- erreichbar ist, ist somit um so größer, je weniger sich R von dem zu messenden

CX

Wert R entfernt. Beispielsweise wählt man Ea etwa gleich R ^ oder gleich B_min +

Obwohl in der Anordnung gemäß Fig. 5 die Widerstände 34 und 38 als getrennte Elemente dargestellt sind, könnte die Anordnung auch so getroffen sein, daß sie ein einziges Element bilden. Die zweite Spannung, welche an den Eingang des Phasenschiebers 35 angelegt wird, und die dritte Spannung, welche einem der Eingänge des Operationsverstärkers 39 zugeführt wird, sind beide in Phase und sind zu dem Strom proportional. Sie können denselben Wert haben.

In der Fig. 6 ist ein vereinfachtes Schalt schema einer weite-, ren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 5 durch die Tatsache, daß dem Eingang der Einrichtung 36 insoweit einer der Faktoren der auszuführenden

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Multiplikation und anstatt des Spannungsabfalls in der Spule 4 ein Signal zugeführt wird, welches um das Produkt eines festen Widerstandes, multipliziert mit dem Strom, vermindert ist, somit C(E-Ra) + jo£<o]I, und zwar ausschließlich die reaktive Komponente des Spannungsabfalls in der Spule, somit

Ebenso wie dies gleichfalls bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 der Fall ist, arbeitet der Operationsverstärker 39 auch als Addierstufe, und er empfängt an einem seiner Eingänge ein Signal, welches dem Spannungsabfall in der Spule 4 entspricht, somit das Signal Z I.

Das Signal, welches am Ausgang der Addierstufe 39 empfangen wird, wird einem der Eingänge der Einrichtung 36 zugeführt, um dort mit dem Signal multipliziert zu werden, welches von der Einrichtung 35 herkommt, wie dies ebenfalls bei der Aus führung sfοrm gemäß Fig. 5 der Fall ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 muß vom Ausgang der Addierstufe 39 zu der Einrichtung 36 ein Signal übertragen werden, welches ein exaktes Maß für J^O)I ist und somit für die Widerstandskomponente E, wobei I vollständig eliminiert ist. ^:;

Zu diesem Zweck muß dem anderen Eingang des Operations-* Verstärkers 39 für eine Subtraktion des Signals Z I ein Signal E I zugeführt werden. Die Art und Weise, wie dieses Signal R I erreicht wird, wird unten im einzelnen näher. erläutert.

Das Ausgangssignal der Addierstufe 39 wird ebenfalls dem Eingang einer Einrichtung 40 zugeführt. An seinem anderen

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Eingang empfängt diese Einrichtung 40 ein Signal, welches ein Abbild des Stromes I ist, beispielsweise dem Spannungsabfall in einem Widerstand 38, der in der Fig. 6 nicht dargestellt ist. Die Einrichtung 40 bewirkt eine Multiplikation der Signale, welche an diesen zwei Eingängen aufgenommen werden, und sie liefert am Ausgang ausschließlich die Gleichstromkomponente des Produktes. Die Einrichtung

40 arbeitet somit in derselben Weise wie die Einrichtung 56.

Das Ausgangssignal der Einrichtung 40 wird einem Komparator

41 augeführt, und zwar für einen Vergleich mit einem festen Signal P„.

Das Signal am Ausgang £ ρ des Komparators 41 ist ein Maß für den Unterschied zwischen dem Signal, welches empfangen wurde, und dem festen Wert.

Das Signal vom Ausgang £p wird einem Modulator 42 zugeführt, der andererseits ein Signal empfängt, welches ein Abbild des Stromes I ist. Dieses Signal, welches ein Abbild des Stromes I ist, ist beispielsweise ein Spannungsabfall in einem Widerstand, der mit der Stromquelle 21 in Reihe liegt, beispielsweise der Spannungsabfall im Widerstand 38.

Das Ausgangssignal des Modulators 42 befindet sich mit dem

Strom I in Phase und hat einen Wert IL. I. • χ ·

Wenn der Wert P_, welcher ausgewählt wurde und mit welchem der Vergleich im Komparator 41 durchgeführt wird, gleich 0 ist, so ergibt sich RI = R I. Tatsächlich bedeutet ein Signal 0 am Ausgang der Einrichtung 40, daß die Spannungen an den zwei Eingängen dieser Einrichtung, die miteinander multipliziert werden, bei vektorieller Betrachtungsweise

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einen Winkel von 90° miteinander bilden. Die eine dieser Spannungen ist in Phase mit I, so daß die andere keine Viderstandskomponente bzw. resistive Komponente besitzt.

Unter der Voraussetzung, daß die Addierstufe 39 an einem Eingang des Signal (E + j£a>)I empfängt und daß ihr Ausgangssignal keine Widerstandskomponente hat, so empfängt sie an ihrem anderen Eingang ein Signal, welches subtrahiert werden muß, nämlich RI, mit anderen Worten: R = R.

Die Einrichtung 36 empfängt somit, ausgehend von dem Operationsverstärker 39» ein Signal j|,ül oder £ω I cos (Ot + 90°). Dieselbe Einrichtung 36 empfängt, ausgehend von dem Phasenschieber 35» ein Signal Rm I cos (ω t + 90°).

