DE1548321A1 - Vorrichtung zur Messung von Querschnittsdeformationen der Innenwand zylindrischer Rohre - Google Patents

Vorrichtung zur Messung von Querschnittsdeformationen der Innenwand zylindrischer Rohre

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DE1548321A1 DE19661548321 DE1548321A DE1548321A1 DE 1548321 A1 DE1548321 A1 DE 1548321A1 DE 19661548321 DE19661548321 DE 19661548321 DE 1548321 A DE1548321 A DE 1548321A DE 1548321 A1 DE1548321 A1 DE 1548321A1
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Description

  • Vorrichtung zur Messung von Querschnittsdeformationen der Innenwand zylindrischer Rohre Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Querschnittsdeformationen der Innenwand zylindrischer Rohre, bei denen zumindest die Innenwand aus einem clektrisch lcitenden, insbesonderc einem metallischen Material besteht.
  • Zur Ubertragung elektromagnetischer Energie im Bereich sehr kurzer elektromagnetischer Wallon werden häufig Hohlleiter kreisrunden Querschnitts verwendet. Für die einwandfreie Funktion ist es dabei unter anderem wesentlich, da# derartige Hohlleiter eine möglichst @ gleichmä#ige Querschnittskontur haben, da an Stellen, an denen der Querschnitt inhomogen ist, störende Wellentypen insbesondere in solchen Hohlleitern angeregt crerden können, in denen mehr als ein Wellentyp existenzfähig:Es tritt daher die Aufgabe auf, die Abweichung der Querschnittskortur vom Sollwert entlang der Innenfläche eines Rohres einwandfrei zu messen. Mit. mechanischen Me#einrichtungen lä#t sich eine derartige Messung praktisch nur sehr schwer durchführen, da die Meßobjekte mehrere Meter lang sein können. Für die Hohlleitertechnik ist es jedoch wichtig, die Deformation des Querschnitts als Funktion der Lange zu kennen, weil man die Längsausdehnung einer Störung zur Beurteilung der elektrischen Ubertragungsgüte in Beziehung zur Wellenlänge bzr. zur sogenannten Schwebungswellenlänge zu bringen hat. Ferner muß man zur Beurteilung der in solchen Hohlleitern, in denen mehrere Wellentypen existenzfähig sind, oder zur Beurteilung der Polarisationskopplung in Hohlleitern, die mit zwei Polarisationen betrieben werden, die Form bzw. die Symmetrieklasse der Deformation des Innenquerschnitts kennen. Darüberhinaus ist ein einfach und sicher arbeitendes Meßverfahren zur Bestimmung von Guerschnittsdeformationen innerhalb eines Rohre" auch ganz allgemein dort Von technischem Interesse, wo es darauf ankommt, Rohre mit möglichst hoher Präzision der Innenabmessungen herzustellen.
  • Durch die schweizerische Patentschrift 235 060 ist bereits ein Verfahren zur Ermittlung der Lage und der Größe von Maßabweichungen an langgestreckten Prüflingen bekannt geworden, bei den der Prüfling relativ zu einer Abtastvorrichtung verschoben wird.
  • @ Den Zeitplatten eines Kathodenstrahloszillographen wird dabei eine von einen @ durch die Relativbewegung der Abtastvorrichtung und des Prüflings gesteuerten Potentiometer geliefertc Gleichspannung und den Mcßplatten die von der Abtastvorrichtung beeinflu#te Brückenspannung einer Wechselstrombrückc zugeführt. Dic Abtastung selbst erfolgt auf mechanischen Wege, so daß Querschnittsdeformationen jes7eils nur entlang ciner Mantellinic des Prüflings erfaßt werden können. Um Querschnittsdeformationen entlang dem ganzen Umfang des Prüflings auszumessen, miuß die Messung häufig wiederholt werden, so daß dieses Verfah ren verhältnismäßig langwierig ist. Darüberhinaus gestattet es die Abtastung auf mechanischen Wege nicht, die für hohe Genauigkcitnanforder-ungen des Prüflings erforderlichen Meßgenauigkciten zu erreichen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorstehend geschilderten Schwierigkeiten in verhältnismäßig einfacher Weise zu begegnen und Querschnittsdeformationen an der Innenwand zylindrischer Rohre auch dann einer Messung zuganglich zu. machen, wenn diese Querschnittsdeformationen außerordentlich klein gegenüber dem Innendurchmesser des zu messenden Rohres sind.
