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Dokumentenidentifikation DE69321613T2 06.05.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0685390
Titel Schwingungssensoren zum Gebrauch in einem Mikrogravitationsbereich
Anmelder Mitsubishi Jukogyo K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Kawasaki, Shuichi, Nagoya Aerospace System Works, Nagoya-shi, Aichi-ken, JP
Vertreter Henkel, Feiler & Hänzel, 81675 München
DE-Aktenzeichen 69321613
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 13.05.1993
EP-Aktenzeichen 951108448
EP-Offenlegungsdatum 06.12.1995
EP date of grant 14.10.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.05.1999
IPC-Hauptklasse B64G 1/22
IPC-Nebenklasse G01P 15/08   G01H 9/00   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG: 1. Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schwingungsmeßsensoren zum Messen von Schwingungen eines Instruments, das in einem Mikrogravitationsbereich, wie z. B. einer Raumstation, einem künstlichen Satelliten, einem Raumfahrzeug, einem Mikrogravitationsbereichssystem o. dgl. verwendet wird, um eine Gegenmaßnahme einzuleiten, und sie bezieht sich außerdem auf die Erfassung von Ort und Maß des Einschlags eines Meteoritenteilchens, das mit diesen Raumstationen zusammentrifft.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Seit einiger Zeit werden verschiedene Experimente und Kommunikationsdienste auf der Basis von Raummissionen in Verbindung mit Raumstationen, Space Shuttles u. dgl. angeboten. Als eines der schwerwiegendsten Probleme dieser Raummissionen hat sich die Aufrechterhaltung eines Mikrogravitationsbereichs (u - G: z. B. 1 · 10&supmin;&sup5; G oder weniger) herausgestellt.

In einigen Fällen wird dieser Mikrogravitationsbereich jedoch durch Schwingungen o. dgl. aufgrund verschiedener Ursachen gestört. Außerdem sind keine Sensoren für eine exakte Erfassung willkürlicher Schwingungen wie Schwingungsenergie, einer Frequenz, einer Amplitude o. dgl., wie dies beim Auftreffen von Meteoritenteilchen der Fall ist, vorhanden.

Um den Mikrogravitationsbereich aufrechtzuerhalten, ist es wünschenswert, die Faktoren der Schwingungen zu erfassen, die den Mikrogravitationsbereich stören, und eine Gegenmaßnahme zur Reduzierung der Schwingungen einzuleiten. Beim Stand der Technik werden solche Gegenmaßnahmen jedoch nicht getroffen. Außerdem ist es bei einer Anordnung komplizierter Systemstrukturen wie einer Raumstation o. dgl. schwierig, eine Quelle für Schwingungen auszumachen, die den Einschlag von Meteoritenteilchen umfaßt.

Des weiteren kennt der Stand der Technik bisher kein Verfahren zur Erfassung verschiedener Schwingungen innerhalb eines u - G-Bereichs (Mikrogravitationsbereich). Zum Beispiel mißt ein Schwingungssensor (Beschleunigungssenor) nach dem Stand der Technik eine Schwingung (Beschleunigung) durch Messen einer Bewegung eines Schwingers, der von einer Feder und einem Material mit einer innewohnenden Dämpfungscharakteristik wie einem Dämpfer gehaltert wird. Ein derartiger Sensor beinhaltet jedoch ein Problem derart, daß er auf eine Frequenz o. dgl. erfaßbarer Schwingungen beschränkt ist und Schwingungen innerhalb eines Mikrogravitationsbereichs nicht exakt erfassen kann.

Probleme dieser Art sind in gleicher Weise auch in einem Mikrogravitationsbereichssystem anzutreffen, das am Boden oder in einem Flugzeug installiert ist.

Ein Schwingungsfaktoranalysesystem in einem Mikrogravitationsbereich umfaßt:

Schwingungssensoren, die (in einer linearen Anordnung, in Form einer Matrix o. ä.) an einem Schwingungskörper (einer Raumstation o. dgl.) angebracht sind, der sich in einem Mikrogravitationsbereich befindet;

eine Analysatoreinrichtung zur Sammlung von Schwingungsdaten, die von den vorerwähnten Schwingungssensoren erfaßt werden, und zur Analyse der Schwingungsspektren;

einen neuronalen Netzwerkabschnitt zur Bestimmung einer Schwingungsquelle auf Basis der Schwingungsspektren, die durch die obenerwähnte Analysatoreinrichtung ausgewertet werden;

Stellelemente, die an dem obenerwähnten Schwingungskörper angebracht sind;

einen Fuzzy-Steuerabschnitt, der auf Schwingungsenergie und eine Schwingungsquelle, die durch den vorerwähnten neuronalen Netzwerkabschnitt spezifiziert wird, reagiert, um die obenerwähnten Stellelemente kontrolliert anzusteuern, um schädliche Schwingungen zu verringern und/oder die Faktoren solcher Schwingungen zu eliminieren.

Mit dem Schwingungsfaktoranalysatorsystem für den Einsatz in einem Mikrogravitationsbereich, das den oben beschriebenen Aufbau hat, kann das System selbst die optimale Ansteuerung der Stellelemente zur Reduzierung von Schwingungen oder zur analytischen Eliminierung (Abhalten) und Reduzierung (Verringerung einer Drehzahl o. dgl.) der Schwingungsfaktoren (Meteoritenteilcheneinschlag als Schwingungsquelle; Antriebe, Pumpen etc.) durch Sammlung und Bewertung von Schwingungsdaten erreichen. Zusätzlich kann seine Leistungsfähigkeit einschließlich einer Analysierfähigkeit durch das System selbst verbessert werden, indem wiederum die Ergebnisse aus Steuerung und Lernvorgang im neuronalen Netzwerkabschnitt und dem Fuzzy- Steuerabschnitt herangezogen werden, um für das nächste Auftreten von Schwingungen vorbereitet zu sein. Dieses System ermöglicht es, Faktoren zum Zerstören eines Mikrogravitationsbereichs zu erfassen und eine Gegenmaßnahme gegen sie zu ergreifen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Detektormittel bereitzustellen, die Schwingungen in einem Mikrogravitationsbereich genau detektieren können.