Nach der Einrichtung 36 erhält man eine Komponente der Gleichspannung <&yRm I /2. Vorausgesetzt, daß Rm, I und ω jeweils konstant sind, ändert sich das Signal direkt proportional zu der Induktivität.

Der Unterschied zwischen der Arbeitsweise der Einrichtungen gemäß Fig. 4· und 6 wird unten anhand der Fig. 11 im einzelnen näher erläutert.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 4- wird dem Eingang der Einrichtung 36 zur Multiplikation ein Signal zugeführt, welches ein Haß der Impedanz OA ist. Bei der Anordnung gemäß Fig.6 wird dem Eingang der Einrichtung 36 zur Multiplikation ein Signal zugeführt, welches dieser Impedanz OA proportional ist, nachdem vektoriell der resistive Anteil R dieser Impedanz subtrahiert wurde» Man subtrahiert somit von der Impedanz nicht nur einen festen Wert Ra₅, wie es bei der Anordnung gemäß Fig_D 5 der Fall ist» Die resistive Komponente der Impedanz wird in der Weise subtrahiert, daß am Eingang

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der Einrichtung 36 ausschließlich, ein Signal angelegt wird, welches zu der Reaktanz sto proportional ist. Die Multiplikation, welche offensichtlich überflüssig ist, vorausgesetzt, daß einer der Jaktoren, nämlich das Signal am Ausgang der Addierstufe 39, bereits ein Maß für £o darstellt, wird ausgeführt, weil das Signal am Ausgang der Addierstufe 39 einen zu hohen Rauschpegel aufweist. Der Punkt A in dem schraffierten Rechteck liegt einfach auf der Achse έ£.ω , und A¹ ändert sich nicht mehr innerhalb eines Rechtecks, wie es noch bei der Anordnung gemäß Fig. 5 der Fall ist (siehe Fig. 10), sondern entlang einem Segment, welches in einer stärkeren Linie dargestellt ist und in der Fig. mit A¹ bezeichnet ist.

Im Laufe der Multiplikation, welche durch die Einrichtung 36 ausgeführt wird, wird somit jeglicher Einfluß der resistiven Komponente der Impedanz der Spule 4- ausgeschlossen.

Die Einrichtung gemäß Fig. 7 entspricht derjenigen der Fig.5, wobei lediglich der Unterschied vorhanden ist, daß dem Spannungsabfall in der Spule 4- eine vierte Spannung hinzugefügt wird, welche dem Strom proportional ist und gegenüber diesem um 90° nacheilt. Diese vierte Spannung ist somit entgegengesetzt zu dem Spannungsabfall, welcher durch die reaktive Komponente der Impedanz der Spule 4- hervorgerufen wird.

Tatsächlich mochte man die Veränderung der Induktivität kennen und nicht deren absoluten Wert. Der Einfluß von Δ& auf das Meßsignal muß somit so groß wie möglich werden. Dies wird gemäß Fig. 7 dadurch erreicht, daß mit der Spule ein Kondensator 37 ϊώ. Reihe geschaltet wird, der eine feste Kapazität aufweist, welche jedoch dem Wert der Reaktanz der Spule sehr nahe kommt_o

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Am Eingang des Operationsverstärkers 39 wird somit anstelle des Spannungsabfalls in der..Spule 4-, nämlich Z I, der Spannungsabfall in der Spule 4 und im Kondensator angelegt, d. h. (Z - j ^ ) I. Das Signal in der Meßeinrichtung 10 ist somit nicht mehr proportional zu Em I cjj£, » sondern vielmehr proportional zu

Vorausgesetzt, daß Em, I, ω und C jeweils konstant sind, ändert sich das Signal somit in diesem Falle ebenfalls linear mit ίϋ£ . Wenn weiterhin vorausgesetzt wird, daß relativ gesehen für eine vorgegebene Veränderung der induktivität Δ& die Veränderung des Signals so groß wie möglich sein muß, so wird ^ω.- ttt^ zwangsläufig sehr schwach.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 7 wird zur Multiplikation an den Eingang der Einrichtung 36, ausgehend vom Operationsverstärker 39s eine Spannung angelegt, die proportional zu IZol oder zu der Länge des Vektors OA" ist, wie es in der Fig. 12 veranschaulicht ist.

Indem die dritte Spannung Ea I im Operationsverstärker 39 subtrahiert wird, verlagert man die ausgenutzte Impedanz für die Multiplikation in der Einrichtung 36 von OA nach OA' . Indem der Kondensator 37 verwendet wird, verlagert man die zur Multiplikation ausgenutzte Impedanz in der Einrichtung 36 von OA¹ nach OA". Man erhält somit in der Meßeinrichtung 10 ein Signal, welches proportional ist zu OA" sin ι 2, was einem Ausdruck entspricht, in welchem die Beziehung gilt: £ω- 1

f 2 =· bg tg

R-Ea

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Der Meßbereich wird somit durch, die Verwendung des Kondensators 37 von der schraffierten Zone, in welcher sich der Punkt A¹ befindet und welche um die Achse ^o herum angeordnet ist, in diejenige schraffierte Zone verlagert, in welcher der Punkt A" angeordnet ist und welche um den Punkt O herum angeordnet ist.

