DD213290A1 - METHOD FOR THE DYNAMIC VIBRATION AMPLITUDE MEASUREMENT SINUSFUL MOVING MECHANICAL SWINGER - Google Patents
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Abstract
Das Verfahren zur dynamischen Schwingungsamplitudenmessung sinusfoermig bewegter mechanischer Schwinger kann z.B. zur Analyse v. Piezokeramiken oder Lautsprechersystemen hinsichtlich ihres Schwingungsverhaltens verwendet werden. Die Erfindung soll ein aussagefaehiges Verfahren zur Untersuchung des Schwingungsverhaltens relativ zu einer Vergleichsfrequenz bzw. -spannung liefern. Das geschieht mit Hilfe eines Michelson-Interferometers dadurch, dass der bewegliche Spiegel des Interferometers derart mit dem Schwinger verbunden ist, doch seine Normale mit der Schwingungsrichtung uebereinstimmt, dass an einem festen Punkt im zeitlich modulierten Interferenzfeld die Lichtintensitaet in Abhaengigkeit von d. Zeit gemessen wird. Diese Signale werden in analoge elektrische umgewandelt und jeweils die Quotienten der Wechselspannungsamplituden der Grundfrequenz Omega und der Harmonischen 2 Omega bei einer Bezugsfrequenz Omega tief 0 und einer zu messenden Frequenz Omega gebildet. Deren Verhaeltnis entspricht der relativen Aenderung der Schwingungsamplitude A durch A tief 0 des Schwingers.The method for dynamic vibration amplitude measurement of sinusoidally moving mechanical oscillators may e.g. for analysis v. Piezoceramics or speaker systems are used in terms of their vibration behavior. The invention is intended to provide a meaningful method for examining the vibration behavior relative to a comparison frequency or voltage. This is done with the aid of a Michelson interferometer in that the movable mirror of the interferometer is so connected to the oscillator, but its normal with the direction of vibration agrees that at a fixed point in the time-modulated interference field, the light intensity in dependence of d. Time is measured. These signals are converted into analog electrical and in each case the quotients of the AC amplitudes of the fundamental frequency Omega and the harmonics 2 Omega formed at a reference frequency Omega deep 0 and a frequency Omega to be measured. Their ratio corresponds to the relative change of the oscillation amplitude A through A low 0 of the oscillator.
Description
Titel der ErfindungTitle of the invention
Verfahren zur dynamischen Schwingungsamplitudenmessung sinusförmig bewegter mechanischer SchwingerMethod for the dynamic oscillation amplitude measurement of a sinusoidally moving mechanical oscillator
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur dynamischen Messung der Schwingungsamplituden von sinusförmig bewegten mechanischen Schwingern in Abhängigkeit von der Schwingungsfrequenz to oder der angelegten Spannung U relativ zu einer Vergleichsamplitude bei der Frequenz U)5, bzw· der Vergleichsspannung U mit Hilfe eines Michelson— Interferometers. Die Erfindung ist geeignet zur untersuchung des dynamischen Verhaltens mechanischer Schwinger bei Amplituden < 0,1/um # Es können also z. B. Piezokeramiken oder Lautsprechersysteme hi»sicht~ lieh ihres" Schwingungsverhaltens analysiert werden«The invention relates to a method for dynamically measuring the oscillation amplitudes of sinusoidally moving mechanical oscillators as a function of the oscillation frequency to or the applied voltage U relative to a comparison amplitude at the frequency U) 5 , or the reference voltage U with the aid of a Michelson interferometer. The invention is suitable to study the dynamic behavior of mechanical oscillators with amplitudes <0.1 / um # So it may, for. Piezoceramics or loudspeaker systems could be analyzed in terms of their "vibration behavior"
Charakteristik der bekannten technischen LosungenCharacteristic of the known technical solutions
Für die Untersuchung des Sehwingungsverhaltens mechanischer Schwinger sind zwei Verfahren bekannt geworden* Es ist dies zum ersten das statische Verfahren (H@i~ mann* Vtit'i Feingerätetechnik 28 (1979),; 12?» $.537-540)« Es besteht darin, daß z. B. an einem elektromechanischen Schwinger diskrete Spannungen angelegt werden und die jeweiligen Streifenverschiebungen mit einem Interferometer gemessen werden* die ein Maß fur dia Bewegung des Schwingers darstellen· Nachteilig ist beiFor the investigation of the visual vibration behavior of mechanical oscillators, two methods have become known. This is the static method for the first time (H @ i ~ mann * Vtit'i Feingerätetechnik 28 (1979), 12? »$ .537-540)" It exists in that z. B. discrete voltages are applied to an electromechanical oscillator and the respective strip displacements are measured with an interferometer * represent a measure of dia movement of the vibrator · A disadvantage is
diesem Verfahren die Tatsache, daß das statische Verfahren keinerlei Aussagen über das dynamische Schwingungsverhalten liefert* was besonders schwerwiegend deshalb istv weil die Anwendung der Schwinger dynamisch erfolgt«In this method, the fact that the static method does not provide any information about the dynamic vibration behavior * which is particularly serious because the application of the oscillator is dynamic «
