AT200364B - Einrichtung zur Messung der Resonanzfrequenzen von Probekörpern - Google Patents

Description

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  Einrichtung zur Messung der Resonanzfrequenzen von Probekörpern   Bei der Messung der Resonanzfrequenz von Probekörpern geht man meist so vor, dass man an bestimmte Oberflächenbereiche dieser Probekörper Schallwandler nahe heran- oder damit in schalltechnischen Kontakt bringt. Solche Bereiche wählt man meist an Stellen, wo die grösstmöglichen Schwingungsamplituden, die Hauptamplituden, auftreten. Für die verschiedenen möglichen Schwingungsarten liegen diese Bereiche nur zum Teil an den gleichen Oberflächenorten. Bei longitudinal erregten Probekörpern werden die Ankopplungspunkte für die Schallwandler in oder nahe den Durchstosspunkten der Längsachsen mit den Körperoberflächen gewählt.

   Werden Probekörper beispielsweise jedoch zu Biege- oder Torsionsschwingungen angeregt, so benützt man Ankopplungsbereiche, welche auf Flächen liegen, die parallel zur Körperlängsachse gerichtet sind. 



  Die Ermittlung der Resonanzfrequenzen von regelmässig geformten Probekörpern gibt einem ein Mittel in die Hand, um dadurch die elastischen Konstanten der Materialien, aus welchen die Probekörper hergestellt sind, zu errechnen. In der Arbeit Anwendungen von Ultraschallmessungen in der österreichischen Betonmesstechnik" vom 3. Januar 1956 in der Zeitschrift des österreichischen Ingenieur- und Architektenvereines ist eine der am häufigsten gebrauchten praktischen Ausführungsformen zur Messung des Elastizitätsmoduls mit Hilfe von Probekörperresonanzen näher beschrieben worden. In Abb. 2 dieser Arbeit sieht man eine Ausführung des zweiteiligen Schallwandlersatzes, welcher auf die obere Begrenzungsfläche des Probekörpers gesetzt wurde. 



  In der einen Hälfte des Schallwandlersatzes ist der Geber und in der andern der Aufnehmer untergebracht. In dieser Ausführungsform sind die Schallübergangselemente der Schallwandler so ausgebildet, dass sie grossflächig am Probekörper aufliegen. In der Abbildung sind nur die Blechgehäuse sichtbar, welche die eigentlichen Schallwandler enthalten. Die letzteren sind von den Gehäusen durch schalldämmende Materialien gut abisoliert. Die Schallwandlergehäuse selbst haben von den Probekörpern noch einen kleinen Abstand. 



  Bei der Messung kleinerer Probekörper benützt man jedoch im allgemeinen nur punktförmige oder nahezu punktförmige Schallübergangskontakte. In diesem Falle sind die Schallwandler   also mit Übertragungsspitzen versehen. Die
Schallwandler sind dann mit einer geeigneten
Halterung versehen, wobei diese Halterung in der
Nähe des zu messenden Probekörpers aufgestellt oder festgeklemmt wird. Durch derartige Anord- nungen werden jedoch häufige Fehlmessungen verursacht. Diese sind dadurch begründet, dass zwischen dem betreffenden Schallwandler und dem Probekörper Relativbewegungen möglich sind, die nur zum Teil durch die schwingungs- dämmende Isolierung der Schallwandler aufge- nommen werden. Beispielsweise dann, wenn
Schallwandlerhalterung und Probekörper, wie dies häufig der Fall ist, auf einer elastischen Un- terlage aufruhen.

   Leichte Erschütterungen bedin- gen dann kleine Schwingungen sowohl des Probekörpers als auch des Schallwandlers samt dessen Halterung um die Ruhelage. Damit sind veränderliche Schallübergangswiderstände und dementsprechende Ungenauigkeiten der Messungen verbunden. In einer andern, ebenfalls heute üblichen Ausführungsart sitzt der Schallwandlerhalter auf dem Gestänge einer Schallmessbank. Dasselbe gilt auch für den Probekörper. Vibrationen der Einzelteile dieser Schallmessbank beeinflussen auch hier wieder das Messresultat im ungünstigen Sinne. 



   Der Erfindungsgedanke besteht darin, dass zur Messung der Resonanzfrequenzen von Probekörpern ein Schallwandlersatz benützt wird, welcher aus einem Schallgeber und einem Schallaufnehmer besteht, die beide mit je einem punktförmigen oder nahezu punktförmigen Schallübergangselement auf dem Probekörper aufgesetzt werden oder diesem als Unterstützung dienen können, wobei dieser Schallwandlersatz noch mit einem dritten Stützpunkt versehen ist, der auch als Schallwandler ausgebildet oder mit einem solchen schalleitend verbunden ist. Dieser dritte Schallwandler ist erfindungsgemäss in oder nahe einer Knoten- oder Hauptamplitudenebene einer Resonanzfrequenz eines Probekörpers angebracht. 



   Die Anbringung eines Schallwandlers, meistens eines Schallaufnehmers im dritten Stützpunkt, dient erfindungsgemäss dazu, um die Anzeige dieses Schallwandlers in entscheidendem oder beurteilendem Sinne benützen zu können. 



   Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Mit 1 ist ein parallelepipedischer oder zy- 

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 lindrischer Probekörper bezeichnet. 2 ist die Schallübertragungsspitze eines Schallgebers und 3 diejenige eines Schallaufnehmers. Beide Schallwandler sitzen elastisch gelagert in einem gemeinsamen, festen Gehäuse 4. Mit 5 ist die schalldämmende Packung der Schallwandler   angege-   ben. Der dritte Stützpunkt des Schallwandlersatzes ist mit 6 bezeichnet. 
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 lung der Erfindung, bei welcher der dritte Stützpunkt 6 ebenfalls als Schallübertragungselement eines Schallaufnehmers ausgebildet ist.

   In der gezeichneten Lage des dritten Stützpunktes befindet sich der damit verbundene Schallwandler in der Knotenebene der Torsionsgrundschwingung   8,   aber auch gleichzeitig in der Hauptamplituden- 
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 der Spannung, welche der vom Stützpunkt 6 angespeiste Schallaufnehmer liefert, lässt sich nun eine sichere Entscheidung darüber treffen, ob die betreffende gemessene Resonanzfrequenz eine 
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 Diese Entscheidung lässt sich ebenfalls ohne Mühe automatisch durchführen, indem man die vom Schallaufnehmer 7 gelieferte Spannung an ein Steuergitter einer Elektronenröhre führt. Ist die Röhre vom Signalstrom des Schallaufnehmers 3 durchflossen, so wird dieser je nachdem, ob eine Torsions-oder Biegeschwingung vorliegt, zweck- 
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Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Einrichtung zur Messung der Resonanzfrequenzen von Probekörpern mittels eines Schallwandersatzes, welcher einen Schallgeber und einen Schallaufnehmer enthält und welcher auf den Probekörper aufgesetzt wird oder diesem als Unterlage dient, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Schallwandlersatz mit einem dritten Stützpunkt versehen ist, der als Schallwandler ausgebildet oder mit einem solchen schalleitend verbunden und der in oder nahe von einer Knoten- oder Hauptamplitudenebene einer Resonanzschwingung von Probekörpern angebracht ist.