  • Ausgehend von einer Vorrichtung zur Messung von Querschnittsder Innenwand deformationen/zylindrischer Rohre, bei denen zumindest die Innenwand aus einem elektrisch leitenden, insbesondere einen metallischen Material besteht, wird diese Aufgabe gemä# der Erfindung dadurch gelöst, daß an einer von einem Motor getricbenen Welle mit der Drehzahl f eine kapazitive Meßelektrode befestigt ist, die auf einer senkrecht zur Rohrachse liegenden Kreisbahn umlauft, deren Durchmesser geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Rohres ist, und daß die Mcßeiektrodc mit einer Kapazitatsmeßeinrichtung verbunden ist, die mit der Me#frequenz fo gespeist wird und an die ein auf die e Frequenzen fo~nfm(n = 1,2, 3...) abstimmbarer frequcnzselektiver Empfänger anschlie#bar ist.
  • Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Verbindung der Me#elektrodo mit der Kapazitätsmeßeinrichtung über eine kapazitive Drehkupplung erfolgt.
  • Es ist vreiterhin daran gedacht, daß die kapazitive Drchkupplung in Form von ineinander gesetzten parallel angeordneten Scheiben ausgebildet ist, die wechselweise an einer gemeinsamen Verbindung liegen, oder daß mehrere Meßelektroden in gleichen Winkelabständen vorgesehen sind.
  • Weiterhin ist es günstig, wenn die kapazitive Me#elektrode aus einer Reihe feststehender, entlang der Umfangslinic eines Kreises angeordneter einzelner Elektroden besteht, die vorzugsweise um gleiclle Winkelabstande in der Umfangsrichtung des Kreises gegeneinander versetzt sind und die durch einen von der Motorv : elle getriebenen rotierenden Schalter abtastbar sind.
  • Bei einem Verfahren zur Messung von Querschnittsdcformationen zylindrischer Rohre, bei denen zumindest die Innenwand aus einem elektrisch leitenden, insbesondere einem metallischen Material besteht, lassen sich unter Verwendung einer Vorrichtung der vorbezeichneten Art in einfacher Weise Querschnittsdeformationen der Innenwand in Abhängigkeit von der Lange des zu messenden Rohres feststellen, wenn die Vorrichtung mittels eines Zugseiles im Innenraum des zylindrischen Hohlraumes verschoben wird, wenn der Wechselspannungsgenerntor und der frequenzselektive Empfänger au#erhalb des zylindrischen Hohlraumes angeordnet und mittels Leitungen mit den entsprechenden Anschlüssen der Meßvorrichtung verbunden sind, und wenn die Stellen der Querschnittsdeformationen mit Hilfe eines an den frcquenzselektiven Empfänger angeschlossenen Drehwinkelanzeigers bestimmt werden.
  • Nachstehend tvird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Die Fig. ! zeigt das zu messende Rohr 1, in dessen Innenraum ein Motor 2 eingebracht ist. An der Motorwelle 3 ist eine kapazitive Meßelektrode 4 angebracht, die gegenüber der Motorwelle isoliert ist. Die Meßelektrode 4 läuft bei der. Drehbewegung des Motors 2 auf einer senkrecht zur Längsachse des Rohres 1 liegenden Kreisbahn. Der Abstand der Mcßelektrodc 4 von der Innenrand des Rohres 1 ist so gewählt, daß der Durchmesser der von der Meßelektrode beschriebenen Kreisbahn geringfügig kleiner als der Durchmesser des zu messerden zylindrischen Rohren 1 ist. Die Kapazität der Me#elektrode gegenüber der Rohrwand ist mit Cx bezeichnet. Ferner ist an der Motorwellc ein aln kapazitive Drehkupplung wirkender Kondensator Cl vorgesehen, dessen eine Elektrode unmittelbar mit der Motorwellc 3 verbundenist und dessen andere Elektrode an eine Zuführungsleitung 5 angeschlossen ist, die mit einem Wechselspannungsgcncrator in Verbindung steht, der eine Wechselspannung Uo der Frequenz fo abgibt. An der Motorwelle liegt ferner eine Abtastsonde 7, die über eine Leitung 8 mit einen froquenzselektiven Empfanger in Verbindung steht, den die Spannung U() zugeführt wird.