Es ist auch ein dynamisches Varfahrsn bekannt geworden (Powell, R.U;, Stetson, K.Av* 0OSA 55, 12 (1965) 1593-98)·· Dabei werden die Schwingungsamplituden durch Zeitraittelungstechnik unter Zuhilfenahme hologrararainterferometrischer Arbeitstechniken bestimmt!» Nachteilig an diesem Verfahren ist die Tatsache* daß das Frequenzverhalten eines Schwingers nicht untersucht werden kann* man erhält nur die Schwingungsamplitude für eine Frequenz« Soll das Frequenzverhalten oder die Abhängigkeit der Schwingungsaraplituden von der angelegten Spannung erait- ""_ telt werden5, ist eine Vielzahl von Hologrammen aufzunehmen und auszuwerten, ein sehr umständliches und zeitaufwendiges sowie unvollständiges Verfahren* da hier durch die direkten Frequenzen, bei denen die Schwingungsaraplituda gemessen wird;,; die Resonanzfrequenzen des schwingenden Systems nicht genau bestimmt werden können bzw· gar nicht erkannt werden·A dynamic variety has also become known (Powell, RU; Stetson, K.Av * 0OSA 55, 12 (1965) 1593-98) is the fact * that the frequency response of a transducer can not be investigated * is obtained only the oscillation amplitude for a frequency "If the frequency response or the dependence of the Schwingungsaraplituden of the applied voltage erait-""_ telt be 5, a plurality of holograms is to be incorporated and to evaluate, a very cumbersome and time-consuming and incomplete method * here by the direct frequencies at which the Schwingungsaraplituda is measured;,; the resonance frequencies of the oscillating system can not be determined exactly or are not recognized at all ·
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist ein aussagefähiges Verfahren zur untersuchung des Schwingungsverhaltens"j^äer Art mechanischer Schwinger in Abhängigkeit von der Frequenz und der angelegten Spannung«The aim of the invention is a meaningful method for investigating the vibration behavior "of a kind of mechanical oscillator as a function of the frequency and the applied voltage".
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das dynamische Verhalten von Schwingern relativ zu einer Vergleichsfrequenz bzw« -spannung zu bestimmen· Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Verfahren zur dynamischen Messung der Schwingungsamplituden von sinusförmig bewegten mechanischen Schwingern in Ab-. hängigkeit von der Schwingungsfrequenzo» relativ zuThe object of the invention is to determine the dynamic behavior of oscillators relative to a comparison frequency or voltage. The solution of this object succeeds with a method for the dynamic measurement of the oscillation amplitudes of sinusoidally moving mechanical oscillators in a distance. dependence on the frequency of oscillation "relative to
einer Vergleichsamplitude bei der Frequenzu>o mit Hilfe eines Michelson-Interferometers erfindungsgemäS dadurch?» daß der bewegliche Spiegel des Michelson-Interf erometers derart mit dem Schwinger verbunden ist> daß seine Normale mit der SchwingungsEichtung übereinstxmmt$ daß an einem festen Punkt im zeitlich modulierten Interferenzfeld eine Messung der Lichtintensität in Abhängigkeit von der Zeit durchgeführt wird?» diese Meßwerte in analoge elektriscne Signale umgewandelt werden und jeweils die Quotienten der Wechselspannungsaraplituden der Grundfrequenz ω und der Hannoniscnen 2 u> bei der Bezugsfrequenz u>feund der zu messenden Frequenz w bestimmt werdenr*! deren Verhältnis der relativen Änderung der Scnwingungsamplitude9^o des Schwingers entspricht:* Soll das Scnwingungsverhalten in Abhängigkeit von der angelegten Spannung U relativ zu einer Vergleichsamplitude bei der Vergleichsspannung U mit Hilfe eines Michelson» Interferometers gemessen werden^ ist es vorteilhaft jeweils die Quotienten der Wechselspannungsamplituden der Grundfrequenz co und der Harmonischen 2 <*> bei der Erregerspannung UQ und der zu messenden Spannung zu bestimmen»a comparison amplitude at the Frequenzu> o with the aid of a Michelson interferometer according to the invention thereby »that the movable mirror of the Michelson Interf erometer is so connected to the oscillator> that its normal with the SchwingungsEichtung coincides xmmt that at a fixed point in time modulated Interference field, a measurement of the light intensity as a function of time is performed? These measured values are converted into analog electrical signals and in each case the quotients of AC arrays of the fundamental frequency ω and the Hannoniscnen 2 u> at the reference frequency u> fe and the frequency to be measured w determined werdenr *! its ratio of the relative change of the oscillation amplitude of the oscillator 9 ^ o corresponds: If the oscillation behavior in relation to the applied voltage U relative to a comparison amplitude at the comparison voltage U is to be measured with the aid of a Michelson interferometer, it is advantageous to calculate the quotients of the alternating voltage amplitudes Fundamental frequency co and the harmonic 2 <*> at the excitation voltage U Q and the voltage to be measured »
Das dynamische Verhalten von Schwingern ist z% Bv interessant für die Ermittlung der Resonanzfrequenz des schwingenden Systems, da diese die Erregerfrequenz durch Rückkopplungseffekte verändern können«The dynamic behavior of oscillators is z% Bv interesting for the determination of the resonant frequency of the oscillating system, since these can change the exciter frequency by feedback effects «