Zur Lösung der genannten Aufgabe umfaßt der Schwingungssensor für den Einsatz in einem Mikrogravitationsbereich erfindungsgemäß: einen Reflektor, der in einem Mikrogravitationsraum schwebend angeordnet ist (von Vakuum oder einem beliebigen Gas umgeben), und der aus einem Vielflächner mit einer beliebigen Anzahl von Flächen (1-∞ Flächen(= Kugel)) besteht, der eine vorbestimmte Energieform, z. B. Laserstrahlen, Licht, elektromagnetische Wellen, Schallwellen u. dgl., die verschiedene Frequenzen haben, entsprechend bekannter Charakteristiken reflektiert. Aussendeeinrichtungen, die an einem schwingenden Körper (der Struktur einer Raumstation o. dgl.) angebracht sind, um den obenerwähnten Reflektor mit der vorerwähnten vorbestimmten Energie zu bestrahlen; und Empfangseinrichtungen, die an dem obenerwähnten schwingenden Körper angebracht sind, um Reflexionsenergie, die von dem obenerwähnten Reflektor reflektiert wird, zu empfangen, und die Eigenschaften (Beschleunigung, Amplitude, Frequenz etc.) der Schwingungen des obenerwähnten schwingenden Körpers auf Basis von Änderungen der vorerwähnten Reflexionsenergie zu bestimmen.

Der oben beschriebene Schwingungssensor für den erfindungsgemäßen Einsatz in einem Mikrogravitationsbereich benutzt keine Elemente wie Federn, Dämpfer o. dgl. zur Halterung eines Schwingers, wie dies bei den herkömmlichen Schwingungssensoren der Fall ist, sondern hält einen Reflektor bestehend aus einem Vielflächner mit einer willkürlichen Anzahl von Oberflächen in einem schwingungsfreien Zustand schwebend innerhalb eines Nullgravitationsbereichs. Und während die Ausgabeeinrichtung zur Bestrahlung des Reflektors mit Energie und die Empfangseinrichtung zusammen mit dem Schwinger schwingen, schwingt der Reflektor nicht. Demzufolge können geringste Beschleunigungen/Amplituden/Schwerkräfte u. dgl. durch Messen der Änderungen der durch die Empfangseinrichtung empfangenen Energie erfaßt werden. Da der Reflektor nicht gehaltert ist, unterliegt der Meßbereich für die Eigenschaft der erfaßten Schwingung (Beschleunigung, Amplitude, Frequenz etc.) keiner Beschränkung.

Ein anderer erfindungsgemäßer Mikrogravitations-Schwingungssensor umfaßt einen transparenten Refraktor, der schwebend in einem Mikrogravitationsraum angeordnet ist und bekannte Charakteristiken hat, einen Strahler, der auf einer Seite des transparenten Refraktors angeordnet und mit einer Struktur verbunden ist, deren Schwingungen durch Bestrahlung mit Lichtstrahlen erfaßt werden sollen, und einen Lichtempfänger, der auf der anderen Seite des obenerwähnten transparenten Refraktors angeordnet ist, dem Strahler gegenübersteht und mit der obenerwähnten Struktur verbunden ist, um die Lichtstrahlen zu empfangen, die von dem Strahler durch den transparenten Refraktor ausgestrahlt werden. Der Begriff "Refraktor" umfaßt hierbei eine Linse und ein Prisma.

Während bei diesem Mikrogravitations-Schwingungssensor der Strahler und der Lichtempfänger zusammen mit der Struktur schwingen würden, wenn die Struktur schwingt, da sie mit der Struktur verbunden sind, würde der transparente Refraktor nicht schwingen, da er in einem Mikrogravitationsraum schwebt.

Die von dem obenerwähnten Strahler ausgestrahlten Lichtstrahlen treffen auf den transparenten Refraktor, durchdringen den transparenten Refraktor, nachdem sie eine Brechung und eine Bündelung durch eine gekrümmte Oberflächenausbildung, einen Vielflächner oder eine Anordnung aus einer Kombination aus Ebenen und gekrümmten Oberflächen des transparenten Refraktors erfahren haben, und werden von dem Lichtempfänger empfangen. In dem Fall jedoch, daß die obenbeschriebene Struktur schwingt, wird wegen des in Ruhe gehaltenen Refraktors eine lichtempfangende Stelle auf einer lichtempfangenden Oberfläche des obenbeschriebenen Lichtempfängers von der lichtempfangenden Stelle für den Fall, daß die obenbeschriebene Struktur in Ruhe gehalten wird, um den Betrag entsprechend der Schwingung der Struktur und den Charakteristiken des Refraktors versetzt.

Die Versetzung der lichtempfangenden Stelle auf der lichtempfangenden Oberfläche des obenbeschriebenen Lichtempfängers wird in einen Computer eingegeben, wobei der Computer diese eingegebene Versetzung in eine Beschleuni gung, eine Amplitude, eine Frequenz u. dgl. der Struktur umrechnet und diese ausgibt, indem er auf die Charakteristiken des Refraktors zurückgreift, die durch die bekannte Konfiguration des transparenten Refraktors festgelegt sind.

Durch die oben beschriebene Konstruktion und Funktion kann ein Schwingungssensor verwirklicht werden, der selbst eine geringfügige Schwingung der Struktur in einem Mikrogravitationsbereich erfassen kann.

Des weiteren wird der erfindungsgemäße oben beschriebene Schwingungssensor mit einer aktiven Schwingungsunterdrückungseinrichtung bereitgestellt, die einen Reflektor oder einen transparenten Refraktor in einem Nullgravitationsraum in Ruhe hält, und wobei Bewegungen des Reflektors oder des transparenten Refraktors so unterdrückt werden, daß sie innerhalb eines vorbestimmten Bereichs bleiben.

