DE1406574C - Anordnung fur eine berührungslose Spurlaufmessung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für eine berührungslose Spurlaufmessung der zur Drehachse parallen Auslenkung von Propellerflügeln in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Anstellwinkel, bei der an jedem Flügel eine Kugel als Reflexionsmarke angebracht ist, die einen von einer Lichtquelle ausgesandten.Lichtstrahl beim Vorbeilauf an einem Meßgerät reflektiert, wobei die Lichtenergie des zur Drehachse des Propellers senkrecht verlaufenden Lichtstrahlers im Meßgerät durch einen photoelektrisehen Empfänger in elektrische Energie zu einer Anzeige umgewandelt wird.

Es ist eine Anordnung für eine berührungslose Spurlaufmessung bekanntgeworden, mit der auf photoelektronischem Wege die Auslenkung von Propellcrflügeln bestimmt werden kann. Eine Photoelektronenröhre ist dabei so angeordnet, daß die zu vermessenden Flügel zwei, von einer der Photoelektronenröhre gegenüberliegenden Lichtquelle ausgesandte Peilstrahlen passieren und für kurze Zeit unterbrechen, aus dem Zeitintervall des Flügeldurchgangs läßt sich dann die Auslenkung des Flügels bestimmen. Diese Anordnung ist aber nur verwendbar, wenn natürliches Licht in ausreichendem Maße vorhanden ist, oder sie macht den aufwendigen Aufbau einer künstlichen Lichtquelle auf der dem Meßgerät gegenüberliegenden Seite erforderlich.

Zur Messung von Geschoßgeschwindigkeiten ist es bekanntgeworden, daß die Geschwindigkeitsmessung in bekannter Weise auf eine Zeitmessung mit konstanter Meßstreckc, die von zwei Lichtschranken begrenzt ist, zurückgeführt wird.

Für die Zeitmessung erfolgt von den Lichtschranken eine Impulsgabe, die beispielsweise einen Oszillator freigibt und wieder sperrt, so daß die Zeit, die das Geschoß für das Durchfliegen der Meßstrecke braucht, als eine bestimmte Anzahl ausgesendeter Perioden des Oszillators von einem Zähler bestimmt werden kann. Diese Einrichtung weist jedoch einen aufwendigen Aufbau auf, der durch die Verwendung von zwei photoelektrischen Empfängern, die von je einer den Empfängern gegenüberliegenden Lichtquelle belichtet werden, bedingt ist.

Ferner ist für eine Anordnung zur berührungslosen Spurlaufmcssung der zur Drehachse parallelen Auslenkung von Propellcrflügeln in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Anstellwinkel, bei der die FlUgel beim Vorbeilauf an einem Meßgerät einen zur Zählung verwendeten Lichtstrahl beeinflussen, vorgeschlagen worden, Kugeln als Reflexionsmarken zu verwenden. Der von den Kugeln reflektierte Lichtstrahl überstreicht ein aus abwechselnd lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Streifen bestehendes und in der Flügcl-Durchbiegungsrichtung in seiner Strichzahl veränderliches Meßraster eines Meßgerätes, welches die Lichtimpulse in elektrische Impulse umwandelt und anzeigt. Insbesondere bei starker Sonneneinstrahlung macht sich bei dieser Art der Messung jedoch eine störende Vorbelichtung des Photoempfängers bemerkbar; diese störende Einwirkung hängt von der Größe der zur Meßwertbildung benutzten lichtdurchlässiiien Fläche des Meßrasters ab. Bei der großen Meßfläche der vorgeschlagenen Einrichtung muß deshalb die Optik so eingestellt sein, daß sic gegen eine störende Sonneneinstrahlung,65 geschützt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für eine berührungslose Spurlaufmessung der eingangs genannten Art zu schaffen, die den Einbau der gesamten Anlage auf nur einer Seite des Propellers ermöglicht, wobei die Lage und die Stellung des photoelektrischen Empfängers in bezug auf die Sonneneinstrahlungsrichtung nicht berücksichtigt werden muß, und die mit möglichst großer Genauigkeit und mit sofortiger kontinuierlicher Anzeige arbeitet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Lichtstrahl in an sich bekannter Weise über eine lichtundurchlässige Blende im Meßgerät geführt wird, und daß die Blende mit zwei einen Winkel einschließenden Schlitzen versehen ist, durch die in einem photoelektrischen Empfänger ein erstes und ein zweites elektrisches Signal erzeugt werden, wobei das erste Signal den Beginn und das zweite die Beendigung des Einzählens von Impulsen eines Frequenzgenerators in einen Zähler bewirkt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Fi g. 1 und 2 erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Meßanordnung dieses Ausführungsbeispiels und

Fig. 2 eine zur Durchführung der Messung verwendete Blendenanordnung mit zwei einen Winkel einschließenden Schlitzen.

