DE1925397U - Kombiniertes schwingungsmessgeraet. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht eich auf Meßverfahren und Sfeßgeräte zur Umwandlung mechanieoher Schwingungen in elektrische Signale.

Ee macht erfahrungsgeaäß keine Schwierigkeiten, ait den auf dem Markt befindlichen Schwingung*gießgeräten ohne Festpunkt Schwingbeachleunignngen, Schwinggesohwindigkeitea oder Sehwingwege ait auereichender Genauigkeit »u nessen, sofern die zu messende» Schwingungen nur in eines enges Frequenzbereich liegen*

Wenn sieh hingegen die zu messenden Schwingungen über einen breiten Frequenzbereich erstrecken, so kiinnen beispielsweise aeben hochfrequenten Besohleunigungaepitzen niederfrequente Sohwingbesohleunigungen von nur geringer Amplitude auftreten» die jedoch einer groSen Schwingwegamplltude entsprechen kennen.

Bein heutigen Stand der Technik ist «an in solch einem Falle z.B. gezwungen, ein SohwingbeschleunigengsaeSgerllt «u verwenden, welches durch die auftretenden Spitzenwerte der Schwingbeschleunigung weder zerstört ncch übersteuert wird. Bin derartiges SchwingungseeSgerät ist wegen seines beschränkten Dynaaikbereiehes nicht in der Lage, die genannten für den Sohwingweg bedeutsamen Schwingbesohleunigungswerte niedriger frequenz und kleiner Amplitude verzerrungsara au aessen. ,

Heben den beschränkten Üynaaik&ereioh der bisher bekannten aeohanisohen SohwinguageaeSgeräte ist gelegentlich auoh der begrenzte Frequenzbereich Ursache für eine »eraerrte Siedergab· der tu «essenden Schwingung. Sin federgefesselter Kreisel ist beispielsweise nur in dem Frequenzbereich awiechen C Hx und seiner 0,1 - fachen Eigenfrequenz in der Lage, rotatorieohe Sohwinggeschwindigkeiten verserrungsara zu »essen·

Die Aufgabe, den Dynamikbereioh und/oder den Frequenzbereich eines Schwingungstneßgarätes zu erweitern, wird erfindungageaäB dadurch gelöst, dad auf der seismischen Masse 5 eines weg« oder geechwindigkeitsfSlhlenden tiefabgestiaaten Grundgerfttes 1, in dessen Puöpunict 5 die zu aessende Schwingung eingeleitet wird, ein weg· oder geschwindigkeitsfUhlendes zweites Sohwingung&fitedgerKt 2 hoher Empfindlichkeit befestigt ist, und

defl die von beiden SchwingungeaeSgerätan gelieferten Auegangssignale, gegebenenfalls naoh Umwandlung in die gleiche «eohanische QrUSe₁, addiert werden·

Dabei kann das GrundgerSt 1 alt elastische Aufhängung des sehr viel empfindlicheren Schwingungeaoöuaformers 2 aufgefaßt «erden. Wäre dieee elastische Aufhängung nur eine noraale Federung» eo würde «war auch die Übersteuerung des empfindlionen SohwingungeaeSunforoere 2 vermieden, ve würden aber wesentliche Frequen»anteil· für da« MeJergebnis verlorengehen.

Bei der erfindungsgea&Sen Lösung hingegen werden die von der is Grundgerät 1 enthaltenen Federung aufgenommenen Anteile der zu messenden Schwingung voll erfaßt.

Bei einer anderen Betrachtungsweise der erfindungegera&ßen Lösung kann stan das Orundgerät 1 als einen tief abgestimmten seismischen Schwingwegoeßuaforaer auffassen, der bekenntlich i» Idealfalle eine ruhende seismische Masse hat, in Wirklichkeit aber nur oberhalb seiner 10-fachen Eigenfrequenz in άύτ Lage ist, verxerrungsar» au aeesen. Alle Schwingbe- «eguagen seiner seieaieehen Masse bei Frequenaen unterhalb der genannten Grenze verfälschen das Meseergebnia. Bei ά,^τ erfindungegeotöen Anordnung eines sweiten Schwitigungemeßusforeers 2 auf der seismischen Kasse dee Qrundgerfttes 1 wird diese fälschende Bewegung der seismischen Masse aeöteohnisoh erfaßt und kompensiert»

Abb. 1 aeigt den grundsätaliohen Aufbau der mechanischen feile eines für die Messung traaslatoriecher Schwingungen ausgelegten koabiniorton Schwingunfcneügerätes. *

Abb. 2 seigt den grundsÄtaliohen Aufbau der meohanisohen felle eines für die Beseung rotatorisoher Schwingungen ausgelegte» SohwingungsaeSgerätes, wie es beispielsweise zur Messung Avt Drehsohwingungen von Fahrzeugen verwendet werden kann.