Die Anordnung gemäß Fig. 8 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 7 in derselben Weise wie sich die Anordnung gemäß Fig. 6 von derjenigen gemäß Fig. 5 unterscheidet. In derselben Weise, wie in der Fig. 6 verfahren wurde, ersetzt man die Subtraktion von Ea I durch die Subtraktion von EI. In diesem Falle wird weiterhin nicht direkt der Spannungsabfall im Widerstand 38, nämlich Ea I, dem Eingang des Operationsverstärkers 39 zugeführt, sondern über die Kombination der in der Fig. 6 beschriebenen Elemente, wodurch gewährleistet ist, daß die resistive Komponente der Impedanz Z eliminiert wird. Das Meßsignal in der Meßeinrichtung 10 erhält man somit aus einer Impedanz, die ausschließlich durch die Eeaktanz der Spule 1 gebildet wird, wobei die durch den Kondensator bewirkte Kapazität subtrahiert ist. Dies ist in der Fig. 11 veranschaulicht, in welcher die in Betracht zu ziehende Impedanz OA' für die Multiplikation in OA" trän formiert wurde, und zwar durch Subtraktion von j/Co . In der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 8 wird hauptsächlich der veränderbare Teil der Impedanz der Spule in der Multiplikation verarbeitet, welche in der Einrichtung 36 erfolgt.

Die Einrichtungen, welche oben anhand der Fig. 4 bis 8 erläutert wurden, ermöglichen die Bestimmung der Position einer Stange. Die erfindungsgemäße Einrichtung läßt sich jedoch auch derart ausbilden, daß die Bestimmung der Position verschiedener Stangen ermöglicht wird. Dies wird

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nachfolgend anhand der Fig. 2 und 13 erläutert.

Die Einrichtung nach dem Prinzipschaltbild gemäß Pig. 2 liefert die Position einer Reihe von Steuerstäben 1 in einem Kernreaktor.

In der Fig. 2 ist nur ein einziger Steuerstab 1 mit der Stange 2 und der Spule 4- veranschaulicht, die dem Steuerstab zugeordnet sind. Tatsächlich wird die Position aller Steuerstäbe 1 eines Kernreaktors durch dieselbe Zentraleinheit 9 bestimmt, in welcher einerseits alle Spulen 4 und andererseits alle Meßeinrichtungen 10 zusammengefaßt sind.

In der Fig. 2 ist außer dem Anschluß der dargestellten Spule 4· nur eine Anordnung aus zwei zusätzlichen Anschlüssen für nicht dargestellte Spulen veranschaulicht. Tatsächlich besitzt die Zentraleinheit 9 so viele Anschlüsse 11, wie Spulen 4· gesteuert werden, so daß ebensoviele Anschlüsse wie Steuerstäbe 1 im Kernreaktor vorhanden sind.

Für jede Spule wird an die Zentraleinheit 9 eine Meßeinrichtung 10 angeschlossen. In der Fig. 2 sind zur Vereinfachung nur zwei Meßeinrichtungen 10 dargestellt, es sind jedoch normalerweise ebensoviele Meßeinrichtungen 10 wie Steuerspulen 4- an die Zentraleinheit 9 angeschlossen.

Anhand der Fig.13 wird im einzelnen näher erläutert, in welcher Weise die Zentraleinheit eine Uechselstromquelle mit einer konstanten Amplitude und einer konstanten Pulsation auf v/eist und die nacheinander erfolgende Speisung durchführt, und zwar in Reihe, über die Verbindungen 11, und zwar von einer der Spulen 4-, ausgehend von dieser Wechselstromquelle, so daß man, ausgehend von der Spannung, welche somit an den

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Klemmen der Spule 4- auftritt, ein Signal erhält, welches zu der Komponente dieser Spannung, welche um 90° in "bezug auf den Strom verschoben ist, proportional ist, und es wird dieses Signal der Meßeinrichtung 10 zugeführt, welches der angeschlossenen Spule entspricht.

Vorausgesetzt, daß die Meßeinrichtungen 10 durch Signale gesteuert werden, welche zu der Spannungskomponente proportional sind, die in bezug auf den Strom um 90° verschoben ist, d. h. durch ein Signal, welches der Induktivität der entsprechenden Spule proportional ist, so messen die Einrichtungen in der Tat die Position der Stangen 2„ Die Position kann direkt abgelesen werden, vorausgesetzt, daß die Zentraleinheit 9 ebenso den Wert Δ^£» in einem entsprechenden Wert von As umformt, welcher der Kurve der Fig. 3 entspricht, und zwar entsprechend der Frequenz der Wechselstromquelle, beispielsweise entlang der Kurve 7·

Das Hauptelement der Zentraleinheit 9 ist der Mikrorechner 12. Dieser Rechner, welcher die verschiedenen Elemente der Anordnung steuert, ist eine an sich bekannte Einrichtung, welche nacheinander die Relais 13 über ein Ausgangsregister 14- ansteuert und die Ergebnisse den Registern 15 zuführt.

