DE1600408A1

DE1600408A1 - Tiefpassfilter fuer Stroemungsmittelsignale

Info

Publication number: DE1600408A1
Application number: DE19641600408
Authority: DE
Inventors: Colston John Ronald
Original assignee: Bowles Engineering Corp
Current assignee: Bowles Engineering Corp
Priority date: 1963-07-05
Filing date: 1964-07-06
Publication date: 1971-12-16
Also published as: GB1078534A; GB1078533A; GB1078531A; DE1600408B2; GB1078532A; US3292648A; CA928223A; DE1698565A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Siefpassfiltex für Strömiangsmittelsignale, mit Strömungemittelwid^rständen und Ströffiungemittelinduktivitäten₉ welches geksnnzeiehaet ist dsiich eine Einlassleitung und eine dazu im Ahstanä angeordnet® Auslassleitung sDveie eine Anzahl von Stsöiaungsinittelkanälen mit verhältnismässig kleiaesi StrSmungsquersohnitt»*di@ ®i©a swiscnen der Einlass- und Auslassleitung erstreofeoa w&a üi® genannten Widerstand® und Induktivität©© bilden«.

Da® erfindissigsgemäsii® Filter

wendung am Ausgang ©lass Fr@qu@nzsaodiilat@Eta®ie@f

meldung B 77 554i äs® Rtltear tot ira nung den Zweck, unerwiigmeht« zueohalteiio '

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Anordiod llation aus»

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Ein AnsfUhrungsbeiepiel des erfindungsgemässen Tiefpassfilters wi»d an Hand der Zeichnung erläutert.

Dag de© Filter 29 bsi 28 «ugefUhrte Signal gelangt vorzugsweise «äiiroh einen Kondensator 50 sum Filter ο Das Pllttr weist eine erste Strömungsmittelduroh führung 31, eiae zweite Strömungsnitteldurchführung 32 parallel zur Sti? ömungemitteld urchf ührung 31 und mehrere verhältnismäßig enge StrömungsmitteIdurchfUhrungen 33 auf, welche sich allgemein senkrecht zu den Durchführungen 31 und 32 eratreckes und diese miteinander verbinden« Die Durchführungen sind ausreichend ang ausgebildet, um als Strömungsmittelinertanzest sowie als Strömungsmittelwideretända zu dienen. Bsi niedrigen Frequenzen ist der Druckabfall in dan Durchführungen 33 ziemlich klein, da die Impedanz der Strömungen!ttelinortanz« bei niedrigen Frequenzen bekanntlich klein ist. Entsprechend ist ist %rasontllchen die ganze Energie mit niedriger Frequsns in des In den Auslaßkanal 28 gegebenen Signalen übar die Kanals 33 mit dom Kanal 32 und dadurch mit einem Aualaßkanai 3% gekopp@lt. Bei den hohen Frequenzen sind jedoch die Kanal© 3^ genügaitel »ng, daß die Impedanz der Inertanzen beträehtli^ti ißt und eis? großer Druckabfall an jedem dieser Kanäle bewirkt wird® so dai dta Signals mit hoKar "Frequenz stark gaschwäclit word®». Es *ris=d ebenfalls bemerkt daß die Kanäle 31 und 32 verjüngt

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sind und in Bereichen endon, welch® etwa ebenso eng s±nu_a. wie die Querbereiche,, d.h , di® Kanäle *33» Diese Ausbildung wird gewählt, um Reflexionen, dar Signale mit hoher Frequenz so gering wie möglich zu machen, wobei im wesentlichen keine Reflexion der Signale mit niedriger Frequenz auftritt, ei© diese Signale fast vollständig durch das Filter treten Ιεδηηβη.

Die A_nordnung mit dam Kondensator $0 und dem Leiterflltss* 2$J bildet ein RLC-Filter, weiches auf eine Frequenz etwas -©Tb»erhalb der gewünschten Arbeite frequenz von ^fO Ha abgestielt ist, beispielsweise auf 60 Hz» Der Kondensator 30 bildet d©ia kapazitiven Bestandteil des Systeme und die Querteile 33 liefern die Widerstands- und Induktivttätsteile. Ein Filter dieser Art ar zeugt einen Anstieg der Xixpedans voa 40 dfe>- Ja D@kad© oberhalb d©r Frequenz, auf welch© das Filter" afeg©« stimmt ist.

Der dsm System durch die Teil® 33 erteilt© Viderstand Βθ·=· stimmt die Ansprechbarkeit des Kreises bei der Frequenz auf walchen er abgestimmt ist. Die Wirkung wird als Grlßo des Dämpfungsfaktors gemessen und Dämpfungsfaktoren v©si 0,3 bis 0,6 haben sich als annehmbar erwiesen. Bei eines Dämpfungsfaktor von O,3 erzeugt der Kreis keine Spitze iss seiner Frequenzkennlinie, sondern fällt gleichmäßig eimer Neigung von kO db j«s D©kad© ab. Bei elttem vosi O₉ 6 treten gewä see Spitzen auf<. Pies erzeugt ©in

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weniger gleichförmiges Ansprechen bei verschiedenen Frequenzen ergibt jedoch eine schärfere Diskontinuität im Ansprechen bei der oberen Grenze des Paßbandeβ.

Länge und Queraehnittsfläche der Elemente 33 bestimmen ihren Widerstand und ihre Inertanz, Sie Querschnittsfläche hat ein« größere Wirkung auf den Strömungswiderstand ale die Länge» so daß, wenn einmal die Werte der. induktanz und der Kapazitanz gewählt sind, wie_aio durch die abgostimmte Frequenz des Filter· bestimmt werden. Länge und QuerS-ehni ttsflache der Elemente 33 so gewählt werden können, daß.sich der nötige Widerstand ergibt, um den gewünschten Dämpfungsfaktor zu erhaltene

In einem BLC-FiItei' kann das induktive Element eine einzige enge und verhältnismäßig lange Durchführung bilden» So würde der Einlaß 28 durch den Kondensator 30 und einen einzigen engen und langen Kanal in den AuslaQkanal 3^ liefern« Es hat sich jedoch herausgeotel.lt, daß der Krois mit Frequenzen gut ober* ha.lb der Frequenz, auf welche das Filter abgestimmt iet_s klingelte Diese Wirkung wird e rf indan gsgeisäß durch Anwendung des dargestellten Loltarf: Iters überwunden*

Die Leiteranordnung bildei ein Schallfilter, welches'die Wellenfront eines Signals währerd dessen übertragung vom Kanal 31 »um Kanal 32 durch die Kai älo 33 wirksam zerlegt _r wenn die Wellenlänge des Signals in Vergleich zur Länge dos Filters

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groß ist, doh._f der Länge der Kanäle 31 und 32, Die Läng« (L) dez* Kanäle ist auf eine "iJerlegungsfrequenz" (f) bezogen, welche unterhalb der niedrigsten Frequenz gewählt ist, bei welcher das Klingeln auftritt, und zwar folgendermaßen;

srr?

und daraus ergibt sich fü:* L .

fc ⁽³⁾

wo ν die Schallgeschwindigkeit im verwendeten Strömungsmittel und TC die Zaitkonetante des Filters ist. Venn, wie im vorliegenden Fall das Strömungsmittel Luft und die "Ζβί-legungsfrequenz" 150 Hz ist, so ist L etwa gleich 16,51 ca (6,5 inches). Es tritt nuc ®±n »ehr geringer Abbau des Signal» unterhalb 150 Hz auf, aber etwa von dieser Frequenz aus beginnt die Amplitude des S.tgnals im Kanal 3k eefenell kleiner zu worden.

Die Anzahl von Elementen 33 baatißicst die Wirksamkeit des Filtere α Wenn der ganze Bgrstoh zwischen d©n ^nd®n der Kanal· 31 und 32 mit nebeneinander angeordneten Elementen 33 angefüllt wäre, würde eine maximale Wirkung erhielt werden, d.h., die Wellenfront würde im wesentlichen vollständig unterbrochen werden« wenn ihr« Frequenz- oberhalb d«r Zerlegungsfrequens läge. Ee hat sich jedoch herausgestellt, daß ausgezeichnet·

BAD ORIGINAL

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Ergol uioso ir.it woniger Quere lementen erzielt worden und der Entwerfer hat auf diesem Üobiet weitgehend freie Wahl in Abhängigkeit vom gewünschten Grad der Schallfilterung·

Ee wird bemerkt,, daß bei bestimmten Beispielen, wo im erforderlichen Wert von db je Dekade nachgegeben werden kann beispielsweise auf 20 db je Dekade, der Kondensator weggelassen werden kann. In einem derartigen Fall wird das RLC-Filter nun' ein einfaches RL-Filter. Die Eigenschaften des sehallfiltere bleiben unverändert und dia Fraquonr, bei welcher eine SignalSchwächung beginnt, kann im wesentlichen eingeteilt worden_c wie boim RLC-Piltei-o Bei einem RL-Filter beruiit. die Schwächung von Signalen als Funktion der Frequenz hauptsächlich auf der Erhöhung des induktiven Strömungswider· staue!*», welcher sich mit. der Frequenz dar Signale erhöht.

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Claims

108 8. Juni 1967

Heue Pate η t a neprüche

ο Tiefpassfilter für Strcimungsmittelsignale mit StrÖmungamittelwiderständen und StrömungsmittelinduktivltHteiii, ge- !£ss£*s©i©haet durch eine Einlassleitung (31) und eine clazu im. Abstand angeordnete Auslassleitung (32) sowie ein© Anzahl von Strömungsiaitt ölkanälen (33) mit verhältnismSsaig kleinem Strömungsqueracihnltt, die sich zwischen der Hialass~ und Auslassleitung erstrecken und die genannte» Widerstände und Induktivitäten bilden.

2ο Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» dass tile Einlassleitung (31) am Eingangsende einen verhältnißciäasig grossen Querschnitt aufweist und sich zum Auslassend® hin auf etwa die Querschnittsflache der Ströraungsmittelkaaäle verjüngt» und dass ferner die Auslassleitung (32) am Msgang einen verhältnismässig grossen Querschnitt aufweist -mwä. sich am Einlassende aur? etwa die Querechnlttsfläche Strömungsniittelkanäle verjüngt ο

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3ο Filter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Strömungsmittelkapazität in Reihe mit der Einlassleitung liegt_o

Filter nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daas die Strömungsmittelkanäle in Län^e und Querschnitt eo bsmesaen sind, dass Signalfrequenzen über 150 Hz durch das Filter stark gedämpft werden*

ο Filter nach Anspruoh ί Bis 3, dadurch gekennzeichnet ₉ dass die Länge (L) der Einlass- und Aualasaleitungen folgendermassen bestimmt ist:

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wo "v" die Geschwindigkeit der Schallwellen in dem verwendeten Strömungemittel und ^Mf" etwa die Frequenz ist, bei welcher das Schaü.filter die in dasselbe gegebenen Signale zu schwächen beg:.nnto

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