Die obenerwähnten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehenden Beschreibung einer Anzahl bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klar.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:

In den beigefügten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1(a) eine Vorderansicht einer Raumstation;

Fig. 1(b) eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in Fig. 1(a) bei Betrachtung in Richtung der Pfeile;

Fig. 2 ein Flußdiagramm, das Funktionsabläufe der Datenverarbeitung zeigt;

Fig. 3 ein Flußdiagramm einer Systemsoftware für die Realisierung der Datenverarbeitung der Fig. 2;

Fig. 4 ein Diagramm, das ein Beispiel von Anfangsschwellenwerten zeigt;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht, die einen gehalterten Zustand eines Reflektorspiegels eines Schwingungssensors gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht, die einen Funktionszustand eines Schwingungssensors gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Schwingungssensors gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 7(a) eine schematische Darstellung ist, die den Zustand zeigt, bei dem eine Linse festgehalten ist, und Fig. 7(b) bzw. 7(c) schematische Darstellungen sind, die jeweils einen Funktionszustand zeigen;

Fig. 8 eine teilweise geschnittene und teilweise in Blockdarstellung gehaltene Querschnittsansicht eines Schwingungssensors gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem ein Reflektor festgehalten wird;

Fig. 9 eine teilweise geschnittene und teilweise in Blockdarstellung gehaltene Querschnittsansicht des Schwingungssensors gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die einen Funktionszustand des Schwingungssensors zeigt; und

Fig. 10 ein Flußdiagramm, das einen Funktionsablauf des Schwingungssensors gemäß der dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN:

Im folgenden wird eine Anzahl bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen detaillierter beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist an der Außenfläche der luftdichten Zelle einer Raumstation 1 und an deren Innenseite eine große Anzahl von Schwingungssensoren (dreidimensionale Beschleunigungssensoren) 2 in einer Matrixanordnung mit vorbestimmten Abständen angebracht.

Die jeweiligen Schwingungssensoren 2 dienen zur Erfassung von Schwingungen der luftdichten. Zelle der Raumstation 1, wobei die erfaßten Schwingungen über die Übertragungsstrecken 3, die aus Koaxialkabeln, verdrillten Leitungen, optischen Faserbündeln o. dgl. bestehen, in einer DIU-Erfassungseinheit (DIU für Data Interface Unit) 4 gesammelt werden, und über diese DIU-Erfassungseinrichtung 4 an einen Computer 5 übermittelt werden.

Der Computer 5 erfaßt ein Maß und Faktoren einer Störung einer Mikrogravitation (u - G) auf der Basis der von den jeweiligen Schwingungssensoren übermittelten Daten. Des weiteren trifft der Computer 5, um den erfaßten Schwingungen entgegenzuwirken, eine Auswahl unter den an der luftdichten Zelle angebrachten Stellelementen 6 und steuert das ausgewählte an. Wenn erforderlich, führt der Computer 5 eine Eliminierung der Faktoren (Schwingungserzeugungsquellen) oder eine Reduzierung der Faktoren durch. Der Computer 5 ermittelt die Wirkung der Ansteuerung des Stellelements 6 und das Ergebnis der Eliminierung oder Reduzierung der Faktoren anhand der laufend von den Sensoren 2 gesendeten Daten.

Die Abfolge einer Serie von Systemanalysen durch den Computer 5 ist in Fig. 2 gezeigt.

In einem Funktionsblock (a) in Fig. 2 werden Anfangs- Schwingungsschwellenwerte für die jeweiligen Sensoren 2 auf Basis verschiedener Standards eingestellt, z. B. auf Basis von NASA-Vorschriften (National Aeronautics and Space Administration).

Als nächstes werden, wie in Block (c) gezeigt, Schwingungen aufgrund wesentlicher Ursachen für die Erzeugung schädlicher Schwingungen wie Aktivitäten seitens der Besatzungen, Betätigung verschiedener Antriebe, Ankopplung eines Space Shuttle, Einschlag von Meteoritenteilchen u. dgl. durch die Schwingungssensoren 2 erfaßt und deren spektrale Verteilung berechnet. Anschließend werden die erzeugte Spaktralverteilung und die Anfangsschwellenwerte wie in Block (b) gezeigt überlagert und die zusammengesetzten Daten erhalten.

Die in Block (b) erzeugten zusammengesetzten Daten werden in einem Speicher gespeichert, der durch einen Block (d) repräsentiert wird. In einem Block (e) wird durch Vergleich der Schwingungsspektren mit den Anfangsschwellenwerten ein Hauptfaktor der Schwingungen ermittelt. Praktisch gesehen werden mit den zusammengesetzten Daten Spektren an den hervortretenden Abschnitten erfaßt, und die Hauptfaktoren der Schwingungen, die die jeweiligen Spektren haben, werden speziell ermittelt. Dieser Block (e) ist aus neuronalen Netzen aufgebaut, die durch Software realisiert sind.

Um die durch die Hauptfaktoren verursachten Schwingungen, die in Block (e) bestimmt werden, zu reduzieren, wird eine Auswahl der Stellelemente 6 vorgenommen, die den schädlichen Schwingungen effektiv entgegenwirkt, wobei in einem Block (f) ein Ausmaß für die Ansteuerung des gewählten Stellelements berechnet wird. Zusätzlich werden in dem Fall, bei dem schädliche Schwingungen durch alleiniges Ansteuern des Stellelements 6 nicht bis auf einen vorbestimmten Pegel oder darunter reduziert werden können, Befehle zur Korrektur der Aktivitäten der Besatzungen und des Betriebs von Instrumenten, die die Ursachen bilden, ausgegeben.

Auf Basis der Berechnung in Block (f) gibt ein Block (g) Befehle zur Auswahl der Stellelemente, Einstellung eines Regeleingriffs und Funktionskontrolle der Instrumente, die Faktoren der schädlichen Schwingungen bilden, und außerdem einen Befehl zur Korrektur der Aktivitäten der Besatzungen und des Betriebs von Instrumenten, die Faktoren bilden, aus. Dieser Block (g) ist aus Fuzzy-Logikelementen aufgebaut.

Auf der Basis der Befehle, die von dem Block (g) abgesetzt werden, wird in Block (h) letztlich ein Steuersignal an das Stellelement 6 gegeben, um das Stellelement 6 zu betätigen. Außerdem wählt der Block (g) das Stellelement 6 aus und betätigt dieses, um das erwartungsgemäße Auftreten von Schwingungen entsprechend eines programmierten Ablaufs mittels Vorwärtsregelung auf Basis von missionsbezogenen Daten zu reduzieren. Zusätzlich wird ein notwendiger Alarm ausgegeben.