  • Die clektrische Wirkungsweise sei in einzelnen noch anhand der Fig. 2 erläutert. In der Zeichnung ist mit 10 die underformierte Kreiskontur (ausgezogene Linic) und mit 11 die deformierte Kreiskontur (gestrichelte Linic) bezeichnet. (Die Deformierung der Kreiskontur 11 ist zur besseren Übersicht stark übertrieben gezeichnet.) Die an der Motorwelle 3 befestigte kapazitive Me#-elektrode 4 wird vom Motor beispielsweise im Sinne des Pfeiles 12 gedreht. Zweckmäßig hat die Meßelektrode 4 die Fora einer zylindrisch gewölbten Platte, voie dies in der Fig. 2 schematisch angedeutet ist. Der Abstand der Meßelektrode 4 von der deformicrton Kreiskontur 11 ist mit d (#) bezeichnet. Wenn dic Hotorwcllc mit der Frequenz fm rotiert, enthält die Spannung U(#) die Spektrallinien fo ~ fm, fo ~ 2fm, --- usw., aus deren relativen Amplituden die deformierte Kontur mit Hilfe einer Fourierentwicklung nach dem Winkel ç rekonstruiert werden kann.
  • Bei der mathematischen Behandlung dieses Problems geht man zweckmäßig davon aus, den Abstand d(#0 der Sonde 4 von der Innenwand des Rohres in eine Fourierreihe gemäß Gleichung (1) zu entwickeln. do = mittlerer Sondenabstand dn = relative Deformation der Symmetriezahl n #no = Anfangswinkel der Deformation mit der Symmetriezahl n.
  • Die Me#spannung U(#) hängt mit der Sondenkapazität Cx über dic Gleichung Cl U(#) = Uo (2) C1+Cx zusammen, die für kleine Ankopplung C1«Cx in Cl U(#) = Uo (2a) Cx übergeht. Da. C proportional 1/d (y) ist, wird die Meßspannung U(#) = k # d(#) (3) direkt proportional zum Abstand (k = Proportionalitätsfaktor).
  • Die Höhe der Spektrallinie fo ~ nfm ist mithin ein Ma# für dic Deformation d. Zur Anpassung der Meßvorrichtung an unterschiedliche Rohrdurchmesser ist es zweckmäßig, wenn die Lange der Meßelektrode 4 in radialer Richtung veränderbar ist.
  • Die Fig. 3 zeigt das clektrische Ersatzschaltbild der geiamten Meßvorrichtung. Der Wechselspannungsgenerator U gibt eine Frequenz f ab. Diese Wechselspannung vrird über die Leitung 5 dem Koppelkondensator 0 zugeführt, der der kapazitiven Drehkupplung C1 (vergleiche Fig. 1) entspricht. Im Querzweig der Schaltung folgt der Kondensator Cx, dessen Kapazität durch die Kapazität der kapazitiven Me#sonde 4 gegenüber der Innenwand des Hohlrohres bestimmt wird. filer die Leitung 8 wird die Meßspannung dem frequenzselektiven Empfanger 14 zugeführt, an dersen Ausgang die Meßspannung U (ç) abnehmbar ist.
  • Eine Fourieranalyse ist nicht notig, wenn ein Meßempfanger auf die zu erwartende Reihe der Linien fo ~ nfm abgestimmt wird.
  • Man kann umgekehrt auch eine Reihe fest abgestimmter Kreise vorsehen und die Motorfrequenz fm durch Abschalten des Motos allmählich auf Null abnehmen lassen. Dabei wird jeder Resonanzkreis fo ~ nfm einmal überstrichen und ein zu dn proportionaler Ausschlag erzeugt.'Einer dieser fest abgestimmten Kreise ist im Blockschaltbild der Fig. 3 symbolisch durch den Serienresonanzkreis 15 angedeutet.