Alle Spulen 4-, von denen zwei in der Fig. 13 durch ihre Widerstände 5 und ihre entsprechenden Induktivitäten 6 dargestellt sind, sind durch ein spezielles Relais 13 mit Kondensatoren 16 verbunden. Die Relais 13 werden getrennt erregt. In keinem Fall werden die Relais von zwei oder mehreren der Spulen gleichzeitig erregt oder geschlossen, so daß stets nur eine der Spulen mit den Leitern 16 verbunden ist. Das jeweils erregte Relais wird durch den Mikrorechner 12 festgelegt. Diese Relais werden während einer

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"bestimmten Zeitdauer nacheinander erregt oder geschlossen, welche ausreicht, um von der Zentraleinheit 9 aus,'zu welcher der Mikrorechner 12 gehört, einen Wechselstrom konstanter Amplitude und Pulsation der Spule 4 zuzuführen, den Spannungsabfall dieser letzteren einem Analog-Digital-Wandler 24 zuzuführen, aus diesem Spannungsabfall und dem Strom der Induktivität der Spule 4 ein entsprechendes Signal abzuleiten, aus dieser Induktivität die Position der. Stange zu bestimmen und diese Position der Meßeinrichtung 10 zuzuführen, welche der jeweils angeschlossenen Spule entspricht.

Die Art und V/eise, wie diese einzelnen Vorgänge ablaufen, wird nachfolgend im einzelnen näher erläutert.

Mit Hilfe der Anordnung aus den Elementen 1? bis 21 wird der Spule 4 ein sinusförmiger Strom mit konstanter Amplitude und Frequenz zugeführt.

Das Element 17 ist ein Zähler bzw. Rechner, welcher dann, wenn er von dem Mikrorechner 12 in den entsprechenden Ausgangszustand versetzt ist, über das Ausgangsregister 22 die aufeinander folgenden Adressen des Speichers 18 erzeugt. Der Speicher 18 liefert die aufeinander folgenden Inkremente (S): 0, +1 oder -1. ' -

Die aufeinander folgenden Inkremente werden einer Addier-Subtrahier-Stufe 19 zugeführt. Die Aufeinanderfolge der Inkremente ist derart, daß nach einer Kompensation in der Addier-Subtrahier-Stufe diese eine Folge von numerischen Momentanwerten erzeugt, die eine sinusförmige Kontur aufweisen. Diese Darstellung wird als ^-Modulation bezeichnet.

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Diese Digitalwerte werden durch, den Digital-Analog-Wandler 20 in ein analoges Signal umgesetzt. Der Verstärker 21, welcher dieses Signal aufnimmt, führt es den Leitern 16 zu und somit der angeschlossenen Spule, so daß diese einen entsprechenden Strom aufnimmt.

Die Amplitude des durch den Verstärker 21 erzeugten Stromes wird durch den Widerstand 23 stabilisiert.

Der Wert der Spannung an den Klemmen der Spule 4- beträgt U = (R +

Der Differentialverstärker 25, der mit einem Widerstand 28 ausgestattet ist, liefert somit an den Analog-Digital-Wandler 24 vom Folgetyp die veränderbare Komponente des an den Klemmen der Spule 4· ermittelten Signals, so daß das Signal somit in üblicher Weise aus den Signalen aufbereitet wird.

Am Ausgang des Wandlers 24- wird somit ein digitales Signal geliefert, welches dem Momentan'wert der Spannung an aexi Klemmen der Spule 4- entspricht.

In dieser Spannung U= (R + j£^)I sind o) und I erkennbar, ilan möchte jedoch nur au kennen. Somit wird R eliminiert.

Der Wert von 3& ist bekannt, wenn man die reaktive Leistung Q kennt.

Q ist stets gleich oj'i.I , wobei in diesem Ausdruck ω und I jeweils bekannt sind. Für eine Frequenz oder Palsation ω , die konstant ist, und für einen Strom I ist somit die reaktive Leistung Q direkt proportional der Induktivität £, .

Diese reaktive Leistung, welche für eine Periode berechnet wird, läßt sich auch durch folgende Formel ausdrucken:

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u (t).i(t - ·| ) dt

In dieser Gleichung bedeuten T die Periode, u(t) den Momentanwert der Spannung an den Klemmen der Spule 4-, i(t) den Momentanwert des Stromes in der Spule 4- und i(t- jr ) den Strom in der Spule 4, welcher um 90° oder um eine Viertelperiode vorauseilt.

Man multipliziert somit die Spannung an den Klemmen der Spule, u(t), mit einem Wert, welcher dem um 90° phasenverschobenen Strom proportional ist, nämlich i(t- ^ ), und zwar damit in Phase.

Ausgehend von dem Mittelwert (der durch Teilung durch T erhalten wird) vom Integral des Produktes u(t)i(t- jr ) für eine Periode erhält man somit einen Wert Q, der direkt proportional zu der Induktivität X ist, was somit dem gesuchten Wert entspricht.

In einer numerischen Version wird das Integral eines Produktes von zv/ei Größen, die sich kontinuierlich ändern, durch die Summe der Produkte der diskreten Werte ersetzt.

Diese diskrete Version liefert:

1 ,,— η

^u(V^i(IJ- I )·

Man addiert somit für eine feste endliche Anzahl von Zeiten η + 1 die Werte der Produkte.

) ist somit der Momentanwert der Spannung an den Klemmen der Spule im Zeitpunkt t.;
i(t.) ist der Momentanwert des Stroms in der Spule im Zeit-

punkt t·;
J

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α?

i(t. - TT ) i^ ö-^er Strom in diesem Zeitpunkt, der um 90° vorauseilt;
t. ist ein beliebiger Zeitpunkt im Laufe einer Periode,

geteilt durch η Teile, wobei j sich somit von 0 bis η ändert.