Die Ergebnisse dieser Steuerungsabfolge werden analysiert, indem sie eine weitere Software entsprechend dem Block (f) und einem Block (g) durchlaufen, und sie werden als Daten in Block (d) gespeichert. Anders gesagt, nach Ansteuerung des Stellelements 6 werden erneut Schwingungen einer luftdichten Zelle durch die Schwingungssensoren 2 erfaßt, demzufolge die Faktoren ermittelt und die Wahl eines Stellelements 6, das wirksam ist gegen schädliche Schwingungen, sowie die Berechnung eines Steuereingriffs vorgenommen. Des weiteren werden Befehle für die Wahl eines Stellelements, die Einstellung eines Steuereingriffs und die Funktionssteuerung der Instrumente, die Faktoren schädlicher Schwingungen bilden, ausgegeben und als Daten in Block (d) gehalten.

Durch Vergleich der in dem Block (d) gespeicherten Daten mit den Anfangsschwellenwerten und den Faktoren, werden Kompensationsmaßnahmen (Steuereingriff u. dgl.), die in Block (f) einzustellen sind, neu besetzt, so daß eine weitere effektive Steuerung in bezug auf die schädlichen Schwingungen, die von den jeweiligen Ursachen zum näch sten Zeitpunkt erzeugt werden können, ausgeführt werden kann. Anders gesagt, es wird ein Lernprozeß veranlaßt. Was Schwingungen aufgrund von Meteoritenteilchen betrifft, werden diese als spezielle Schwingungen klassifiziert und als Daten gespeichert, außerdem werden Anweisungen an die Besatzungen einer Raumstation oder eines Space Shuttle oder an die Bodenstation abgesetzt.

Fig. 3 zeigt Ablauf und Aufbau einer Software für das System. In Fig. 3 zeigt ein Abschnitt A einen Dateneingabeabschnitt, in dem die Erfassung von Schwingungsdaten durch die Schwingungssensoren 2 abgewickelt wird, und der Daten übernimmt, prüft und organisiert, die den Status der Schwingungsquelle innerhalb des Systems, z. B. aufgrund eines Missionsplans (Flugprogramme und Andocken eines Space Shuttle), eines Antriebs o. dgl. repräsentieren.

Ein Abschnitt B ist eine Routine für ein neuronales Netz, in der Spektralanalysen und Analysen des Schwingungsmodus vorgenommen werden, und die Klassifikation der Faktoren wie auch die Aufbereitung einer Schwellenwertkurve erfolgen. Außerdem untersucht Abschnitt B Daten, die wie weiter unten beschrieben von einem Abschnitt C zurückgegeben werden, bestimmt (berechnet) eine neue Schwellenwertkurve und veranlaßt die Speicherung der Daten in einer Speichervorrichtung.

Ein Abschnitt C ist eine Fuzzy-Entscheidungsroutine, in der eine Stufe für die Auslösung eines Alarms oder die Ansteuerung eines Stellelements auf der Basis der Faktorenanalyse in dem neuronalen Netzwerkabschnitt des Abschnitts B und der Schwellenwertkurve festgestellt und die Daten festgehalten werden. Des weiteren werden in Abschnitt C Funktionen der Faktoren von Schwingungen auf der Basis der Ergebnisse der Entscheidung eingestellt (z. B. eine Drehzahl eines Motors oder einer Pumpe wird reduziert) und/oder ein Ausmaß der Ansteuerung eines Stellelements für den Einsatz zur aktiven Steuerung wird festgelegt, und außerdem wird ein Alarm abgesetzt. Zusätzlich wird in Abschnitt C das Stellelement 6 o. dgl. so gesteuert, daß Schwingungen, deren Auftreten aufgrund eines programmierten Ablaufplans erwartet wird, durch Vorwärtsregelung auf der Basis der Missionsplanungsdateneingabe in Abschnitt A reduziert werden.

Mit dem oben beschriebenen Aufbau kann aufgrund der Lern- und Vorhersagefunktion der Software, die den neuronalen Netzwerkabschnitt und den Fuzzylogikabschnitt bildet, selbst für einen Raumbereich, der zum Zeitpunkt der Entwicklung des Systems auf der Erde nicht realisiert werden kann, dem System nach dem Transport in den Raum eine Datensammlung als empirische Werte vorgelegt werden, so daß eine Verbesserung der Systemleistung im Weltraum bewirkt wird. Außerdem ist es sogar in einem Mikrogravitationsbereichssystem, das auf der Erde oder in einem Flugzeug o. dgl. installiert ist, möglich, die Ursachen für das Verursachen schädlicher Schwingungen zu bestimmen und zu verringern, die den Mikrogravitationsbereich stören.

Nunmehr wird ein Beispiel eines Aufbaus und einer Funktionsweise eines Schwingungssensors 2, der in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet wird, detailliert beschrieben.

Der Schwingungssensor entsprechend dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist aus einem Reflektorspiegel (Reflektorplatten) 10 aufgebaut, der aus einem Vielflächner besteht, der eine beliebige Anzahl von Oberfläche (eine Oberfläche bis unendlich viele Oberflächen (Kugel)) hat, einem Laserstrahler 8 zur Bestrahlung des Reflektorspiegels 10 mit Licht, einem Laserstrahlempfänger 9 für den Empfang eines Laserstrahls, der von einem Reflektorspiegel 10 reflektiert wird, und des weiteren aus einem Haltemechanismus 7 zur Halterung des Reflektorspiegels 10. Der Laserstrahler 8, der Laserstrahlempfänger 9 und der Haltemechanismus 7 sind an der luftdichten Zelle der Raumstation 1 befestigt.

Fig. 5 zeigt den Zustand, bei dem der Reflektorspiegel 10 durch den Haltemechanismus 7 festgehalten wird.

Es ist anzumerken, daß es im Fall einer Anordnung einer Mehrzahl von Laserstrahlern 48 möglich ist, diese so anzuordnen, daß die Frequenzen oder Wellenlängen (Farben) der ausgestrahlten Laserstrahlen unterschiedlich sein können, so daß fehlerhafte Erfassungen durch die Lichtempfänger 49 vermieden werden.

Fig. 6 zeigt den Funktionszustand des Schwingungssensors 2 in einem Mikrogravitationsbereich. Ein Haltemechanismus 7 hält den Reflektorspiegel 10 schwebend in einem Nullgravitationsraum. Zu diesem Zeitpunkt kann die Umgebung des Reflektorspiegels 10 Vakuum oder ein beliebiges Gas sein, und der Reflektorspiegel 10 wird in einem nichtgehalterten/schwingungsfreien Zustand belassen.