  • Zur Messung zylindrischer Hohlräumc (vergleiche Fig. 1) ist es günstig, den Motor mit einer Zugstange oder einem Zugseil 17 zu versehen, mit dessen Hilfe der Motor durch längere Rohre hindurchgezogen werden kann. Dic gesamten übrigen Meßanordnungen sind dabei außerhalb des Rohres und sind lediglich mit Hilfe von Leitungen mit der Meßanordnung verbunden. So ist beispielsweise ein Drehmelder bekannter Bauart als Motor und als s Drehwinkelübertrager brauchbar. Verbindet man diesen mit einen Drehwinkelanzeiger außerhalb des Rohres, so kann man eine Deformation nach den Koordinaten z und g z = laufende Koordinate in Richtung der Rohrachse) genau lokalisieren und auch den Anfangswinkel #no festlegen.
  • Die in der Fig. 1 gezeigte Meßanordnung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Koppelkapazität C1 wesentlich kleiner als die Kapazität Cx der Meßelektrode ist. Wenn die Koppelkapazität grö#er als die Sondenkapazitat ist, dann kann die Sondenkapazität Cx auch mit einer Meßbrücke ermittelt werden. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist schematisch in der Fig. 4 gezeigt.
  • Ein Drehmelder DrII bekannter Bauart, der in den zu messenden Rohr 1 mit Hilfe einer bevreglichem Gliederschubstange 17 17 ; eführt wird, trägt auf seiner Achse eine kapazitiv wirkende Sonde 4, deren Kapazität gegenüber der Innenwand des Rohres mit CX bezeichnet ist. Die Sonde 4 wird über einen rotierenden Koppelkondensator 20'durch den Drehmelder DrII und durch die Schubstange 17 hindurch mit einer Kapazitätsmeßbrücke MB verbunden. Der Gegenpol wird über das Rohr 1 zur Meßbrücke gefuhrt. An die zur Meßbrücke MB führende Leitung ist ferner eine Stellungsanzeigc ST elektrisch angekoppelt, die aus einem weiteren Drehmelder DrI besteht, der einerseits von einem Synchronmotor M getrieben wird und an dessen Ausgangswelle ein Phasenschalter PS angekoppelt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel waren die folgenden Verhäj tnisse gegeben. Die Rotationsfrequenz der Meßsonde beträgt fm = 40 Hz. Die Signalspannung n der die Meßbrücke MB gespeist wird, hat eine Frequenz fo = 800 Hz.
  • Die zu messende Kapazität Cx zwischen Sonde 4 und Rohrinnenwand ist umgekehrt proportional zum Abstand d(#) Der achsiale Vorschub der Sonde ist vernachlässigbar klein gegenüber der Rotationsgeschwindigkeit gevrählt. Deshalb ist die Querschnittskontur durch eine Fourierentwicklung des Abstandes d für eine bestimmte Achsenstellung bestimmt (t = Zeit). do und LO ist der mittlere Abstand der Sonde von der Wand. d sind die Entwicklungskoeffizienten des Phasenwinkels der sich mit der n-fachen Rotationsfrequenz periodisch wiederholt. #n charakterisiert die Lage der Deformationsstörung (z.B. bedeutet n = 2 eine elliptische Deformation). Es vird der mittlere Abstand #o gro# gegen die verschiedenen dn gewählt, so da# fü C der Ausdruck K geschrieben werden kann, wobei K' = eine Gerätekonstante #o ist.
  • Im einzelnen ist die Meßbrücke MB nochmals in der Fig.5 dargestellt. Von der Meßbrücke wird eine Kapazität C'gemessen, die sich gemaß der Fig. 6 aus der Parallelschaltung einer Zuleitungskapazität @ungskapazität CKab (im ausgeführten Beispiel ist CKab = 33 pF) und einer Koppelkapazität CKo (CKo # 150pF), der die zu messende Kapazität Cx in Serie geschaltet ist, zusammensetzt. Die Kapazitätsmeßbrücko gemäß der Fig. 5 besteht in. bekannter Weise aus den Induktivitaten L1 und L2 und dem Kapazitätsnormal CN, mit dem die zu messende Kapazität cl verge wird. Der Wechselstromgenerator Uo mit dem Innenwiderstand Ri liegt an der einen Diagonale der Meßbrücke, an der anderen Diagonale der Me#brücke lä#t sich die Ausgangsspannung UA abnehmen.