Als Beispiel wird für η der Wert 2047 angesetzt. Vorausgesetzt,

des S

daß der Verlauf des Stroms sinusförmig ist, ist i(t - χ proportional zu

Somit ist Q ebenfalls proportional zu

di (t.)

a-

rit-

Vorausgesetzt, daß der Strom in digitaler Form mit einer (^-Modulation erzeugt wird, erhält man bereits aus der Erzeugung des Stromes einen Wert, der proportional zu der Ableitung des Stroms ist, nämlich das Inkrement 6 .

<f(t), das Inkrement im Zeitpunkt t, ist ein Maß für die Ableitung des Stromes ·· . Folglich ergibt sich

CLo

Q = k| y¹¹ uCt,) «ictj

^- «3=0 ° ^a wobei in diesem Ausdruck k konstant ist.

Gemäß den obigen Ausführungen bei der Beschreibung der Erzeugung des Stromes hat das Inkrement «Γ einen Wert +1, 0 oder -1. Folglich ergibt sich, Σ ^__n u(t.)o^r'(t.)» was η arithmetisehen Operationen der Werte u(t.) entspricht.

Der Momentanwert des Inkrementes £ bestimmt, ob addiert oder subtrahiert wird. Die entsprechenden Operationen finden im

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Akkumulator 29 statt. Der Akkumulator 29 empfängt einerseits in digitaler Form die-Werte der Spannung u(t.), und zwar von dem Analog-Digital-Wandler 24-. Andererseits wird der Wert <i(t.) dem Akkumulator 29 durch den Speicher 18

zugeführt.

Im' Ausgangsregister 31 wird das Ergebnis der während einer Periode ausgeführten Operationen gespeichert.

Wenn das Register 31 geladen ist, liefert es über das Flip-Flop 32 einen TJnterbrechungsbefehl an den Mikrorechner 12, welcher in dem Register 31 den "berechneten Wert liest.

Dieser Wert ist proportional zu der reaktiven Leistung Q, und unter der Voraussetzung, daß die Amplitude und die Frequenz des Stroms konstant sind, "besteht auch eine Proportionalität in bezug auf die Induktivität £, .

Der Mikrorechner 12 ist so programmiert, daß aus dieser Induktivität & die Position der Stange gewonnen wird, und zwar entlang einer Kurve der in der Linie 7 der Fig. 3 dargestellten Art. Der Speicher des Mikrorechners 12 umfaßt naturgemäß zu diesem Zweck die Daten der Kurve, welche der Frequenz des erzeugten Stromes entsprechen.

Der Zahlenwert, welcher durch den Mikrorechner 12 berechnet wird, ausgehend von den aufeinander folgenden Werten u(t.) und <f (t ·) gemäß der entsprechenden Kurve, und zwar der Position (s) der Stange der Spule 4-, welche angeschlossen ist, wird durch diesen Mikrorechner 12 zum Register 15 übertragen, welches dieser Spule entspricht.

Jedem Register 15 entspricht ein Digital-Analog-Wandler 33. Dieser Wandler führt das analoge Signal dem Galvanometer 10

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zu, welches daran angeschlossen ist und welches die Meßeinrichtung darstellt.

Das Register 15 und folglich die Meßeinrichtung 10 enthalten den Meßwert, bis der Mikrorechner 12 dem Register 15 einen neuen VJert zuführt, der aus neuen Daten berechnet wurde, die vom Register y\ kommen und die Spule 4 betreffen.

lachdem der Mikrorechner 12 über das Ausgangsregister 14 ein Relais 13 einer Spule 4 geschlossen hat, wobei zuvor gemäß den obigen Ausführungen ein Strom an die Spule 4 gelegt wurde, wobei auch aus der Spannung an den Klemmen dieser Spule ein entsprechendes Signal und zugehörige Inkremente abgeleitet wurden, entsprechend der Position der Stange 2 und folglich entsprechend der Position des Steuerstabes 1, welcher dieser Spule entspricht, wobei ein entsprechendes Signal auch der Meßeinrichtung 10 zugeführt wurde, öffnet dieser Mikrorechner 12 das Relais der in Rede stehenden Spule.

Der Mikrorechner 12 schließt danach stets über das Ausgangsregister 14 das Relais 13 einer Spule 4, welche anschließend zu betätigen ist, und er veranlaßt eine entsprechende Messung über diese Spule.

Folglich steuert der Mikrorechner 12 nacheinander die Erregung der verschiedenen Relais 13 und den Betrieb der Elemente bis 21, des Digital-Analog-Wandlers 24 und derjenigen Elemente, die für jede der Spulen 4 angeschlossen sind, und zwar in der Weise, daß nacheinander der jeweiligen Meßeinrichtung 10 neue Meßergebnisse zugeführt werden.

Jedes Ausgangsregister 15 hält das Meßergebnis, bis ein neues Meßergebnis empfangen wird.

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Die verschiedenen logischen Einheiten werden durch Taktimpulse synchronisiert, welche durch den Impulsgenerator 26 erzeugt werden.

Mit einem auf dem Markt verfügbaren Mikrorechner ebenso wie mit Wandlern, Zählern, Registern, Akkumulatoren usw., wie sie auf dem Markt erhältlich sind, läßt sich eine Anordnung aufbauen, welche die "Verarbeitung von 35 Spulen nacheinander in 1,5 Sekunden ermöglicht.

Jeweils nach 1,5 Sekunden wird das von der Einrichtung abgelesene bzw. ausgewertete Meßergebnis der entsprechenden Position der Stange und des Steuerstabes angepaßt, tirährend jedes Ergebnis in der Meßeinrichtung bleibt, bis es durch ein neues Ergebnis ersetzt wird. Die Veränderung der Position einer Stange wird somit mit einer Verzögerung von maximal 1,5 Sekunden angezeigt.

Die oben beschriebene Einrichtung läßt sich in vielfältiger Weise abwandeln, und zwar ebenso zuj Verbesserung der Meßergebnisse an den Instrumenten 10 air die effektive Position der Stangen oder Stäbe wie imT^inblick auf die Sicherheit. Die Sicherheit kann sich auf die Einrichtung beziehen.. Es kann eine fehlerhafte Arbeitsweise der Einrichtung vermieden werden. Die Sicherheit kann sich auch auf die Elemente beziehen, welche außerhalb der Einrichtung angeordnet sind. Die Sicherheit kann beispielsweise ein Signal auslösen, wenn einer der Steuerstäbe eine Position einnimmt, die abnormal sein könnte.

Um die Meßergebnisse der Einrichtungen 10 für die effektive Stellung der Stangen zu verbessern, könnte der Mikrorechner 12 den Einfluß der Temperatur kompensieren.

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Die Induktivität & ist nicht ausschließlich eine Punktion der Position der Stange oder des Stabes, nämlich von s, und von der Frequenz des Stromes, sondern ebenfalls eine Funktion der Temperatur.

Für jede Temperatur ergibt sich für jede Frequenz eine andere Kurve (A & , As) oder (^£,, s).

Alle diese Kurven können durch entsprechende Kalibrierung bestimmt werden. % ist somit eine Funktion, welche gemäß einer entsprechenden Kalibrierung der Position der Stange (s), der Frequenz des Stromes (£) und der Temperatur (t) folgt.

Uachdem für zwei bekannte, jedoch unterschiedliche Frequenzen Werte von ^E in zwei eng benachbarten Zeitpunkten bestimmt wurden, ohne daß zwischen diesen zwei Zeitpunkten die Position der Stange oder die Temperatur verändert wurden, kann man aus den Werten von έ£» die zwei Unbekannten ermitteln, nämlich die Position der Stange und die Temperatur, oder es läßt sich besser die Position der Stange ermitteln, nachdem die Temperatur aus den beiden folgenden Funktionen eliminiert wurde:

- F (Jf₁, s, t) = F (^₂, s, t)

Die Induktivitäten ^u_x. und X ~ werden durch den Mikrorechner in der oben angegebenen Weise für die Frequenzen t^ und berechnet.

Diese Frequenzen werden derart gewählt, daß für eine der Frequenzen (^) ÖL«¹* Einfluß von As auf A^L ein Minimum darstellt und daß die Tendenz besteht, für die andere Frequenz einen maximalen Einfluß von As auf A£ zu erreichen.

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Ein Mikrorechner 12 der oben näher genannten Art kann die Temperatur t eliminieren, s berechnen und diesen Wert zum Register 15 übertragen, von wo er zu der Meßeinrichtung 10 geführt wird, die der entsprechenden Einrichtung zugeordnet ist.

Mit dem Mikrorechner läßt sich auch eine Korrekturberechnung durchführen, welche der nicht vollkommenen Linearität der Verlagerung der Stange und dem gegenseitigen Einfluß der Spulen Rechnung trägt, die zur Messung jeweils nebeneinander angeordnet sind.

Eine Sicherheit, welche die Einrichtung selbst betrifft, und einen Betriebsfehier in einem Teil der Einrichtung eliminiert, besteht darin, die Zentraleinheit 9 zu verdoppeln, d. h. alle Komponenten, welche bei der Bestimmung der Position jeder Stange oder jedes Stabes mitwirken.

Zwei Zentraleinheiten können derart miteinander verbunden werden, daß sie gleichzeitig in einer jeweils hintereinander geschalteten Folge arbeiten. Wenn die Verarbeitung der Daten für die einzelnen Stangen nacheinander 1,5 Sekunden dauert, so sind 3 Sekunden erforderlich, wenn die zwei Einheiten in Betrieb sind, und zwar für den Fall, daß eine Einheit ausfallen sollte.

Eine andere Sicherheit, welche die Einrichtung selbst betrifft, besteht darin, eine zusätzliche Spule zu verwenden, die nicht für die Messung der Position einer Stange oder eines Stabes dient.

Diese zusätzliche Spule mit einer festen Induktivität wird in die nacheinander erfolgende Verarbeitung einbezogen. Es wird dann mit dieser Spule eine Verarbeitung durchgeführt wie

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bei den übrigen Spulen, welche zur Bestimmung der Position einer Stange dienen. Diese Spule entspricht somit in gleicher Weise einem Heßkanal,

Vorausgesetzt, daß die Induktivität dieser zusätzlichen Spule bekannt ist, läßt sich fortwährend der Meßwert für diese Spule mit dem bekannten Wert vergleichen. Wenn eine Abweichung auftritt, läßt sich vermuten, daß ein Meßfehler aufgetreten ist.