Das Verfahren gestattet auch den Nachweis^ daß für kleine Spannungen eine lineare Abhängigkeit bestehtri Die Möglichkeit der Bestimmung der Schwingungsamplitude in Abhängigkeit von der angelegten Spannung gestattat Rückschlüsse r, Bi auf Materialfehler oder auf die Eignung von Materialien im Hinblick auf ihre Verwendung als Meßwertwandler oder Verstellelemente^ Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es weiterhin möglich sich für sämtliche physikalische Prozesse·; bei denen eine Wobblung mittels eines mechanischen Schwingers stattfindet?*; einen günstigen Frequenzbereich in BezugThe method also permits the proof that for small voltages there is a linear dependence. The possibility of determining the oscillation amplitude as a function of the applied voltage allows conclusions to be drawn as to material defects or the suitability of materials with regard to their use as transducers or adjusting elements With the method according to the invention, it is furthermore possible for all physical processes ·; in which a wobble takes place by means of a mechanical oscillator? *; a favorable frequency range in relation
auf Schwingungsamplitude und Resonanzfrequenzen des mechanischen Schwingers auszuwählen·to select oscillation amplitude and resonance frequencies of the mechanical oscillator ·
Ausführungsbeispielembodiment
Das Wesen der Erfindung soll zu einem in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel einer Anordnung^ mit der das Verfahren realisiert werden kann, näher erläutert werden·The essence of the invention is intended to be explained in detail in the drawing of an embodiment of an arrangement, with which the method can be realized.
Beschrieben wird die Untersuchung einer Piezokeramik· An einen RC-Generator Iff. der zur Frequenzverstellung und Veränderung aer angelegten Spannung diente ist eine Piezokeramik 2 angeschlossen, mit der ein Spiegel 3 fest verbunden ist'· Dieser Spiegel 3 ist Teil eines Michelson-Interferometersii das weiterhin aus einem aus zwei Dachkantprismen zusammengekitteten Teilerwürfel 4 bestsht> dessen Fläche 5 100%ig verspiegelt ist!» Der schwingende Spiegel 3 moduliert das Interferenzfeld zeitabhängig· Im Interferenzfeld befindet sich raumfest ein Empfänger 6 (SEV)Ji der das optische Signal aas dem durch ein geeignetes System 7 aufgeweiteten Strahlengang in ein elektrisches umwandelte Zwei Sandfilter S und 9 dienen zur Zerlegung des elektrischen Signals in die Anteile für die Frequenzw und für die Harmonische 2w 7 deren Amplituden mit den Meßgeräten 10 und 11 gemessen werdend Der Quotient dieser Meßwerte dient zur Bestimmung der Schwingungsamplitude.Described is the investigation of a piezoceramic · To an RC generator Iff. which was used for the frequency adjustment and change aer applied voltage is connected to a piezoelectric ceramic 2, with a mirror 3 is firmly connected '· This mirror 3 is part of a Michelson interferometerii further consisting of a two roof prisms pinned together Teilerwürfel 4> whose surface 5 100th The oscillating mirror 3 modulates the interference field as a function of time. In the interference field there is spatially fixed a receiver 6 (SEV) Ji which serves the optical signal as the beam path widened by a suitable system 7 into an electrically converted two sand filter S and 9 for the decomposition of the electrical signal into the components for the frequency W and for the harmonic 2w 7 whose amplitudes are measured with the measuring instruments 10 and 11. The quotient of these measured values is used to determine the oscillation amplitude.
Der Ort des Empfängers im Intarferenzfeld muß während der gesamten Messung fest seini was einen sehr stabilen Aufbau verlaegtvThe location of the receiver in the intra-field must be fixed throughout the measurement, which leaves a very stable design
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD24634782A DD213290A1 (en) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | METHOD FOR THE DYNAMIC VIBRATION AMPLITUDE MEASUREMENT SINUSFUL MOVING MECHANICAL SWINGER |
Applications Claiming Priority (1)
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| DD24634782A DD213290A1 (en) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | METHOD FOR THE DYNAMIC VIBRATION AMPLITUDE MEASUREMENT SINUSFUL MOVING MECHANICAL SWINGER |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD213290A1 true DD213290A1 (en) | 1984-09-05 |
Family
ID=5543639
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DD24634782A DD213290A1 (en) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | METHOD FOR THE DYNAMIC VIBRATION AMPLITUDE MEASUREMENT SINUSFUL MOVING MECHANICAL SWINGER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD213290A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2550761C1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method of monitoring dynamic characteristics of seismoacoustic transducers |
-
1982
- 1982-12-22 DD DD24634782A patent/DD213290A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2550761C1 (en) * | 2014-02-14 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки вычислительный центр Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method of monitoring dynamic characteristics of seismoacoustic transducers |
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