Aufgrund des umgebenden Gases und durch aktive Schwingungsunterdrückungsfunktion (Lautsprecher, Mikrophon etc.) ist es jedoch möglich, Schwingungen zu erfassen, während eine dreidimensionale Positionskontrolle des Reflektorspiegels 10 durch Bewegen des Reflektorspiegels 10 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in der Anfangspha se oder in einer kontinuierlichen oder intermittierenden Weise erfolgt, und die Abweichungen der erfaßten Wellen aufgrund der Eigenschwingungen innerhalb des Gases oder der Drehung des Reflektorspiegels 10 gleichzeitig an ein Kontrollfilter angelegt werden.

Es ist anzumerken, daß das Gas und die aktive Schwingungsunterdrückung selektiv funktionsbereit (genutzt) oder nicht funktionsbereit gemacht werden können.

Der vom Laserstrahl 8 ausgesendete Laserstrahl wird von dem Reflektorspiegel 10 reflektiert und von dem Laserstrahlempfänger 9 empfangen. Es ist möglich, eine Erfassungsfähigkeit für Schwingungen zu verbessern, indem eine beliebige Anzahl von getrennten Reflektorspiegeln in den optischen Pfad, der vom Strahler 8 über den Reflektorspiegel 10 bis zum Laserstrahlempfänger 9 erstreckt ist, eingeschaltet und damit der optische Pfad verlängert wird. Der Laserstrahlempfänger 9 erfaßt eine Amplitude, eine Frequenz u. dgl. der Schwingung des empfangenen Laserstrahls. Der Laserstrahlempfänger 9 erfaßt die Amplitude und die Frequenz der Schwingung auf der Basis der Bewegung des empfangenen Laserstrahls. Die in dem Laserstrahlempfänger 9 erfaßten Schwingungsdaten werden an den Computer 5 übermittelt, darin analysiert und für Steuerung u. dgl. der obenerwähnten Stellelemente 6 verwendet.

Obwohl ein System, bei dem ein Laserstrahl von einem Laserstrahler 8 abgestrahlt wird, dann durch einen Reflektorspiegel 10 reflektiert und von einem Laserstrahlempfänger 9 empfangen wird, bei der obenerwähnten bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein solches System beschränkt, sondern es kann jede beliebige Energie wie Licht (sichtbares Licht, nicht sichtbares Licht) mit verschiedenen Frequenzen, elektromagnetische Wellen, Schallwellen o. dgl. verwendet werden.

Eine zweite bevorzugte, erfindungsgemäße Ausführungsform eines Schwingungssensors ist in Fig. 7 dargestellt. Die Schwingungssensoren 22 gemäß dem bevorzugten Ausführungsform der Fig. 7 sind in einer Vielzahl mit einem vorbestimmten Intervall in einer matrixähnlichen Anordnung auf einer Struktur wie einer Raumstation 1 o. dgl. nach Fig. 1 angebracht, mit einem Computer 5 für eine DIU-Erfassungseinheit 4 (DIU für Data Interface Unit) verbunden, um Schwingungen der Struktur zu messen, und der Computer 5 steuert die Stellelemente 6, um Schwingungen der Struktur zu unterdrücken.

Bei der in Fig. 7 gezeigten bevorzugten Ausführungsform umfaßt ein Schwingungssensor 22 einen Laserstrahler 28, einen Laserstrahlempfänger 29, der gegenüber dem Strahler 28 angeordnet, aus Ladungsverschiebeelementen (CCD für Charge-Coupled Devices) o. dgl. aufgebaut und an einer Struktur befestigt ist, eine Linse 30 oder ein Prisma 33, das aus einem Vielflächner besteht, der eine beliebige Anzahl Oberflächen hat, und der zwischen dem Laserstrahlempfänger 29 und dem obenerwähnten Laserstrahler 28 angeordnet ist, gefertigt aus einem vorbestimmten Material und mit einer vorbestimmten Krümmung oder einer gekrümmten Oberflächenausbildung, und eine Haltevorrichtung 27, die bereitgestellt ist, daß sie von der Linse 30 oder dem Prisma 33 gelöst oder mit diesen verbunden werden kann und an der Struktur befestigt ist.

Bei dem obenbeschriebenen Schwingungssensor wird im Fall der Messung von Schwingungen einer Struktur innerhalb ei nes Mikrogravitationsbereichs zunächst beginnend mit dem Zustand, bei dem die Haltevorrichtung 27 wie in Fig. 7(a) gezeigt eine Linse oder ein Prisma 33 festhält, die Halterung der Linse 30 oder des Prismas 33 durch die Haltevorrichtung 27 wie in Fig. 7(b) gezeigt freigegeben, und die Linse 30 oder das Prisma 33 freischwebend in einem Raum belassen. Dies ist aufgrund der Tatsache möglich, daß der Raum ein Mikrogravitationsraum ist.

Wenn unter den obigen Bedingungen ein Laserstrahl von dem Laserstrahler abgestrahlt wird, fällt der Laserstrahl in die Linse 30 oder das Prisma 33 ein, in der Linse 30 oder dem Prisma 33 erfährt der Laserstrahl eine Brechung und Bündelung entsprechend den Charakteristiken, die durch die gekrümmte Oberflächenausbildung oder die Ausbildung des Vielflächners der Linse 30 oder des Prismas 33 bestimmt sind, er tritt durch diese hindurch und wird vom Laserstrahlempfänger 29 empfangen. Der betreffende Laserstrahlempfänger 29, der den Laserstrahl empfangen hat, gibt die Empfangsdaten des Laserstrahls aus, die jeweiligen Laserstrahl-Empfangsdaten werden wie in Fig. 1 gezeigt über die Übertragungsstrecke 4, die aus Koaxialkabeln, verdrillten Doppelleitungen, optischen Faserbündeln o. dgl. besteht, in einer DIU-Erfassungseinheit 4 gesammelt und über die DIU-Erfassungseinheit 4 an einen Computer 5 übermittelt.

In dem Fall, daß die oben beschriebene Struktur schwingt, und während der Laserstrahler 28 und der Laserstrahlempfänger 29 gemeinsam mit der Struktur schwingen, würde, da die Linse 30 oder das Prisma 33 frei schwebend im Raum belassen ist und stationär gehalten wird, eine Empfangsposition des von dem Laserstrahler 28 abgestrahlten Laserstrahls auf der Strahlempfangsfläche des Laserstrah lempfängers 29 in einer Weise variieren, die den Charakteristiken, die durch die Schwingung der Struktur und die Konfiguration der Linse 30 oder des Prismas 33 bestimmt werden, entspricht.

Was die Empfangsposition eines Laserstrahls auf der Empfangsfläche des Laserstrahlempfängers 29 betrifft, so werden, wie in Fig. 7(b) und 7(c) detailliert gezeigt, eine Verschiebung in der Y-Achsenrichtung durch eine Variable Y&sub1;, eine Verschiebung in der Z-Achsenrichtung durch eine Variable Z&sub1; und eine Verschiebung in der X- Achsenrichtung durch eine Variable X&sub1; repräsentiert, die durch Umformung einer Variablen β-α einer Abbildungsfläche in einen Abstand erhalten wird.

Die oben beschriebenen Variablen, die die Verschiebungen in den Richtung der X-, Y- und Z-Achsen repräsentieren, werden über die DIU-Erfassungseinheit 4 in den Computer 5 eingegeben, und da die Charakteristiken der Linse 30 und des Prismas 33 bekannt sind, berechnet der Computer 5 unter Nutzung dieser bekannten Charakteristiken die Beschleunigung, Amplitude, Frequenz u. dgl. der Schwingung der Struktur, zeigt diese an und nimmt außerdem die Ansteuerung der Stellelemente 6 vor, die notwendig ist, um die Schwingungen zu unterdrücken.

Durch den obenerwähnten Ablauf wurde ein Schwingungssensor realisiert, der in der Lage ist, eine sehr geringe Schwingung einer Struktur in einem Mikrogravitationsbereich zu erfassen.

Es ist anzumerken, daß obwohl die obenbeschriebene bevorzugte Ausführungsform eines Schwingungssensors einen La serstrahl verwendet, diese zu einem Schwingungssensor modifiziert werden kann, der Licht, elektromagnetische Wellen oder Schallwellen mit beliebiger Frequenz nutzt, indem ein Schwinger und ein Schwingungsempfänger, die Licht, elektromagnetische Wellen oder Schallwellen mit einer beliebigen Frequenz abstrahlen und empfangen können, gegen den obenerwähnten Laserstrahler und den Laserstrahlempfänger ausgetauscht werden, und indem Elemente als Linse oder Prisma eingesetzt werden, die Brechung, Bündelung und Durchtritt der jeweiligen Wellen ermöglichen. Für den Fall, daß eine Mehrzahl von Laserstrahlen 8 bereitgestellt wird, ist es außerdem wünschenswert, daß die Frequenzen oder Wellenlängen (Farben) der ausgestrahlten Laserstrahlen unterschiedlich gewählt werden können, so daß fehlerhafte Erfassungen durch die Laserstrahlempfänger 9 vermieden werden.

Das dargestellte System kann ebenfalls aufgrund des umgebenden Gases und durch aktive Schwingungsunterdrückungsfunktionen (Lautsprecher, Mikrophon etc.) die Erfassung von Schwingungen vornehmen, während es eine dreidimensionale Positionskontrolle der Linse 30 und des Prismas 33 ausführt, indem es die Linse 30 und das Prisma 33 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in der Anfangsphase oder in einer kontinuierlichen oder intermittierenden Weise bewegt, und Abweichungen der erfaßten Wellen, die auf Eigenschwingungen oder Drehungen der Linse 30 oder des Prismas 33 innerhalb des Gases zurückzuführen sind, gleichzeitig an ein Kontrollfilter anlegt.

Hierbei können das eingeschlossene Gas und die aktive Schwingungsunterdrückung u. dgl. so eingesetzt werden, daß die Wahl eines funktionsbereiten Zustands (genutzt) und eines nicht funktionsbereiten Zustands (nicht genutzt) möglich ist.

Des weiteren ist es möglich, den optischen Pfad zu verlängern oder zu verändern und dadurch das Erfassungsvermögen für Schwingungen durch Einfügen einer beliebigen Anzahl von Reflektorspiegeln oder separaten Linsen oder Prismen in den Pfad zu verbessern, der sich von dem Strahler 8 über die Linse 30 oder das Prisma 33 bis zu dem Laserstrahlempfänger 29 erstreckt.

Die folgende Beschreibung betrifft eine dritte bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform des Schwingungssensors unter Bezug auf die Fig. 8 bis 10.

Der Schwingungssensor gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform ist aus einem Reflektor 50 zusammengesetzt, der aus einem Vielflächner mit einer beliebigen Anzahl von Oberflächen (1 bis unendlich vielen Oberflächen (Kugel)), einem Laserstrahler 48 für die Bestrahlung des Reflektors 50 mit einem Laserstrahl, einem ebenen Laserstrahlempfänger 49 aus CCD-Elementen für den Empfang eines von dem Reflektor 50 reflektierten Laserstrahls und des weiteren aus einem Haltemechanismus 47 für die Halterung des Reflektors 50 besteht. Der Laserstrahler 48, der Laserstrahlempfänger 49 und der Haltemechanismus 47 sind an einer luftdichten Zelle einer Raumstation 1 befestigt.

Fig. 8 zeigt den Zustand, bei dem der Reflektor 50 durch den Halterungsmechanismus 47 gehaltert ist.

Es ist anzumerken, daß es im Fall der Bereitstellung von einer Mehrzahl von Laserstrahlern 48 möglich ist, die Frequenzen, Wellenlängen oder Farben der abgestrahlten Laserstrahlen so zu wählen, daß eine fehlerhafte Erfassung durch den Laserstrahlempfänger 49 vermieden werden kann.

Fig. 9 zeigt einen Funktionszustand des Schwingungssensors 2 in einem Mikrogravitationsbereich. Obwohl nicht dargestellt, ist der Haltemechanismus 47 von dem Reflektor 50 getrennt, indem er durch einen Haltestrukturantrieb 57 etwas in Richtung der Innenseite des Laserstrahlempfängers 49 zurückgezogen ist, so daß der Reflektor 50 in einem Schwebezustand in einem Nullgravitationsraum belassen ist. Zu diesem Zeitpunkt kann die Umgebung des Reflektors 50 entweder durch Vakuum oder ein beliebiges Gas gebildet werden, und der Reflektor 50 wird in einem nichtgehalterten/schwingungsfreien Zustand belassen.

Im Fall der folgenden Vorgehensweise ist das dargestellte System jedoch in der Lage, Schwingungen zu erfassen, während es eine dreidimensionale Lagekontrolle des Reflektors 50 vornimmt, indem es den Reflektor 50 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in der Anfangsphase oder in einer kontinuierlichen oder intermittierenden Weise mit Hilfe des eingeschlossenen Gases und der aktiven Schwingungsunterdrückungsfunktionen (Lautsprecher, Mikrophon etc.) bewegt, und gleichzeitig eine Abweichung der erfaßten Wellen, die durch die Eigenschwingungen im Gas oder durch die Drehung des Reflektors 50 hervorgerufen wird, an ein Kontrollfilter übergibt.

Es ist anzumerken, daß in Hinblick auf Gas und aktive Schwingungsunterdrückung etc. selektiv funktionsbereit (genutzt) oder nicht funktionsbereit gewählt werden kann.

Laserstrahlen, die von den Laserstrahlern 48 abgestrahlt werden, werden vom Reflektor 50 reflektiert und von den Laserstrahlempfängern 49 empfangen. Es ist anzumerken, daß es möglich ist, eine Erfassungsfähigkeit für Schwingungen zu verbessern, indem eine beliebige Anzahl von getrennten Reflektorspiegeln in den optischen Pfad, der vom Strahler 48 über den Reflektorspiegel 50 bis zum Laserstrahlempfänger 49 erstreckt ist, eingeschaltet und damit der optische Pfad verlängert wird. Der Laserstrahlempfänger 49 erfaßt eine Amplitude, eine Frequenz u. dgl. der Schwingung des empfangenen Laserstrahls. Der Laserstrahlempfänger 49 erfaßt eine Amplitude und eine Frequenz einer Schwingung auf der Basis der Bewegung des empfangen Laserstrahls. Die von dem Laserstrahlempfänger 49 erfaßten Schwingungsdaten werden an einen Computer 5 übermittelt, analysiert und für Steuerung o. dgl. der obenerwähnten Stellelemente 6 verwendet.

Eine Sensorkörperanordnung 51 ist an der Struktur einer Raumstation 1 befestigt und nimmt die Laserstrahler 48 u. dgl. auf.

Eine Laserstrahler-Energieversorgungssteuerung 52 steuert die elektrische Leistung für die jeweiligen Laserstrahler 48, die Frequenzen der abgestrahlten Laserstrahlen u. dgl.

Eine Laserstrahl-Empfangsdatenerfassungseinheit 53 verarbeitet die örtlichen Schwingungsdaten der Laserstrahlen, die von den jeweiligen Laserstrahlern abgestrahlt, von dem Reflektor 50 reflektiert und von der Laserstrahlempfangsfläche des Laserstrahlempfängers 49 empfangen werden, und übergibt die verarbeiteten Daten an die CPU 54.

Wie in Fig. 10 gezeigt, besteht die CPU 54 aus Funktionskopplungseinrichtungen und führt die folgenden Operationen aus.

Zunächst wird ein Startbefehl für die Erfassung über den Befehlsbus 58 erhalten. Der Startbefehl für die Erfassung wird an einen Haltebefehlsgenerator 72 übergeben, nachdem durch die Organisationseinrichtung 71 sichergestellt wurde, daß der Befehl eine notwendige Bedingung und eine Zeitbedingung erfüllt, und dann ein Halterungsfreigabebefehl an eine Haltestrukturantriebssteuerung 56 abgesetzt. In Reaktion auf diesen Befehl berechnet die Haltestrukturantriebssteuerung 56 eine Halterungsfreigabegeschwindigkeit, einen Zeitpunkt u. dgl., und übergibt diese an eine Haltestrukturantriebsvorrichtung 57, wodurch die Halterung des Reflektors 50 durch den Haltemechanismus 47 freigegeben und der Reflektor 50 in einem Nullgravitationsraum schwebend belassen wird.

Anschließend erfolgt im Schwebezustand des Reflektors 50 eine Anweisung von der Organisationseinrichtung 71 an eine Laserstrahl-Abstrahlungssteuerung 73, um einen Laserstrahl zum Zweck der Kalibrierung abzustrahlen. In Reaktion auf diese Anweisung erfolgt nach vollständiger Abwicklung eines detaillierten Ablaufs z. B. für die Wahl des Laserstrahlers 48 eine Anweisung von der Laserstrahl- Abstrahlungssteuerung 73 an eine Laserstrahler-Energieversorgungssteuerung 52, und die betreffende Laserstrahler-Energieversorgungssteuerung 52 legt wie oben beschrieben die Laserwellenlängen, die elektrische Stromversorgung u. dgl. für den jeweiligen Laserstrahler 48 fest.

Zum Zeitpunkt der Kalibrierung werden Laserstrahlen von allen Laserstrahlern 48 in Richtung des Reflektors 50 abgestrahlt. Die von dem Reflektor 50 reflektierten Laserstrahlen werden von den Laserstrahlempfängern 49 empfangen, und die Empfangssignale werden als Daten an die Laserstrahl-Empfangsdatenerfassungseinheit 53 übermittelt. Dabei führt die Laserstrahl-Empfangsdatenerfassungseinrichtung 53 einfache Berechnungen anhand einer großen Datenmenge durch, um Charakteristiken für die Schwingungsrichtung und Koordinatentransformationen für die jeweiligen Wellenlängen, d. h. für die jeweiligen Farben, aufzusuchen, und gibt diese an einen Reflektorbewegungsrechner 74 der CPU 53 aus.