Eine Sicherheit, welche die Elemente außerhalb der Einrichtung betrifft, wird dadurch erreicht, daß beispielsweise ein Signal verwendet wird, wenn einer der Steuerstäbe eine . abnormale Position einnimmt. Es genügt zu diesem Zweck, dem Mikrorechner 12 Werte einzugeben, welche die Induktivitäten erreichen, wenn die Stangen bzw. Stäbe eine solche abnormale Position einnehmen, wobei dann durch den Mikrorechner ein Signal gegeben werden kann, wenn eine tatsächlich gemessene Induktivität einem solchen Wert entspricht.

Selbstverständlich läßt sich die oben beschriebene Ausführungsform der Erfindung in vielfältiger Weise abwandeln.

Anstatt vor der Multiplikation eine Phasenverschiebung von 90 der zweiten Spannung zu erteilen, welche dem Strom proportional ist und mit diesem in Phase ist, läßt sich auch beispielsweise diese Phasenverschiebung auf den Spannungsabfall in der Spule anwenden.

- Patentansprüche -

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Claims

- öl -

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Messung einer im wesentlichen linearen "Verlagerung mit einer festen Spule, deren axiale Richtung der Richtung der zu messenden Verlagerung entspricht, mit einer Stange, deren magnetische Permeabilität sich von derjenigen der Umgebung unterscheidet, welche von der Spule umgeben ist, weiterhin mit einer Einrichtung, welche dazu dient, die Verbindung dieser Stange entlang der Spulenachse mit dem Körper zu gewährleisten, dessen Verlagerung zu messen ist, weiterhin mit einer Wechselstromquelle mit konstanter Amplitude und Frequenz, welche die Spule speist, und mit einer Meßeinrichtung zur Messung einer ersten Spannung an den Klemmen der Spule, dadurch g e k e η η zeich net, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche derart ausgebildet ist, daß sie dazu in der Lage ist, aus der ersten Spannung ein Signal zu erzeugen, welches derjenigen Komponente dieser Spannung proportional ist, die in bezug auf den Strom eine Phasenverschiebung von 90° aufweist, und daß eine Übertragungseinrichtung vorhanden ist, welche dazu dient, dieses Signal der Meßeinrichtung zuzuführen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche dazu dient, aus der ersten Spannung ein Signal zu erzeugen, welches derjenigen Komponente dieser Spannung proportional ist, die in bezug auf den Strom eine Phasenverschiebung von 90° aufweist, sowie die ' Einrichtung, welche dazu dient, dieses Signal der Meßeinrichtung zuzuführen, derart ausgebildet sind, daß sie eine zweite Spannung erzeugen, welche zu dem Strom proportional und mit diesem in Phase ist, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, um die eine dieser zwei

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Spannungen in ihrer Phase um. 90° zu verschieben, daß weiterhin eine Multiplizierstufe für die gegenüber der anderen Spannung um 90° verschobene Spannung vorhanden ist, daß weiterhin ein Filter vorgesehen ist, welches nur die Gleichstromkomponente des Signals durchläßt, welches durch die Multiplikation erzeugt wurde und welches dem Eingang der Meßeinrichtung zugeführt wird.

•^_m Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche dazu dient, die zweite Spannung zu erzeugen, welche dem Strom proportional ist und mit diesem in Phase liegt, durch einen Widerstand gebildet ist, der zu der Wechselstromquelle und zu der Spule in Reihe angeordnet ist.

4-. Einrichtung nach dem einen oder dem anderen der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer Phasenverschiebung von 90 bei einer der zwei Spannungen aus einem integrierenden Operationsverstärker besteht. .

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer Phasenverschiebung von 90° bei einer der zwei Spannungen an eine weitere Einrichtung angeschlossen ist, die eine zweite Spannung erzeugt, welche dem Strom proportional ist und mit diesem in Phase liegt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5? dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um eine dritte Spannung zu erzeugen, welche dem Strom proportional ist und mit diesem in Phase liegt, und daß weiterhin eine Subtrahierstufe vorgesehen ist, um die dritte Spannung von der ersten Spannung zu subtrahieren.

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7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche eine dritte Spannung erzeugt, die dem Strom proportional ist und mit diesem in Phase liegt, eine Spannung mit einem festen Wert erzeugt, der annähernd gleich der Komponente der ersten Spannung ist, welche mit dem Strom in Phase ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7₅ dadurch, gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche eine-dritte Spannung erzeugt, aus einem Widerstand gebildet ist, der mit der Wechselstromquelle und der Spule in Reihe geschaltet ist und dessen Wert annähernd gleich dem Widerstand dieser Spule ist. . -. ■ .

9· Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 "bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch diese Einrichtung auch, die zweite und die dritte Spannung erzeugt werden.

