CH642450A5 - Anordnung an einem hohlkoerper zum abtasten und analysieren emittierter akustischer signale und ultraschallsignale. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung an einem Hohl- ter Abnehmer verwendet, die jedoch für manche Anwendun-körper zum Abtasten und Analysieren von emittierten akusti- gen verschiedene Nachteile aufweisen. Diese bekannten Abschen Signalen und Ultraschallsignalen. nehmer können am gemessenen Hohlkörper nur mittels eines

Zum Messen des Verlaufs des inneren Überdurckes von 30 besonderen Wellenleiters angeordnet werden, der üblicher-Hohlkörpern sind eine Reihe von Verfahren bekannt. Bei ei- weise Gewindeöffnungen am Hohlkörper an der Messstelle ner Diagnose ohne Demontage werden meist indirekte Me- fordert. Diese Öffnungen setzen die Festigkeit des Hohlkör-thoden verwendet; sie beruhen auf dem Registrieren von De- pers herab und sind manchmal aus Konstruktionsgründen formationen eines elastischen Körpers in Abhängigkeit von überhaupt nicht ausführbar. Das Ausführen dieser Öffnun-Änderungen des Innenüberdruckes. Üblicherweise werden 35 gen erhöht ausserdem den Arbeitsaufwand der Vorbereitung piezoelektrische Abnehmer verwendet, die eine hohe Emp- vor dem Messen. Diese bekannten Abnehmer sind ausserdem findlichkeit und gute Wiedergabe der Ergebnisse aufweisen. von grossen Abmessungen und relativ hohen Gewichtes, was Ein Hauptnachteil dieser bekannten Abnehmer zum Messen sich vor allem bei einem Betrieb mit Erschütterungen des des Verlaufes des Innenüberdruckes ist, dass es praktisch un- Hohlkörpers ungünstig auswirkt.

möglich ist, ein durch Vibration des Hohlkörpers verursach- 40

tes Fehlsignal auszuschliessen. Diese, während des normalen Die vorbekannten Abnehmer zum Feststellen des Verlau-

Betriebes dieses Körpers entstandenen Vibrationen rufen Än- fes des Innenüberdruckes und Abnehmer zum Abfühlen des derungen in dessen geometrischen Form hervor, die vom Ver- Verlaufes von emittierten Ultraschallsignalen sind gerade für lauf der Druckwellen im Körper unabhängig sind und die die einen dieser Zwecke, keines von ihnen ermöglicht ein Abfüh-üblicherweise verwendeten Abnehmer als Fehlersignale auf- 45 len eines kombinierten Signals, welches Informationen so-nehmen. Deshalb werden bei Abnehmern bekannter Kon- wohl über den Verlauf des Innenüberdruckes, als auch den struktionen zum Unterdrücken der erwähnten parasitären Verlauf eines Ultraschallsignals enthält.

Schwingungen elektrische Filter verwendet, beispielsweise Die beschriebenen Nachteile behebt die im kennzeichnen-

Niederfrequenzfilter. Dadurch wird jedoch der wirkliche Ver- den Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Erfindung. Es lauf des Innenüberdruckes im Hohlkörper verzerrt, da das 50 handelt sich um eine Anordnung zum Abfühlen und Analy-überlagerte Signal die Hochfrequenzkomponenten nicht ent- sieren emittierter akustischer Signale und Ultraschallsignale hält, die für die Analyse des Verlaufs des Innenüberdrucks in Hohlkörpern. Ein piezoelektrischer Abnehmer ist am Einwichtig sind. gang eines Verstärkers mit grossen Eingangswiderstand ange-

Diese erwähnten Nachteile werden z.B. durch den piezo- schlössen, an dessen Ausgang wenigstens ein Selektivkreis mit elektrische Abnehmer gemäss der tschechoslowakischen Au- 55 einem Frequenzbereich im akustischen Band und wenigstens torenbescheinigung einer Erfindung No. 164 103, mit gewis- ein Selektivkreis mit einem Frequenzbereich im Ultraschall-sen Einschränkungen behoben. Den Abnehmer gemäss dieser band parallelgeschaltet sind und die Ausgänge beider Selek-Erfindung bildet ein Körper mit Stahleinlagen, Übertrager- tivkreise sind mit dem Eingang eines Auswertungseinheit, elementen und piezoelektrischen Platten bestimmter Steifheit, zum Beispiel eines Oszilloskopen verbunden. Der piezoelek-dieser Abnehmer elimiert durch die Anordnung seiner Kon- 60 trische Abnehmer besitzt vorzugsweise ein Gehäuse, in dessen struktion parasitäre Biegevibrationen und nimmt Änderun- Innern eine piezoelektrische Platte befestigt ist, die mit einem çen des Umfangs des gemessenen Hohlkörpers auf, die durch Koaxialkabel verbunden an beiden Seiten einen Metallbelag Änderungen des Überdruckes verursacht werden. In man- aufweist und an der, dem zu messenden Hohlkörper zuge-chen Fällen bestehen jedoch bei der Anwendung einer Mes- kehrten Seite mit einem linsenförmigen Körper aus weichem sung ohne Demontage mit einem Abnehmer dieser Art ge- 65 Metall versehen ist. Das Gehäuse ist am zu messenden Hohlwisse Einschränkungen. Die äussere Abmessung des Abneh- körper mittels eines Bandes befestigt, welches das Gehäuse mers erlaubt dessen Anwendung an Stellen mit geringem und den zu messenden Hohlkörper umschlingt, wobei beide

