DD243342A1

DD243342A1 - Beruehrungslose weg-, schwingungssensoren mit geringen temperaturabhaengigkeiten

Info

Publication number: DD243342A1
Application number: DD28414685A
Authority: DD
Inventors: Diethard Herrmann
Original assignee: Univ Ernst Moritz Arndt
Priority date: 1985-12-11
Filing date: 1985-12-11
Publication date: 1987-02-25

Abstract

Die Erfindung "Beruehrungslose Weg-, Schwingungssensoren mit geringen Temperaturabhaengigkeiten" bezieht sich auf das Gebiet Messtechnik und hat das Ziel, stoerende Temperatureinfluesse zu kompensieren. Durch die Anwendung eines Dreispulensystems, welches ein entgegengesetztes Vorzeichen des internen Sensortemperaturkoeffizienten im Vergleich zum ueblichen Einspulensystem besitzt, wird es moeglich, durch bestimmte Wahl von Messfrequenz, Spulengeometrie und Spulenabstaenden den Temperatureinfluss des Objektes und den des Sensors gleichzeitig zu kompensieren. Beruehrungslose Weg-, Schwingungssensoren werden in Kernkraftwerken, Kraftwerken, im Maschinenbau, in der Schiffstechnik, in der Verkehrstechnik, in der Landtechnik, bei Pumpen und in der chemischen Industrie eingesetzt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die berührungslose Messung an beweglichen Teilen (z B rotierenden Wellen, schwingenden Maschinen und Maschinenteilen) und ist einsetzbar in Kernkraftwerken, in konventionellen Kraftwerken, im Maschinenbau, in der Schiffstechnik, in der Verkehrstechnik, in der Landtechnik, bei Pumpen und in der chemischen Industrie

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Bei beruhrungslosen Weg-, Schwingungsmessungen entstehen an verschiedenen Stellen durch Temperaturschwankungen Meßfehler Nach ihrer Entstehungsart kann man drei Arten von Temperaturfehlern unterscheiden

1 Langenausdehnungen des Sensors und der Sensorhalterung

2 Interne Änderungen der Eigenschaften des Sensors, ζ B ,Widerstände der Spulen, Spulenabstande, Windungsabstande usw (interner Sensortemperatureinfluß)

3 Veränderungen der Eigenschaften des Meßobjektes

Beim ersten Fall handelt es sich um die reine äußere Warmeausdehnung der mechanischen Sensorteile und der Sensorhalterungen, die man generell berechnen und somit bei jede,r Messung berücksichtigen kann Auch Kompensationen durch Ausdehnungstelle (entsprechend dem Kompensationspendel) sind möglich und bekannt Der erste Fall soll aus diesem Grunde an dieser Stelle nicht behandelt werden

Nach dem Stand der Technik gibt es Verfahren, die einen bzw mehrere dieser drei Effekte kompensieren Jedoch muß allen bekannten Methoden eine Zusatzeinrichtung (Kompensationsstuck, zum Teil über beweghcheTeile) individuell jedem speziellen Fall der Meßanordnung angepaßt werden (DD 222396 A1, WP GO1 M/270 290/5, WP GO1 D/273 913/8) Alle Herstellerfirmen von beruhrungslosen Weg- und Schwingungssenoren kompensieren diese Temperatureinflusse nicht, sie liefern lediglich Korrekturwerte Der Temperatureinfluß der Objektmaterialien wird von den Herstellerfirmen nicht von der Temperaturabhangigkeit des Sensors getrennt Die Hersteller umgehen diese Schwierigkeiten, indem sie den Einsatz ihrer Gerate auf eine bestimmte Stahlsorte vorschreiben, was eine große Einschränkung bedeutet (Schenk AG, BRD, Vibrometer AG, Schweiz, micro epsilon, BRD, Reutlinger BRD, Philips BRD, Siemens, BRD, Bentley/Nevada, USA)

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen Sensor herzustellen, bei dem der Temperatureinfluß auf den Geber selbst (interner Sensortemperatureinfluß) und die Abhängigkeit des Objektmaterials von der Temperatur gering sind Damit entfallen äußere Temperaturkompensationen, die außerdem noch individuell den Meßbedingungen angepaßt werden müssen Der Sensor wird universeller einsetzbar