10. Einrichtung nach. Anspruch. 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche eine dritte Spannung erzeugt, die dem Strom proportional ist und mit diesem in Phase liegt, weiterhin eine Spannung erzeugt, die gleich, der Komponente■der ersten Spannung ist, die mit dem Strom in " Phase ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche eine dritte Spannung erzeugt, aus einer zweiten Multiplizierstufe "besteht, deren erster

• Eingang mit dem Ausgang der Einrichtung verbunden ist, welche die dritte Spannung von der ersten Spannung subtrahiert, wobei der zweite Eingang mit einer Einrichtung verbunden ist, die eine Spannung erzeugt, welche dem Strom •proportional ist und mit diesem in Phase liegt, und wobei

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der Ausgang über eine Einrichtung, welche ausschließlich die Gleichstromkomponente des Signals durchläßt, welches durch die Multiplikation erzeugt wird, mit einem Komparator verbunden ist, welcher das auf diese Weise erhaltene Signal mit EuIl vergleicht, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Modulators verbunden ist, dessen anderer Eingang mit der Einrichtung verbunden ist, welcher eine Spannung erzeugt, die dem Strom proportional ist, und mit diesem in Phase liegt, unidaß der Ausgang dieses Modulators mit dem Eingang verbunden ist, der die dritte Spannung mit der Einrichtung verbindet, welche diese dritte Spannung von der ersten Spannung subtrahiert.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche eine vierte Spannung erzeugt, die dem Strom proportional ist und diesem um 90° in der Phase nacheilt, xiobei diese vierte Spannung zu der ersten Spannung addiert wird.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche eine vierte Spannung erzeugt, diesem Strom proportional ist und diesen um 90 nacheilt, eine Spannung erzeugt, die annähernd gleich der Komponente der e:
vorauseilt.

nente der ersten Spannung ist, welche dem Strom um 90°

14·. Einrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche eine vierte Spannung erzeugt, aus. einem Kondensator gebildet ist, der mit der Spule in Reihe geschaltet ist und dessen Kapazität C einen festen Viert hat, der annähernd gleich dem Wert l/£,co ist, wobei i£.

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die Induktivität der Spule und GJ die Frequenz der Stromquelle sind.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14-, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zumindest teilweise als digitale Datenverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, welche ein Signal empfängt, welches dem Spannungsabfall der Spule entspricht, und welche weiterhin ein Signal empfängt, welches dem Strom entspricht.

16. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromquelle einen sinusförmigen Strom erzeugt und daß sie eine Einrichtung aufweist, welche ein Signal erzeugt, welches der Ableitung des Stroms proportional ist, während einer Stromperiode, ausgehend von einem ¥ert ITuIl dieses Stromes, wobei weiterhin eine Multiplizierstufe der ersten Spannung durch das der Ableitung des Stromes proportionale Signal vorhanden ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche das Produkt der Multiplikation während der Periode integriert, wobei weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, um das auf diese Weise erzeugte integrierte Produkt der Meßeinrichtung zuzuführen.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromquelle, welche einen sinusförmigen Strom erzeugt, eine Einrichtung aufweist, welche dazu dient, entsprechende Inkremente einem Digital-Analog-Wandler zuzuführen, so daß das Ausgangssignal einem sinusförmigen Strom entspricht.

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18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche ein Signal erzeugt, welches der Anleitung des Stromes proportional ist, aus einer Einrichtung "besteht, welche dazu dient, Inicremente zu bilden.

19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche das Produkt der Multiplikation integriert, einen Akkumulator für diskrete Werte der ersten Spannung aufweist, multipliziert mit dem Inkrement.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 19, welche dazu dient, im wesentlichen lineare "Verlagerungen mehre-. rer Körper zu messen, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Körper, dessen Verlagerung zu messen ist, eine feste Spule vorgesehen ist, deren axiale Richtung, der Richtung der zu messenden Verlagerung entspricht, daß weiterhin eine Stange vorhanden ist, deren magnetische Permeabilität sich von derjenigen der Umgebung unterscheidet, welche von der Spule umgeben wird, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, um diese Stange entlang der Achse der Spule mit dem Körper zu verbinden, daß weiterhin eine Meßeinrichtung vorgesehen ist, daß weiterhin xienigstens eine Wechselstromquelle vorhanden ist, die einen Wechselstrom konstanter Amplitude und Frequenz liefert, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, welche diese Wechselstromquelle nacheinander mit jeder der Spulen in Reihe schaltet, daß weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, welche dazu dient, aus der Spannung an den Klemmen der Spule, welche mit der Wechselstromquelle in Reihe geschaltet ist, ein Signal zu erzeugen,

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•welches der Komponente dieser Spannung proportional . ist, die in bezug auf den Strom um 90° in der Phase verschoben ist, und daß eine Einrichtung vorhanden ist, xtfelehe diese Komponente der Meßeinrichtung zuführt, welche der Spule entspricht, die mit der Wechselstromquelle in Reihe geschaltet ist.

21. Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromquelle zwei verschiedene Impulsströme erzeugen kann und daß sie eine Einrichtung aufweist, welche den Einfluß der Temperatur auf Signale eliminiert, welche von diesen Strömen abgeleitet werden, proportional zu der Spannungskomponente, welche in bezug auf den Strom eine Phasenverschiebung von aufweist.

22. Einrichtung nach Anspruch ,21, dadurch gekennzeichnet, daß für einen der zxtfei Impulse der Einfluß der Position der Stange auf den Spannungsabfall an den Klemmen der Spule minimal ist.

23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß außer den festen Spulen, welche jeweils dem Körper entsprechen, wenigstens eine zusätzliche Spule vorhanden ist.

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