In dem Reflektorbewegungsrechner 74 werden die Position und die Bewegung wie z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Amplitude, Periode u. dgl. des Reflektors 50 anhand dieser Daten berechnet. Anschließend gibt dieser die berechnete Reflektorbewegung an eine Steuerung 63 für die aktive Schwingungsunterdrückung des Reflektors aus, um einen Wellenprojektor 62 durch die Steuerung 63 für die aktive Schwingungsunterdrückung des Reflektors anzusteuern, so daß eine der Reflektorbewegung entgegengerichtete Welle in einem dünnen Gas gebildet wird, um den Reflektor 50 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu halten. Es ist anzumerken, daß obwohl für gewöhnlich ein Niederfrequenzlautsprecher als Wellenprojektor 62 verwendet wird, daneben andere Einrichtungen zur Ausbildung einer Welle in einem Gas, wie z. B. Hochfrequenz-Schallwellengeneratoren, verwendet werden können.

Unter der Bedingung, daß die Bewegung des Reflektors 50 angehalten oder dessen Schwingung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten werden kann, wird die Bewegung des Reflektors unter diesem stationären Zustand in einen Speicher 55 eingetragen und später als ein Filter herangezogen.

Das oben Beschriebene ist ein Vorgang der Kalibrierung, und nunmehr wird eine Beschreibung der Arbeitsweise der CPU 54 als Schwingungssensor im Falle der Messung von Schwingungen gegeben.

Auch im Fall der Schwingungsmessung wird der Laserstrahler 48 ab dem Zeitpunkt der Kalibrierung kontinuierlich im aktivierten Zustand gehalten, wobei während des Zeitraums, in dem der von dem Reflektor 50 reflektierte Laserstrahl von dem Laserstrahlempfänger 49 empfangen wird, die durch die Laserstrahl-Emgfangsdatenerfassungseinheit 53 übergebenen Daten in dem Reflektorbewegungsrechner 74 verarbeitet werden, um die Bewegung des Reflektors 50 festzustellen, und des weiteren wie oben beschrieben die aus dem Speicher 55 ausgelesene Bewegung unter dem stationären Zustand in den Reflektorbewegungsrechner 74 eingegeben wird, und durch Subtraktion der Bewegung von der momentanen Bewegung die Schwingung des Schwingungssensors berechnet wird. Die berechnete Schwingung wird auf einen Datenübertragungsbus 59 gelegt.

Obwohl bei der obigen dritten bevorzugten Ausführungsform ein System erläutert wurde, bei dem ein Laserstrahl von dem Laserstrahler 48 ausgestrahlt und dann von dem Reflektor 50 reflektiert und von dem Laserstrahlempfänger 49 empfangen wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein solches System beschränkt, sondern es kann jede beliebige Energie wie Licht (sichtbares Licht und nicht sichtbares Licht), elektromagnetische Wellen, Schallwellen o. dgl. mit verschiedenen Frequenzen verwendet werden.

Obwohl bei der oben beschriebenen dritten bevorzugten Ausführungsform ein System dargelegt wurde, das einen Reflektor 50 verwendet, können auch dann, wenn das System einen transparenten Refraktor verwendet, wie dies bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Fall ist, ähnliche Wirkungen und Vorteile erzielt werden.

Wie weiter oben detailliert beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Aufrechterhaltung eines Mikrogravitationsbereichs, die eines der wesentlichsten Probleme für ein Bahngeschwindigkeitskontrollsystem, ein Space Shuttle, einen künstlichen Satelliten und für Mikrogravitationsbereichssysteme in einem Flugzeug und auf dem Boden darstellt, möglich.

Sogar für eine Raumumgebung, die zum Zeitpunkt der Entwicklung des Systems auf dem Boden nicht realisiert werden kann, können dank der Lern- und Vorhersagefunktionen einer Software des Systems auch erst nach dem Start in den Weltraum gesammelte Daten als empirische Werte für das System genutzt werden. Demzufolge wird die Systemleistung durch dieses selbst im Weltraum weiter verbessert.

Zusätzlich können mit dem erfindungsgemäßen Schwingungssensor Schwingungen in einem Mikrogravitationsbereich exakt gemessen werden. Darüber hinaus ist, da der Reflektorspiegel nicht festgehalten wird, die Meßmöglichkeit der Eigenschaften (Beschleunigung, Amplitude, Frequenz etc.) der zu erfassenden Schwingungen keinerlei Einschränkungen unterworfen.


Anspruch[de]

1. Schwingungssensor zum Messen von Schwingungen in einem Mikrogravitationsbereich, gekennzeichnet durch

einen Reflektor (10), der in einem Mikrogravitationsraum schwebend angeordnet ist und aus einem Polyeder mit einer beliebigen Anzahl an Oberflächen besteht, die eine vorbestimmte Energie, wie Laserstrahlen, elektromagnetische Wellen, Schallwellen und dergleichen mit verschiedenen Frequenzen, entsprechend bekannten Eigenschaften reflektieren,

Ausgabemittel (8), die zum Bestrahlen des Reflektors (10) mit der vorbestimmten Energie an einen schwingenden Körper (1) befestigt sind, und

Empfangsmittel (9), die an den schwingenden Körper (1) befestigt sind, zum Empfangen der von dem Reflektor (10) reflektierten Reflexionsenergie und zum Messen der Beschaffenheit bzw. Arten der Schwingungen des schwingenden Körpers auf der Grundlage von Änderungen der Reflexionsenergie.

2. Schwingungssensor zum Detektieren von Schwingungen in einem Mikrogravitationsbereich, gekennzeichnet durch

einen transparenten Refraktor (30), der in einem Mikrogravitationsraum schwebend angeordnet ist und bekannte Eigenschaften besitzt,

einen Strahler (28), der sich auf einer Seite des transparenten Refraktors (30) befindet und an ein Gebilde (1) befestigt ist, dessen Schwingungen zu detektieren sind, zum Bestrahlen mit Lichtstrahlen, und

einen Lichtempfänger (29), der sich auf der anderen Seite des transparenten Refraktors (30) gegenüber dem Strahler (28) befindet und an das Gebilde (1) befestigt ist, zum Empfangen der von dem Strahler (28) durch den transparenten Refraktor (30) abgestrahlten Lichtstrahlen.

3. Schwingungssensor zum Detektieren von Schwingungen in einem Mikrogravitationsbereich nach Anspruch 1 oder 2, wobei aktive Schwingungsunterdrückungsmittel (63) zum stationären Halten des Reflektors (10) und des Refraktors (30) in einem Mikrogravitationsbereich vorgesehen sind.







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