DE1958644A1

DE1958644A1 - Schwingungsuntersuchung von Probekoerpern

Info

Publication number: DE1958644A1
Application number: DE19691958644
Authority: DE
Inventors: Gearing James Walter
Original assignee: Derritron Electronics Ltd
Current assignee: Derritron Electronics Ltd
Priority date: 1968-11-21
Filing date: 1969-11-21
Publication date: 1970-06-18
Also published as: FR2023798A1; GB1276304A; US3614889A

Description

Die Erfindung betrifft die Schwingungsuntersuchung von Schwingungen unterworfenen Probenkörpern. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, Informationen bezüglich der Lage der Punkte zu gewinnen, an denen in den Probenkörpern durch Schwingungen Beanspruchungen bzw. Spannungen hervorgerufen werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß, während die Probe den Schwingungen ausgesetzt ist, man eine Strahlung nachweist, die von verschiedenen Punkten auf der Oberfläche der Probe ausgeht und auf die (Temperaturerhöhung zurückzuführen ist, die durch die Beanspruchungen hervorgerufen wird, welche durch die Schwingungen bewirkt wird·

Die Schwingungen können entsprechend den jeweiligen Erfordernissen auf beliebige bekannte Weise erzeugt werden· Vorzugsweise wird die Probe mit Hilfe eines elektromechanischen Vibrators in Schwingungen versetzt. Zwar sieht die Erfindung in erster Linie die Benutzung eines solchen elektromechanischen Vibrators vor, doch ist die Erfindung auch anwendbar, wenn die Schwingungen auf andere Weise hervorgerufen werden, s.B· alt der Hand unter Benutzung eine«

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.Geigenbogens.

Auch für den Nachweis der erzeugten Strahlung stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. Wenn es in der Praxis durchführbar ist, kann man die Strahlung unter Benutzung eiges empfindlichen Films und eines Objektivs mit großer öffnung im Wege der normalen Infrarotphotographie nachweisen und aufzeichnen.

In manchen Fällen kann jedoch die auftretende Temperatür so hoch werden, daß bei der Anwendung der Infrarotphotographie eine Überbelichtung stattfinden würde. Aus diesem Grund wie auch aus anderen Gründen kann es vorzuziehen sein, die Strahlung mit Hilfe eines Strahlungsdetektors nachzuweisen, der mit einer optischen Einrichtung versehen ist, welche bewirkt, daß der Detektor nur auf die von. einem Punkt oder einer kleinen Fläche ausgehende Strahlung anspricht, wobei der Detektor gegenüber dem Probestückbewegt wird, um es abzutasten, und wobei die auf diese Weise hervorgerufenen Reaktionen des Detektors nacheinander aufgezeichnet werden.

Ferner kann man eine Ausgabevorrichtung veranlassen, einen Bildschirm analog zu der Abtastung des Probestücks abzutasten, so daß man eine Aufzeichnung der Temperaturverteilung und damit auch der Spannungsverteilung erhält. In diesem Fall kann die benutzte Anordnung derjenigen eines Fernsehempfängers analog sein, bei dem ein Elektronenstrahl den Bildschirm überstreicht und die Intensität des Strahls den Augenblickswert des Detektoreignais repräsentiert. Als Aufzeichnung kann man dann eine Photographie erhalten, bei der die Tönung bzw. Schwärzung der jeweiligen Spannung spricht. Alternativ kanu die Aufzeichnung Mehrere getrennte Zeilen oder Linien umfassen» tob. denen jede jeweils einer Abtastzeile entspricht, wobei der Strahl im rechten Winkel zur Zeile in einem AusaaB abgelenkt wird, da« sich nach der Größe des Signals des Strahlungsdetektors richtet. Als Aufzeichnung erhalt man dann einen Sats vom parallelen

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— ρ —

Scliaulinien, die die Fläche des abgetasteten Probestücks repräsentiert, wobei die Ordinatenwerte jeder Schaulinie die Spannungen an den entsprechenden Punkten repräsentieren.

Bei einer weiteren abgeänderten Ausführungsform werden die Signale der Ötrahlungsempfindliclien Vorrichtung lediglich nacheinander, z.B. auf einem Magnetband, aufgezeichnet.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Auswerten des Verlaufs der Infrarotstrahlung bei einem Probestück, das dadurch untersucht wird, daß es Schwingungen ausgesetzt wird.

Fig. 2 entspricht einem Teil von Fig. 1, zeigt jedoch eine andere Ausführungsform der Ausgabevorrichtung.

Gemäß Fig. 1 wird ein mit Hilfe von Schwingungen zu untersuchendes Probestück 10 auf einem Tisch-11 eines elektromagnetischen Vibrators 12 befestigt, der auf beliebige geeignete Weise ausgebildet sein kann, z.B. so, #ie es in den Patentanmeldungen P 15 72 991.6 und P 19 29 705.1 beschrieben ist.

Die in dem Probestück erzeugten Spannungen bewirken, daß bestimmte kleine Wärmer engen erzeugt werden, so daß die Verteilung bzw. der Verlauf der Temperatur und damit auch der von verschiedenen Teilen des Probestücks ausgesandten Infrarotstrahlung mehr oder weniger genau der Spannungsverteilung entspricht. Zum Nachweisen dieser Strahlung ist gemäß Fig. 1 ein Infrarotdetektor 20 vorgesehen, der eine Halbleiterschicht auf der Innenfläche einer Dewarschen Flasche 21 umfassen kann, die eine Tiefkühlvorrichtung 22 enthält, mittels deren flüssiger Stickstoff erzeugt wird, um den Detektor auf einer tiefen Temperatur zu halten.