In F i g. 1 ist einer von drei rotierenden Flügeln 1 eines Propellers dargestellt, die um die Achse 2 eines Flügelantriebs zum Rotieren gebracht werden. Am Ende des Flügels 1 ist eine Reflexionskugel 3 angebracht. Eine solche Kugel 3 besteht etwa aus poliertem Glas und wird mit Aluminium bedampft. Die übrige Stirnfläche des Flügels 1 kann mit mattschwarzem Lack abgedeckt werden. Die Kugel 3 hat einen Durchmesser von einigen Millimetern. Sie befindet sich in der Anstellachse des betreffenden Flügels.

Ein Meßgerät Ια (in der Fig. 1 stark umrandet) besteht aus einer ultraviolettempfindlichen optischen Anordnung, deren wichtigste Teile eine Quecksilberhöchstdrucklampe 4, eine UV-durchlässige Optik 5, eine Blende 6, deren Öffnungsform in F i g. 2 dargestellt ist, ein UV-Filter7 und ein Photoelektronenvervielfacher 8 sind. Das optische System wird auf einer Traverse 8 α, ähnlich einem Meßfernrohr, so montiert, daß die auf der Flügelspitze mit UV-Licht intensiv angeleuchtete Kugel 3 als Leuchtpunkt beim Rotieren des Flügels 1 waagerechte Abbildungslinien auf der Blende 6 entwirft. Die Traverse, die das eigentliche Meßgerät 1 λ trägt, enthält Justierungsmöglichkeiten 8 b zum Ausrichten.

In F i g. 2 ist eine verwendete Blendenanordnung 6 mit zwei, einen Winkel einschließenden Schlitzen 20 dargestellt. Die in dem Gehäuse 18 eingelassene Blende 6 enthält zwei, einen Winkel einschließende Schlitze 20, die hier mit der Spitze nach oben weist. Eine Einstellölfnung 21 dient zur Nulleinstcllung der Blendenanordnung 6.

Die Blende 6 ist so in das Meßgerät la eingebaut, daß die Spitze des durch die Lage der zwei Schlitze 20 gebildeten Winkels nach F i g. 2 nach oben zeigt (es kann aber genauso gut auch die Anordnung so getroffen werden, daß die Spitze nach unten zeigt). Läuft jetzt der Leuchtpunkt über die Blende 6 hinweg, so werden beim Überschreiten der beiden Schlitze 20 nach F i g. 2 zwei Lichtimpulse auf den Photoelektronenverviclfacher 8 geworfen, und zwar ist der zeitliche Abstand der beiden Impulse desto größer, je tiefer der Leuchlfleck auf der Blende 6 entlanglauft. Er ist Null, wenn der Leuchtfleck die Spitze

des durch die Anordnung der zwei Schlitze 20 nach Fig. 2 gebildeten Winkels trifft. Je nach Höhe der umlaufenden Flugspitze ist also der zeitliche Abstand zweier mit Hilfe der nach F i g. 2 ausgestalteten Blende 6 erzeugter Lichtimpulse verschieden. Die im Photoelektronenvervielfachere erzeugten elektrischen Impulse gehen über einen Impedanzwandler 9 auf eine Torsteuerstufe 10, die aus einer bistabilen Kippstufe besteht und die beim ersten Impuls, der beim Überstreichen der Blende 6 durch den Lichtfleck erzeugi wird, eir. Tor 10 α öffnet und beim zweiten Impuls wieder schließt. Während der Zeit, in der das Tor 10 α geöffnet ist, werden Impulse eines Frequenzgenerators 10 c in einen Zähler 11 eingezählt. Die Frequenz ist so gewählt, daß eine genügend genaue Interpolation des abgetasteten Weges, also der zu ermittelnden Auslenkung, erreicht und das Ergebnis in üblichen Einheiten, z. B. mm, ausgewiesen wird. Die in den Zähler 11 eingezählten Impulse sind dann ein Maß für den zeitlichen Abstand der beiden Impulse und damit ein Maß für die Höhe der umlaufenden Flügelspitze.