Raum um den gemessenen Körper nicht. Die Montage benö- Enden des Bandes mit Vorspannung mittels einer Spannvor-

richtung, beispielsweise mittels einer Spannschraube, gespannt werden.

Eine beispielsweise Ausführung der Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der gesamten elektrischen Schaltung mit Abnehmer,

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den piezoelektrischen Abnehmer in einer, zur Achse des Hohlkörpers senkrechten Ebene.

Der in Fig. 1 dargestellte piezoelektrische Abnehmer 1 ist mittels eines Koaxialkabels 2 mit dem Eingang eines Verstärkers 3, welcher einen hohen Eingangswiderstand aufweist, verbunden und an dessen Ausgang parallel ein Selektivkreis 4 im akustischen Frequenzbereich und ein Selektivkreis 5 für den Frequenzbereich im Ultraschallband angeschlossen sind. Die Ausgänge beider Selektivkreise 4, 5 sind mit dem Eingang einer Auswertungseinheit 6 verbunden, welche im einfachsten Fall ein Oszilloskop bilden kann. Im Hohlraum eines Gehäuses 7 des piezoelektrischen Abnehmers 1 ist gemäss Fig. 2 eine piezoelektrische Platte 8 angeordnet, die in diesem Hohlraum beispielsweise mit Kitt 9 vergossen ist. Das Gehäuse 7 ist an dem zu messenden Körper 10 mittels eines Bandes 11 befestigt, dessen Enden an Bolzen 12 aufgewickelt sind, deren Achsen mit der Achse des zu messenden Hohlkörpers 10 parallel sind. Beide Bolzen 12 sind gegeneinander mittels einer querliegenden Spannschraube 13 mit einer, für die Wirkungsweise des Abnehmers 1 nötigen Vorspannung eingespannt.

Die piezoelektrische Platte 8 ist an der, dem zu messenden Körper 10 zugekehrten Seite mit einem linsenförmigen Kontaktelement 14 aus Weichmetall versehen, zum Beispiel aus Blei, Zinn, Lötmetall, Silber u.dgl.. Die piezoelektrische Platte 8 ist an der dem Hohlkörper zu- und abgekehrten Seite mit einem Metallbelag 15 versehen. An den Metallbelag 15 ist ein Koaxialkabel 2 zum Abnehmen der elektrischen Spannung angeschlossen. Falls ein Abnehmer 1 mehrere Gehäuse enthält, werden die diversen Koaxialkabel, die von den verschiedenen piezoelektrischen Platten wegführen, an den Verstärker 3 parallelgeschaltet.

Die erfindungsgemässe Anordnung arbeitet folgender-massen. Durch Änderungen des Innenüberdruckes und Änderung der mechanischen und hydraulischen Vorgänge innerhalb des gemessenen Hohlkörpers 10, mit beispielsweise un-

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terschiedlichen Durchmessern wie Kreis, Ellipse, Vieleck u.a. entstehen Stosswellen, welche durch Hohlkörper 10 und über die Kontaktlinse 14 an die piezoelektrische Platte 8 übertragen werden, wo die mechanischen Spannungswellen ein elek-5 trisches Spannungssignal erzeugen. Diese Spannung kann von den Metallbelägen 15 auf bekannte Ar,t abgenommen werden, z.B. mittels des koaxialen Kabels 2, das an der dem Hohlkörper abgewandten Seite der piezoelektrischen Platte 8 befestigt ist und sie wird ferner über den Verstärker 3 mit ho-lo hem Eingangswiderstand zu den parallelgeschalteten Eingängen der Selektivkreise 4,5 geführt, welche aus dem kombinierten Eingangssignal einerseits das der Änderung des Innenüberdruckes entsprechende Signal, andererseits die Ultraschallsignale ausführen, wobei diese gefilterten Signale den 15 mechanischen und hydraulischen Vorgängen im gemessenen Hohlkörper 10 entsprechen. Die Zahl und die Frequenzbereiche der Selektivkreise werden durch Ansprüche auf Ausführbarkeit der zu messenden Informationen bestimmt, die das kombinierte Signal aufweist. Zum Beispiel zum Verarbeiten 20 eines an der Oberfläche einer Einspritzpumpe abgenommenen Signals sind vom Standpunkt einer Diagnostik der Zustände vier Selektivkreise mit den folgenden Bereichen geeignet: Erster Bereich 20 Hz bis 5 kHz, zweiter Bereich 90 kHz bis 110 kHz, dritter Bereich 390 kHz bis 410 kHz, vierter Be-25 reich 790 kHz bis 810 kHz; dies jeweils für ein Abnehmen des Druckes in der Pumpe, für ein Bestimmen des Anfangs der Brennstoffzufuhr durch die Pumpe und zur Bestimmung des Endes der Brennstoffzufuhr und zum Bestimmen des mechanischen Zustandes der Pumpe.

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Die erfindungsgemässe Anordnung ist vor allem für technische Diagnostik von Zündmotoren, Kompressoren, Druckbehältern und für Rohrleitungen von Dampf-, hydraulischen und pneumatischen Systemen geeignet. Sie kommt vor allem 3S dort zur Geltung, wo es nötig ist, den Abnehmer schnell den Abmessungen des gemessenen Körpers anzupassen und wo hohe Ansprüche für leichte Montage ohne vorherige Zubereitung der Oberfläche des gemessenen Körpers gestellt werden. Ihre Konstruktion bringt einen hohen wirtschaftlichen Effekt 40 wegen dem kleineren Gewicht, den kleinen Abmessungen, dem geringen Aufwand von Material und dem kleinen Arbeitsaufwand bei der Erzeugung.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. 642450 2

   PATENTANSPRÜCHE tigt jedoch einen Zugang von praktisch allen Seiten des ge-

   1. Anordnung an einem Hohlkörper zum Abtasten und messenen Hohlkörpers, was wegen der Konstruktion dieses Analysieren von emittierten akustischen Signalen und Ultra- Körpers und seiner Umgebung nicht immer möglich ist. Der schallsignalen, dadurch gekennzeichnet, dass ein piezoelektri- Abnehmer gemäss der erwähnten Autorenbescheinigung scher Abnehmer (1) an den Eingang eines Verstärkers (3) mit 5 kann in bestimmten Fällen nur für den einen Aussendurch-hohem Eingangswiderstand geschaltet ist, an dessen Ausgang messer des gemessenen Körpers verwendet werden, für wel-mindestens ein Selektivkreis (4) mit einem Frequenzbereich chen er konstruiert wurde. In manchen Fällen ändert sich im akustischen Band und mindestens ein Selektivkreis (5) mit zum Beispiel dieser Durchmesser gemäss Abweichungen in einem Frequenzbereich im Ultraschallband parallelgeschaltet der Erzeugung; bei einer Differenz des Durchmessers des sind und dass die Ausgänge beider dieser Selektivkreise (4, 5) io Körpers und des Innendurchmessers des Abnehmers, die ei-am Eingang einer Auswertungseinheit (6) geschaltet sind. nen gewissen Grad überschreitet, vermindert sich die Genau-
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, igkeit und damit die Glaubwürdigkeit der Ergebnisse der dass der piezoelektrische Abnehmer (1) mindestens ein Ge- Messungen; dies ist nicht zu vermeiden, da der Innendurch-häuse (7) enthält, in dessen Hohlraum eine piezoelektrische messer dieses Abnehmers nicht einstellbar ist.

   Platte (8) befestigt ist, die mit einem Koaxialkabel (2) verbun- 15 Ergebnisse ausgeführter Messungen zeigen ferner, dass es den ist, an zwei Seiten mit einem Metallbelag (15) versehen ist möglich ist, das emittierte Ultraschallsignal, das aus einem und an der, dem zu messenden Hohlkörper (10) zugekehrten Hohlkörper mit Innenüberdrack emittiert wird, zur Darstel-Seite mit einem linsenförmigen Kontaktelement (14) aus lung eines getreuen Abbildes vom Verlauf hydraulischer und

   Weichmetall versehen ist, wobei das Gehäuse (7) am zu mes- mechanischer Vorgänge auszunützen, beispielsweise das Festsenden Körper (10) mittels eines Bandes (11) befestigt ist, wel- 20 stellen des Beginns der Brennstoffzufuhr durch eine Einspritz-ches das Gehäuse (7) und den zu messenden Hohlkörper (10) pumpe in den Zylinder eines Dieselmotors. Diese hydrauli-umschlingt, wobei beide Enden des Bandes (11) mit Vorspan- sehen und mechanischen Vorgänge rufen nämlich im gemes-nung durch eine Spannvorrichtung (13) angezogen werden. senen Hohlkörper Ultraschallsignale hervor, deren Zeitverlauf und Amplitude sich gleichzeitig mit dem Austreten und

   25 mit der Intensität dieser Vorgänge ändern. Für ein Abfühlen emittierter Ultraschallsignale wird derzeit eine Reihe bekann-