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195'86U

Die Strahlung wird auf eine optische Abtastvorrichtung gerichtet, die einen Abtastreflektor 23, einen ortsfesten Reflektor 24 und einen konkafcren Reflektor 25 umfaßt. Diese Reflektoren sind so angeordnet, daß sie ein Bild des Detektors an einem Punkt auf dem Probestück fokussieren und umgekehrt die von dem Punkt ausgesandte Strahlung auf dem Detektor fokussieren. Der Abtastreflektor 23 ist mit einem Motor 26 versehen, mittels dessen dieser Reflektor um zwei im rechten Winkel zueinander verlaufende Achsen hin- und hergeschwenkt wird, und zwar um die eine Achse mit einer gewünschten Bildfrequenz und um die andere mit einer erheblich höheren Zeilenfrequenz, so daß das Bild des Detektors das Probestück längs eines Satzes von parallelen Zeilen überstreicht, wie es analog bei einer Fernsehkamera geschieht·

Ferner ist eine Be tr achtungs vorrichtung 30 vorgesehen, die eine Kathodenstrahl röhre mit einem Bildschirm 31 sowie analog dem Bildteil eines Fernsehempfängers Zeitablenkschaltungen umfaßt, die den Motor 26 so beeinflussen, daß der Elektronenstrahl den Bildschirm 31 synchron mit der Bewegung des Bildes des Detektors gegenüber dem Probestück überstreicht.

Das Ausgangssignal des Detektors wird nach einer ausreichenden "Verstärkung der Kathodenstrahlröhre zugeführt, um die Intensität des Elektronenstrahls zu regeln.

Auf diese Weise wird auf dem Bildschirm ein Bild erzeugt, das einem Fernsehbild analog ist, jedoch eine Übersicht über die Intensität der Infrarotstrahlung liefert, von verschiedenen Punkten oder Flächen des Probestücks ausgeht.

Man kann die Leuchtstoffe auf dem Bildschirm entsprechend den Abtastfrequenzen so wählen, daß man ein stehendes Bild erhält, das mit Hilfe einer Kamera 35 photographiert werden kann.

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Bei der in Pig. 2 gezeigten abgeänderten Ausführungsform bleibt die Intensität des Elektronenstrahls konstant, und das Ausgangssignal des Detektors wird nach einer ausreichenden Verstärkung der Vertikalablenkschaltung der Kathodenstrahlröhre so zugeführt, daß es dem Bildfrequenzsignal überlagert wird. Hierbei wählt man die Zeilen- und Bildfrequenzen so, daß man einen Satz von unterscheidbaren getrennten Linien oder Zeilen erhält, die sich waagerecht über den Bildschirm erstrecken und die gewonnene Aufzeichnung nimmt hierbei die Form eines Satzes paralleler Schaulinien an, der die abgetastete "Fläche des Probestücks repräsentiert, wobei die Ordinatenwerte jeweils den Spannungen an den zugehörigen Punkten entsprechen·

Bei einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform wird das Ausgangssignal des Detektors lediglich als Folge von Signalen z.B. auf einem Magnetband aufgezeichnet.

Patentansprüche;

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Claims

Verfahren zur Ermittlung der Verteilung von Spannungen in im Rahmen einer Schwingungsprüfung Schwingungen ausgesetzten Probenkörpem, dadurch gekennzeichnet , daß, während die Probe den Schwingungen ausgesetzt ist, eine Strahlung nachgewiesen wird, die von verschiedenen Punkten auf der Oberfläche der Probe ausgesendet wird und auf die (Temperaturerhöhung zurückzuführen ist, welche durch, die Spannungen hervorgerufen wird, die in der Probe durch die Schwingungen erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung mit Hilfe des Verfahrens der Infrarotphotographie nachgewiesen und aufgezeichnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Strahlung mit Hilfe eines Strahlungsdetektors nachgewiesen wird, der Kit einer optischen Einrichtung versehen ist, die den Strahlungsdetektor veranlaßt, auf die von einem Punkt oder einer kleinen Fläche der Probe ausgehende Strahlung anzusprechen, und daß die optische Einrichtung gegenüber der Probe so bewegt wird, daß die Probe abgetastet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3 t dadurch, gekennzeichnet, daß eine Ausgabevorrichtung veranlaßt wird, einen Bildschirm nach einem der Abtastung der Probe analogen Muster iu überstreichen, so daß ein· Übereicht über

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-Y-

die Temperaturverteilung und damit auch der Spannungsverteilung in der Probe erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η z.eichnet, daß analog einem fernsehempfänger ein Elektronenstrahl veranlaßt wird, den Bildschirm zu überstreichen, und daß die Intensität des Elektronenstrahls jeweils den Augenblickswert des Signals des Detektors repräsentiert.
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Signale des- Detektors in der Weise wiedergegeben werden, daß man eine Anzahl getrennter Zeilen oder Spuren erhält, vcn denen $gA& einer Zeile bei der Abtastung der Probe entspricht, und daß der Elektronenstrahl im rechten Winkel eu der Spuren in einem der Größe des Ausgangssignals des Strahlungsdetektor« entsprechenden Ausmaß abgelenkt wird.

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