  • Der Einfluß der Meßbrücke auf die Signalspannung U, an Ausgang, bei einer Prinärspannung U am Eingang der Schaltung x/ird durch den vereinfacht dargestellten teilweisen Brückenabgleich gezeigt.
  • Die Signalspannung U. ergibt sich dabei zu : Für den Teilabgleich ergibt sich (L1Cn = L2CKab) : dn Die Ausgangsspannung UA ist den Fourierkomponenten propordn tional. Für die Voraussetzung «1 ist der Modulationsgrad #o des Empfangssignals sehr klein. Es wird deshalb ein Teil der nichtmodulierten Spannung UoQ in der Brücke kompensiert und somit der Modulationsgrad in ein günstigeren Verhältnis gebracht. In einzelnen ist dies noch anhand der Fig. 7 und 8 dargestellt. Die Fig.7 zeigt dabei die Spannung vor der Meßbrücke, die Fig. O zeigt die Spannung nach der Meßbrücke.
  • Für die spalter noch gezeigten verschiedenen Ausführungsformen rotierender Meßsonden für Rohre mit 70 mm Durchmesser, dic bevorzugt zur Übertragung elektromagnetischer Energie in Forn der H-Uelle verwendet werden, ist ein mittlerer Abstand der Sonde von dO = 1 mm gewählt worden. Der Durchmesscr der leicht konisch verlaufenden Hohlleiter schwankt zwischen 69,9 und 70, 05 mm. Diese Durchmesserstörung wirkt sich nicht auf die Bestimmung periodischer Umfangsstörungen, sondern nur auf dn die Grö#e der Trägerfrequenz aus, s@lange die Forderung «1 #o erfüllt ist. Andererseits ist dic Vergrößerung der ragerspannung nicht ohne Auswirkung bei einer nichtlincarcn Verstärkung des Signals Ua, was in einzelnen noch anhand, der Fig. 9 erläutert wird. Die vom S nder S kommende Trägerspannung der Frequenz fÓ darf demnach über den ganzen Meßbereich, d. h. über die zu messende Lange des Rohres, nicht so gro# werden, daß der Verstärker V1 übersteuert wird. Dem Verstärker V1 wird das Signal zugeführt. Dementsprechend mu# seine Bandbreite b sein. Bis zu n interessieren die Störungen. Daraus folgt : b = 8 fm:- 320 Hz.
  • Das zu übertragende Band ist somit : fo - b/2 bis fo+b/2 (640-960 Hz). Nach der Verstärkung wird das Signal in Gleichrichter Gl1 gleichgerichtet. Die verbleibenden Modulationsspannungen werden mit einer. Bandfilter BP (Terzsieb) getrennt, im Gleichrichter G12 gleichgerichtet und einen schreibenden Registriergerat Sch zugeführt. Der Gleichstrommittelwert entspricht dabei der Störungsgröße dn. Ein Teil des Signals wird nach der Gleichrichtung in Gl2 einem Verstärker V2 mit Amplitudenbegrenzung zugeführt. Es entstehen Rechteckimpulse mit der Folgefrequenz nfm. Das Tastverhältnis ist 1:1. In einem Phasenschalter, der mit der Ab astsonde 4 im Rohr1/sychron läuft (Drehmelderprinzip), wird eine Pulsdauermodulation erreicht.
  • Der Gleichstromanteil dieser modulierten Rechteckimpulse ist ein Btaß ftir die Winkelstellung der Störung im Hohlleiter (z.B. in Hohlleiterquerschnitt schräg liegende Ellipse). Die Modulation beruht im vorliegenden Beispiel auf einer mechanischen Schaltung des Rechteckimpulses. Es wird hier das Signal über einen Zwei-, Drei-oder Viersegmentschalter geführt. Die sogenannte Nullage kannaufdieHauptrichtungspolari.'ationder Störung in zu messenden Rohr eingestellt 7erden.
  • In den Fig. 10, 11 und 12 sind verschiedene Ausführungsfornen rotierender Me#sonden dargestellt. Im einzelnen ist die Einsonden-, sowie Zwei-und Drei-Sondenanordnung gezeigt. Die Einsondenausführung (Fig. 10) registriert sämtiche Störungen des Rohres, deren Umfangsperiodizität nicht zu gro# ist (d.h.
  • Periodenausdehnung grö#er als Sondenabmessung). Die Ausführung mit drei Sonden (Fig. 11,12) sind Spezialme#sonden für besonders kleine Störungen durch zwei- oder dreizählige Unsymmetrien. Die Heßgenauigkeit hängt von der wirksamen Kapazitätsänderung ab, die um so größer ist, je größer die jecilige Sondenfläche bzw. je kleiner der Wandabstand ist. Für einen relativ geringen Wandabstand ist der gegenseitige Kopplungseinfluß verschiedenperiodischer Wandstörungen groß. Man kann durch spezielle Formgebung der Sonden also nicht nur dic Empfindlichkeit steigern, sondern auch die gegenseitige Beeinflußbarkeit steuern und unwirksam machen. Im A sführungsbeispiel ist es gelungen, in einen Rohr mit 70 mm Innendurchmesser elliptische oder dreizählige Deformationen bis zu 1 µm zu messen.
  • Bei solch geringen Störungen gelingt es dann jedoch nicht die Phasenlage zu bestirmen. Hier muß die mit einer sogenannten statischen Messung vorgenomen werden (d. ll. ohne Rotation der Me#sonde), wobei die Winkelabhängigkeit der Störung am Vergleichsdrehmelder abgelesen werden kann.
  • Die Fig. 13 zeigt die Ausführungsform eines Drehkoppelkondensators, der aus einzelnen Scheiben besteht und der in der Fig. 4 mit der Bezugsziffer 20' bezeichnet ist. hierzu sind einzelne parallel angeordnete Scheiben wechselweise an eine gemeinsame Verbindung angeschlossen. Die in Ruhe bleibenden Scheiben 20 sind über die elektrisch leitende Verbindung 21 mit den die Signalspannung führenden Kabol 22 verbunden, das die Signalspannung der Meßbrücke zuführt. Der bewegliche Teil der kapazitiven Drehkupplung, deren Kapazität im vorhergehenden mit Cko bezeichnet ist, wird von den Scheiben 23 gebildet, die auf einen rohrförmigen Ansatz 24 der kapazitiven Me#sonde Cx befestigt sind und die somit unmittelbar die von der Me#sonde C ermittelten Werte auf die Meßanordnung übertragen.
  • Die Fig. 4 zeigt einen Phasenschalter, der in Blockschaltbild der Fig. 4 mit PS bezeichnet ist e Der Phasenschalter ist dabei fest mit dem Drehmelder DrI verbunden und die Abtastschaltcr 25 werden vc-n teilweise aus leitenden und teilweise aus nichtleitendem Material bestehenden Scheiben gebildet. Die Schaltung der Phasenschalter erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel auf mechanische Weise, jedoch ist der Ersatz der mechanischen Schalter durch elektrische Schalter ohne weiteres möglich.
  • Die Eichung der Störungsamplituden dn kann auf statischem bzw. dynamischem Wege ausgeführt werden. Die statische Eichung erreicht man durch schrittweise Kapazitätsbestimmung mit Hilfe der Meßbrücke und errechnet sich damit den Sondenabstand in Abhängigkeit des Drehwinkols aus. Diese Eichung ist relativ zeitraubend und dient nur der Überprüfung der dynamischen Eichung. Hierzu wird die rotierende Meßsonde in einen Probekörper eingeführt, der am Ende des zu messenden Hohlleiters angebracht ist und der eine vorgegebene Deformationsstörung aufweist. Auf dem @ Registriergerät werden dann die Eichmarken eingetragen. In ähnlicher Weise wird die Phasenlage der Störung geeicht. Hier kann man durch Verdrehen des Probekörpers s die 0°- bis 180°-Lagen bestimmen. Die Fig. 15a bia e zeigen einige mit einer rotierenden Meßsonde für Rohre mit 70 mm Innendurchmesser aufgenommene Kurven (Rohrlänge Die Kurve der Burchmesseranderungen zeigen einen konusförmigen Verlauf in einem Spezialfall. Die elliptischen und dreizähligen Störungen sind jeweils mit einer Phasenkurvc versehen.
  • Anstelle einer umlaufenden Meßelektrode ist noch eine Reihe feststehender Elektroden denkbar, die mit einem umlaufenden Schalter abgegriffen werden.
  • Die Vorteile der erfindungsgemä#en Anordnung sind insbesondere in folgendem zu sehen. Die Meßgeschwindigkeit ist außerordentlich hoch und die Ausvwertungsarbeit auf ein geringes ma# reduziert. Es ist möglich, in einen Meßempfänger mit fest abgestimmten Kreisen die Deformationsparameter d simultan anzuzeigen, wodurch eine rechnerische Analyse entfLillt.
  • Der Analysator liefert unmittelbar die z. B. in der Theorie der Modenumwandlung bei Hohlrohrwellen grundlegenden Parameter dn.
  • Die Amplituden der Störmoden Hmn sind nämlich diesen Größen proportional.
  • Da der Drehmelder kleineren Durchmesser als das Rohr hat, tritt eine Größe d1 auf, die keiner Deformation des Rohres entspricht, sondern nur von der exzentrischen Lage des Me#gerätes herrührt. Jeder Parameter dn wird @lektiv angezeigt, daher beeinflußt die exzentrische Lage das Ergebnis f@ die Symmetriczahlen n>1 nicht.
  • G Patentansprüche 15 Figuren

Claims (6)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Vorrichtung zur Messung von Querschnittsdcformationen der dite Innenwand zylindrischer Rohre, bei denen zumindest st die Innenwand aus einem elektrisch leitenden, insbesondere einen metallischen Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß an einer von einen Motor getriebenen Telle mit der Drehzahl fll eine kapazitive Meßelektrode (4) befestigt ist, die auf einer senkrecht zur Rohrachse liegenden Kreisbahn umlauft, deren Durchmesser geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Rohres (1) ist, und daß die Mcßelektrode4J mit einer Kapazitätsmeßeinrichtung verbunden ist, die mit der Me#frequenz fo gespeist wird und and die ein auf die Frequenzen fo~nfm (n @ 1,2, 3...) abstimmbarer frequenzselektiver Empfänger (14) anschlie#bar ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Ansprucli 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Meßelektrode mit der Kapazit tsme#einrichtung über eine kapazitive Drehkupplung (C1;20') erfolgt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Drehkupplung in Form von ineinander gesetzten, parallel angeordneten @cheiben (20, 23) ausgebildet ist, die wechselweise an einer gemeinsamen Verbindung (21', 24) liegen.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Heßelektroden in gleichen Winkelabständen vorgesehen sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Meßelektrode aus einer Reihe feststehender, entlang der Umfangslinie eines Kreises angeordneter einzelner Elektroden besteht, die vorzugsweise um gleiche Winkelabstade in der Unfangsrichtung des Kreises gegeneinander versetzt sind und die durch einen von der Motorwellc getriebenen rotierenden Schalter abtastbar sind.
  6. 6. Verfahren zur Messung von Querschnittsdeformationen zylindrischer Rohre, bei denen zumindest die Innennvand aus einem elektrisch leitenden, insbesondere einem metallischen Material besteht, unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mittels eines Zugseiles oder dergleichen (17) im Innenraum des zylindrischen Hohlraumes verschoben vrird, daß der Wechselspannungsgenerator (S) und der frequenzselektive Empfänger (14) au#erhalb des zylindrischen Hohlraumes angeordnet und mittels Leitungen mit den entsprechenden nsclllüssen der Meßvorrichtung verbunden sind, und daß die Stellen der Querschnittsdeformationen mit Hilfe eines an den frequenzselektiven Empfänger angeschlossenen Drehwinkelanzeigers (DrI) bestimmt lverden.
DE19661548321 1966-11-23 1966-11-23 Vorrichtung zur Messung von Querschnittsdeformationen der Innenwand zylindrischer Rohre Expired DE1548321C3 (de)

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