Darlegung des Wesens der Erfindung

— Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen beruhrungslosen Weg-, Schwingungsmesser zu schaffen, bei dem der interne Temperaturkoeffizient des Sensors und die Temperaturabhangigkeit des Objektmatenals minimal gehalten werden

— Erfindungsgemaß wird die Aufgabe so gelost, daß ein Meßverfahren eingesetzt wird, bei dem beide betrachteten Temperatureffekte möglichst den gleichen Betrag haben, aber entgegengesetzte Vorzeichen besitzen

Alle bekannten Herstellerfirmen von Weg- und Sohwingung^geraten verwenden ein Einspulenverfahren (Figur 1) in ihren Sensoren, d h Meß- und Sendespule bilden eine Einheit Dieses Einspulenverfahren hat die Eigenschaft, daß der interne Sensortemperaturkoeffizient das gleiche Vorzeichen besitzt wie die Temperaturkoeffizienten der üblichen Stahlsorten (Objekte) Somit addieren sich beide Wirkungen und die Meßeinrichtung besitzt eine starke Temperaturabhangigkeit Verwendet man an Stelle des Einspulen- ein Dreispulenverfahren, bei dem drei Spulen auf einer Achse aufgereiht sind (Meßspule, Sendespule, Kompensationsspule, Figur 2), so haben Messungen ergeben, daß dieser Sensor im Vergleich zum Einspulenverfahren einen entgegengesetzt gerichteten internen Temperaturkoeffizienten besitzt Somit haben die Dreispulensensoren auch einen entgegengesetzten Temperatureinfluß zum Objektmatenal Durch Variation der Meßfrequenz, der Spulengeometne und der Spulenabstande laßt sich die Kompensation beider Temperatureffekte optimieren, indem man die Betrage beider Temperaturkoeffizienten möglichst gleich macht

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll am folgenden Beispiel erläutert werden Die Figur 1 zeigt die prinzipielle Anordnung beim üblichen Einspulenverfahren Das Meßobjekt 1 stellt in der Praxis eine Welle, eine Metallwand oder ein beliebiges Maschinenteil (Stahl)

dar, dessen Abstand bzw. dessen Schwingung gemessen werden soll. Der Temperaturkoeffizient dieser Einspulenanordnung ist negativ.

Die Figur 2 zeigt den Aufbau beim Dreispulenverfahren. Die Sendespule 4 liefert aus einem Generator die Wechselspannung. Bei entsprechender Polung und bestimmter Geometrie und Windungszahlen haben sich die ankommenden Signale der Empfangsspule 3 und der Kompensationsspule 5 für einen festgelegten Meßobjektabstand (Nullpunkt) auf (Differenzverfahren).

Die Anordnung nach Figur 2 unterscheidet sich von der Anordnung nach Figur 1 durch einen positiven internen Tem peratu rkoeffizienten.

Durch Wahl der Meßfrequenz, der Spulengeometrie und der Spulenabstände kann man erreichen, daß der Betrag dieses positiven internen Temperaturkoeffizienten des Sensors möglichst gleich dem Betrag des negativen Temperaturkoeffizienten des Objektmaterials wird. Sind beide Beträge gleich, hat man eine vollständige Temperaturkompensation erreicht.

Claims

Erfindungsanspruch

Berührungslose Weg-, Schwingungssensoren mit geringen Temperaturabhangigkeiten nach dem Dreispulenverfahren (Figur 2), gekennzeichnet dadurch, daß der interne Temperaturkoeffizient des Sensors eine entgegengesetztes Vorzeichen im Vergleich zu dem üblichen Einspulenverfahren (Figur 1) besitzt und durch bestimmte Wahl der Meßfrequenz, der Spulengeometrie und der Spulenabstande wird der Betrag des internen Temperaturkoeffizienten des Dreispulensensors möglichst genau dem Betrag des Temperaturkoeffizienten des Objektmaterials angeglichen, wodurch sich, da beide Koeffizienten entgegengesetzte Vorzeichen haben, beide Temperatureinflusse kompensieren

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2 Seiten Zeichnungen