Die weitere Verarbeitung des Meßergebnisses geht in folgender Weise vor sich:

Um eine gleichzeitige und unabhängige Registrierung der einzelnen Flügel zu erhalten, ist eine Torsteuerung mit dem Tor 15 vorgesehen. Dieses Tor 15 wird von einem synchronisierten Schalter 16 gesteuert (hier dargestellt für drei um jeweils 120° versetzte Flügel), das in Abhängigkeit von dem Vorbeilauf eines Flügels 1 an der Meßanordnung 1 α das dann jeweils in dem Zähler 11 stehende Ergebnis zu den Einzelzählern 13 a, 13 b, 13 c durchschaltet. Nach dieser Weiterleitung wird jeweils der zuletzt bestehende Zählerstand im Zähler 11 wieder gelöscht. In den Sichtanzeigen 13 d, 13 e, 13 / wird das digitale Ergebnis der Einzelzähler 13 a, 13 b, 13 c angezeigt. Diese Sichtanzeigen können so geschaltet sein, daß das Meßergebnis nicht periodisch gelöscht und neu geschrieben wird, sondern stehenbleibt und nur die jeweiligen Änderung gegenüber der vorangegangenen Messung erscheint. Über DA-Wandler 14 a, 14Zj, 14 c geschaltet, wird das Ergebnis der Einzelzähler 13 a, 136, 13 c noch zur Registrierung in die Streifenschreiber 12a, 126, 12c eingegeben.

Die bisher beschriebene Anordnung setzt voraus, daß die Drehzahl der Achse 2, auf der die Flügel 1 montiert sind, nicht schwankt. Sollte diese Voraussetzung nicht zutreffen, so können verschiedene Maßnahmen getroffen werden, um diesen Effekt auszuschalten. So können die Drehzahländerungen des Flügelantriebes durch einen mit dieser Drehzahl in seiner Frequenz sich konform ändernden (synchronisierten) Oszillator hinsichtlich der Meßgenauigkeit und hinsichtlich des Maßstabes eliminiert werden. Es kann auch nach Feststellung der Drehzahlabweichungen vom Drehzahlsollwert ein Korrekturfaktor ermittelt werden, mit dessen Hilfe der Zählerstand des Zählers 11 korrigiert wird. Hierzu können sowohl digitale als auch analoge Methoden verwendet werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung für eine berührungslose Spurlaufmessung der zur Drehachse parallelen Auslenkung von Propellerflügeln in Abhängigkeit von der Drehzahl und dem Anstellwinkel, bei der an jedem Flügel eine Kugel als Rcflexionsmarke angebracht ist, die einen von einer Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahl beim Vorbcilauf an einem Meßgerät reflektiert, wobei die Lichtenergie des zur Drehachse des Propellers senkrecht verlaufenden Lichtstrahles im Meßgerät durch einen photoelektrischen Empfänger in elektrische Energie zu einer Anzeige umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl in an sich bekannter Weise über eine lichtundurchlässige Blende (6) im Meßgerät (1 α) geführt wird, und daß die Blende (6) mit zwei einen Winkel einschließenden Schlitzen (20) versehen ist, durch die in einem photoelektrischen Empfänger (8) ein erstes undein zweites elektrisches Signal erzeugt werden, wobei das erste Signal den Beginn und das zweite die Beendigung des Einzähiens von Impulsen eines Frequenzgenerators (10 c) in einen Zähler (11) bewirkt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehzahländerung der Drehachse (2) des Flügelantriebes gemessen und in Abhängigkeit von diesem Meßwert die Frequenz des Frequenzgenerators (1Oc^-) entsprechend verstellt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehzahländerung der Drehachse (2) des Flügelantriebes gemessen, die Abweichung vom Drehzahlsollweft in bekannter Weise ermittelt wird und diese Abweichung in den Zähler (11) als Korrekturwert derart zugeführt wird, daß je nach Art der Drehzahlabweichung vom Drehzahlsollwert der Zähler (11) um den Betrag des Korrekturwertes vor- oder zurückgestellt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen