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Vorrichtung zur photographischen Aufzeichnung der Amplituden von gedämpften
Schwingungen Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur photographischen
Aufzeichnung der Amplituden von gedämpften Schwingungen, vorzugsweise von Torsionsschwingungen,
mit Hilfe eines Lichtzeigers, der sich gemäß den Amplituden der Schwingungen ständig
auf einer Spur, vorzugsweise auf einer Geraden, iil>er das lichtempfindliche
Registriermaterial bewegt.
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In Isunststoffprüfgeräten od. dgl. tritt die Aufgabe auf. die Amplituden
gedämpfter Torsionsschwingungen zu hestimmen. da man aus dem Verhalten der Kunststoffe
gegenüber Torsionsschwingungen auf gewisse Materialeigenschaften dieser Stoffe schließen
kann. Es wird in solchen Geräten das zu untersuchende Äfaterial faden- bzw. bandförmig
ausgebildet, an ihm eine Masse hefestigt und diese Anordnung nach Art der Torsionspendel
aufgehängt. Nach einmaliger Torsion des Pendels werden die Amplituden der aus dieser
Torsion resultierenden, von der Temperatur des Kunststoffes und anderen Parametern
abhängenden. gedämpften Torsionsschwingungen beobachtet.
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Es sind Registriergeräte bekannt, bei denen der Licbtzeiger immer
auf der gleichen Spur schreibt. Sie finden vornehmlich zur Aufzeichnung solcher
gedämpfter Schwingungen Verwendung und haben gegenüber den Methoden. bei denen unter
dem Licht-Zeiger das Registrierpapier bewegt wird, die Vorteile, daß Registrierpapier
gespart wird, daß kein Antriebsmotor notwendig ist und daß mehrere Messungen, die
sich z. B. in der Variation der Parameter unterscheiden. übersichtlich nebeneinander
angeordnet werden können.
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Eine einwandfreie Funktion dieser bekannten Vorrichtungen war aber
noch mit Schwierigkeiten verhunden. Es ist hierbei nämlich zu berücksichtigen. daß
mehrere Faktoren zusammenkommen, welche die Belichtung und damit die Aufzeichnung
der Schwingungen beeinflussen: Die Schwärzung hängt von der Geschwindigkeit ab,
mit der der Lichtzeiger über das Photopapier läuft; die Schwärzung ist also frequenzabhängig.
Aus dem gleichen Grunde aber ist sie auch amplitudenabhängig. da bei großer Amplitude
der I,ichtzeiger schneller seinen Weg durcheilen muß als Bei kleiner (gleiche Frequenz
vorausgesetzt). Die Schwärzung hängt aber auch von der Ausdehnung des Lichtzeigers
in Bewegungsrichtung und von seiner Beleuchtungsintensität ab. Endlich geht natürlich
auch die Gradation des verwendeten Photopapiers ein.
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Ebenso wird auch die einzelne Schwingung mit unterschiedlicher Schwärzung
aufgezeichnet, denn die Geschwindigkeit des Lichtzeigers an den Umkehrpudten ist
Null. und dazwischen liegen Maximalwerte.
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Bei den bisher bekanntgewordenen Anordnungen kann nun der Fall eintreten,
daß das Registrierpapier bereits bei der ersten Schwingungsaufzeichnung bis
zur Sättigung
geschwärzt ist, so daß sich die darüber belichtete zweite Schwingung, obwohl von
kleiner Amplitude, nicht mehr erkennbar von der ersten unterscheidet. Auch wenn
dieser Extremfall nicht angenommen wird, so wird bei einer genügenden Anzahl von
Schwingungen die Sättigung irgendwann einmal erreicht sein; alle weiteren Belichtungen
an diesen Stellen ergeben keine Wirkungen mehr, und die Registrierung ist unterbunden.
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Funktionieren kann ein solches Verfahren nur damm. wenn die einzelnen
die Belichtung verursachenden Größen aufeinander abgestimmt sind. So muß z. B. bei
einer Schwingung, die nach einer bestimmten Anzahl von Hin- und Herläufen abgeklungen
ist, die Belichtung so gewählt werden, daß sich die beiden Umkehrpunkte bei größter
Amplitude gerade noch abzeichnen, d. h. die Schwärzung über dem Schleier des Materials
liegt, die Sättigungsgrenze dagegen nach dem Abklingen der Schwingung noch nicht
erreicht ist. Dann wird sich die gedämpfte Schwingung als Strich mit unterschiedlicher
Breite und Schwärzung markieren, und zwar derart, daß einerseits an den Umkehrpunkten,
welche die Amplituden dokumentieren, eine Spurverdichtung festzustellen ist und
andererseits die Spur als Ganzes zur Mitte hin breiter und schwärzer wird, da dort
der Lichtzeiger öfter belichtet hat als an den Enden. Bei jeder Änderung der Versuohsbedingungen
ist aber erst ein erneutes Einjustieren notwendig, um überhaupt eine einwandfreie
Registrierung der Schwingungen gewährleisten zu können.
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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Vorrichtung zu schaffen,
welche eine Registrierung bei jedem Einsatz sofort und einwandfrei ermöglicht,
ohne
die Beleuchtungsstärlie, die Lichtzeigerausdehnung und die Filmgradation immer den
neuen Bedingungen anpassen zu müssen. Sie kennzeichnet sich durch eine derartige
Ausbildung der aufzeichnenden 1 ichtmarke, daß in zur Bewegungsrichtullg der Marke
parallelen und benachbarten Bahnen unterschiedliche Belichtungen des lichtempfindlichen
Registriermaterials resultieren.
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Die Erfindung sei zunächst an einem einfachen Fall erläutert: Es
werde angenommen, daß die Starke in zwei Teile quer zu ihrer Bewegullgsrichtung
aufgeteilt sei. Der eine Teil möge so auf das lichtempfindliche Material einwirken,
daß an den Umkehrpunliten der Schwingung auf der Photoplatte eine über dem Schleier
des Materials liegende Schwärzung hervorgerufen wird. Der andere Teil der Lichtmarke
sei so ausgeleuchtet, daß die von ihm bewirkte Schwärzung noch innerhall> des
Schleiers liegt. Bewegt sich die Alarme nun huber ihre Bahn. so wird der stärker
ausgeleuchtete Teil der Lichtmarke im Gegensatz zu dem schwäcller ausgeleuchteten
am ersten und zweiten Umliehrpunkt der gedämpften Schwingung eine intensive Schwärzung
bewirken. Erst heim dritten und vierten Umkehrpunkt wird sich der zweite Teil der
Marke infolge der akkumulierenden Wirkung der Belichtutlg durch eine Schwärzung
der Photoplatte bemerkbar machen. (Der erste Teil der Marke kantl jetzt in nicht
mehr interessierender Weise seine Spur schwarzen. da nun die Registrierung vom zweiten
Teil der Niarke übernommen wird.) Es ist einzusehen. daß eine weitere nterteilung
der Lichtmarke die Regi strierung weiterer Umkehrpunkte der Schwingung zuläßt.
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Zweckmäßigerweise wird man die Lichtmarke so ausbilden, daß die von
ihr verursachte Belichtung des Photomaterials in stetiger Weise quer zu ihrer Bewegungsrichtung
durch die Verwendung von Blenden geeigneter Formgebung variiert wird. Die zweckmäßigste
Form der Blenden hängt von der Gradation des verwendeten Photomaterials ab. Iin
allgemeinen wird man fordern müssen, daß die Breitenausdehnung der Marke in einem
Bereich (stetig) gegen Null geht.
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Einige Ausführungsformen zweckentsprechender Lichtmarken sind in
der Zeichnung wiedergegeben.
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Es kann jedoch als weitere Möglichkeit zur Realisierung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung auch daran gedacht werden, das reelle Bild eines Spaltes, der mit senkrecht
gegen die Bewegungsrichtung der Marke variierender Intensität ausgeleuchtet ist,
oder
das Bild eines Spaltes mit entsprechend davorgestelltem Verlauffilter (z. B.
Graukeil) als Lichtmarke zur Registrierung zu verwenden. Die Vorrichtung zur Aufzeichnung
der Amplituden von gedämpften Schwingungen mit mittels entsprechender Blenden hergestellten
Lichtmarken hat jedoch den Vorzug der einfacheren Ausführbarkeit.
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In jedem Fall ist jedoch durch die beschriebenen Nlaßnahmen sichergestellt,
daß sich die Umkehrpunkte einer jeden Schwingung deutlich auf der lichtempfindlichen
Schicht markieren.
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PATENTANSRÜCHE: 1. Vorridtung zur photographischen Aufzeidlnung der
Amplituden von gedämpften Schwingungen, vorzugsweise von Torsionsschwingungen, mit
Hilfe eines Lichtzeigers, der sich gemäß den Amplituden der Schwingungen ständig
auf einer Spur, vorzugsweise auf einer Geraden, über das lichtempfindliche Registriermaterial
bewegt, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der aufzeichnenden Lichtmarke,
daß in zur Bewegungsrichtung der Marke parallelen und benachbarten Bahnen unterschiedliche
Belichtungen des lichtempfindlichen Registriermaterials resultieren.