In Abb. 1 bezeichnet 1 das Oea&use des Grundgerätea, in dessen Fußpunkt 3 die au »essende Schwingung eingeleitet wird, Durch geeignete Bemessung der wirksanen seisaisohen Sasse wn& der feder 6 des Orundgerätes ι wird seine Eigenfrequenz so festgelegt* daß sie niedriger ist als alle Frequenzanteile der eingeleitetes Schwingung» welchen große Besehleunigungswerte entsprechen.

Die duroh den Schwingungsdämpfer 7 bedampfte seismische Masse, die aue der Masse 5 und des damit starr verbundenen Gehäuse 2 des »weiten Schwingungsmeßgerätee hoher Empfindlichkeit besteht, ist folglieh gegen die Spitzenwerte der Schwingbesohltunigung» welche eine Übersteuerung des «weiten Sohwingungsaeageriltes t *ur Folge heben könnten, abgeschirmt.

Wenn da« Gehäuse 2 des «weiten SchwingungsmeßgerStea genügend Hasse hat» kann auf eine Zusatzmaeae 5 verzichtet werden·

Je nach der vorliegenden Meäaufgabe ist 4aa:empfindliche zweite Schwingungemeßgerät 2 durch geeignet« Bemessung seiner seismischen Masse 8, seiner Feder 9 und seines Dämpfer« 10 so ausgelegt» daß es für die auf seinen Fußpunkt 4 einwirkenden Schwingungen als SohwingbesohleunigungameSumformer oder als Sohwinggeschwlndigkeit8*e£umfor»er wirkt·

Zn beiden Fällen ist ee aöglich, durch geeignete elektronische Umformer aus den Ausgangsaignel des empfindlichen Schwingungsmeßgerätes 2 Signale zu gewinnen, die dem Sobwlngweg, der Sohwinggeschwindlgkeit oder der Sohwingbeschleunigung des Fußpunktes 4 entsprechen.

Der so gesessene Wert dee Schwingwe^es, der Sehwinggeschwindlgkeit oder der Schwingbeeohleunigung des Fuöpunktee 4 unterscheidet sich von dem zu messenden entsprechenden Wert, der in den Fußpunkt 5 eingeleitet wird, um4den im Orundgerät 1 auftretenden laMivwert, welcher unmittelbar oder mittelbar gemessen wird. lurch additive Zusssueenfaseung der in äen Geräten 1 und 2 gemessenen Schwingwege, Scheinegeschwindigkeiten oder Sohwingbesohleunigungen werden die entepreohenden in den FuOpunkt 5 eingeleiteten Gröäen in ihrer Gesaatheit geaeeeen.

Senkt »an sioh in Abb* 1 die Massen duroh Sohwungsobeiben ereetst» und die Federn und Dämpfer so ausgebildet, daj aie zur übertragung rotatoriscber Bewegungen geeignet sind, so erhält man tin kombiniertes Schwingunßeaeögerät ohne Festpunkt, das xur Messung der Srehechwingungen von rotierenden Teilen geeignet ist·

Xn Abb. 2 besoiohnet 11 das Gehäuse des Grundgerätes, in dessen FuBpunkt 12 die su aeosende Drehechwingung eingeleitet wird« Der aelemieche Teil des Qrundgerätöe besteht aus einer Om die Drehachse 1J eohwingenden lippe 14» die duroh die Feder 15 und den B&npfer 1$ an das Gehäuse 11 gefesselt 1st. Durch geeignete Bemessung des Trfigh#iteao»©ntee der Wipp« 14 und der Feder 15 wird die £igenfreq.uens a«a örundgerätes 11 so festgelegt, daß das federgefeaselte Kreiselgerät 17 gegen die hochfrequenten Anteile der

in den Fuflpunkt 12 eingeleiteten zu «essenden Schwingung abgeschirmt tat« Biese hochfrequenten Anteile der Sehwinggesohwindigkelt um die Achse 13 werden vos geeohwindigkeitsfUhlenden Grundgerät veraerrungsaria gemesee während die niederfrequenten Anteile der Sobwinggeeohwindigkeit vom federgefeeeelten Kreisel alt hoher Genauigkeit gemessen werden· Sie Suaoe beider Signale entspricht der *u «essenden Urehgeeehwindigkeit in allen Prequenebereichen »it hoher Genauigkeit.

Claims (1)

1. Pat tn ttimiriich»

   1* Sohwingungsmeögerät ohne Festpunkt, dadurch gekennzeichnet» daß
   auf der seismischen Masse 5 eines weg- oder geschwlndigkeitsf iihlenden tiefafcgestinuaten Grundgerätea 1, in dessen Fußpunkt J die au
   messende Schwingung eingeleitet wird, ein weg- oder geechwindigkeitsfühlendee zweite* Scawingungemeßgertt 2 hoher Empfindlichkeit
   befestigt ist und dad die von den beiden Sohwingungemeßgeräten gelieferten Ausgangseignale, gegebenenfalls nach Umwandlung in die
   gleiche mechanische Größe,addiert werden.

   2* Schwingungsmeögerät ohne Festpunkt sech Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, daß das zweite SchwingungemeSgerät 2 eo hoch abgestiaat
   let, dad es für die auf seinen Pußpunkt 4 einwirkenden Schwingungen als Schwingtoeschleunigungsmeßumformer wirkt und daß sein Ausgangesignal nach geeigneter doppelter Integration dea Auegangesignal dee Qrundgerätea, welohee dem RelatiTweg «wischen des Fußpunkt 4 und dem Pußpunkt 3 entspricht« additiv hin*ugefügt

   5. Schwingungemeßgerät ohne Festpunkt nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß das aweite SchwingungsmeSgerät 2 so abgestimmt ist, daß •s für die auf seines Fußpunkt 4 einwirkenden Schwingungen als Schwing geschwindigkeitsmeßumformer wirkt und daß sei» Ausgangesignal nach geeigneter einfacher Integration dea Ausgangasignal des Grundgerätea, welches dem Relatirweg «wischen dea Fußpunkt 4 und dem PuS-punkt 3 entspricht, additiv hlnaugefügt wird·

   4* SchwingungemeSgerät ohne Festpunkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aweite SchwingungemeSgerät 2 so hoch abgestimmt ist, daß es für die auf seinen Fußpunkt 4 einwirkenden Schwingungen als
   Schwingbeschleunigungs*eßuraformer wirkt und daß sein Ausgangssignal nach geeigneter einfacher Integration dem Ausgangesignal des Grundgerätes, welches der Belativgesohwindigkeit zwischen dea Fußpunkt 4 und den Fußpunkt 3 entspricht, additiv hinaugefügt wird.

   5. Sehwingungsaeßgerät ohne Festpunkt nach Anspruch 1, dadurch gekenaaeiohnet, daß das zweit· Schwingungemeßgerät 2 so abgestiaat i«t_f d#B es für die auf seinen Fußpunkt 4 einwirkenden Schwingungen eis Schwin« geaohwindigkeitsmeßumformer wirkt und ä*J sein Aueganeesignal 4« Ausgangesignal des Grundgerätes, welches der Selati7geechwin<ligk«i1» zwischen dem Fußpunk* 4 und dem Fußpunkt 5 enteprioht, additiv liinzugefügt wird.

   6. Sohwingungameßgerät ohne Festpunkt nach Anspruch 1, dftdureh «eichnet, daß das «weite Schwingungeaeflgerät 2 eo hoch «bgeetiaat ist, dad es für die auf seinen Pußpunkt 4 einwirkenden Sohwiafu»f«a als SohwingbeechleunigungeaeSuaforBier wirkt und daS »ein Atteg*Of«8ig~ sal des Aue gange signal dee Srundgerätee, welches der nigung »wiechen dea Fuöpunkt 4 und dem Fuöpunkt 5 enteprioht» hinzugefügt wird.

   7· Sehwingungsmeßgerät ohne Festpunkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai das «weite SchwingungsmeSgerät % so a^geetiaat iet, ee für die auf seinen Fuüpunkt 4 einwirkenden Schwingungen aX· geschwindigkeitsaieSaaforaer wirkt und daS sein Aue gang« signal naeh geeigneter einfacher Differentiation dem Auegangssigaal A(M Örenft» - '"'' ger&tee» weichet der RelatiTbeechleunigung «wischen de» fuSpttnkt 4 on* de» Fußpunkt 5 entspricht, §dditiv hiniugefilft wird.

   β. Sohwingungameßgerät oh»· Festpunkt nach Anepruoh 1, daduroh

   «eiohnet, dafi das «weite SchwingungsmeSgerät tT ·!>» federgefe*ael*«r Kreisel ist, der so hoch abgestimmt ist, daß er für die auf »ein Ö«- häuse einwirkenden Drehschwingungen al« DrehgeschwindigkeiteaeÄuaforaer wirkt und daß sein Ausgangssignal dem Auegangssignal des ale federgefesselte Wippe mit Geschwindigkeitsftihlung ausgebildeten Qrundgerätes 11 additiv hinzugefügt wird·

   9. Sohwingungsmeögerät ohne Festpunkt nach Anspruch 1, daduroh geken*- zeichnet, daß das tiefabgeetinuntt Orundgerftt 1 und das zweite gungsaei3gerät 2 Schwing«ngs»e8g«r*te für Drehschwingungen, insbesondere Drehschwingungen von Wellen, sind.