DE2536598A1

DE2536598A1 - Verfahren zur vergleichenden elektrischen messung von in schwingungen versetzten testobjekten

Info

Publication number: DE2536598A1
Application number: DE19752536598
Authority: DE
Inventors: John Stefan Mutziger
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1974-08-19
Filing date: 1975-08-16
Publication date: 1976-03-11
Also published as: IT1048306B; US3939405A; FR2282626A1; JPS5121877A; GB1489663A; CA1010551A; FR2282626B1; DE2536598C3; DE2536598B2

Description

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european office (Case No. 10684)

Verfahren zur vergleichenden elektrischen Messung von in Schwingungen versetzten Testobjekten

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur vergleichenden elektrischen Messung eines Abklingratesignals und eines Bezugssignales von mittels Erregungsgeber in Schwingungen versetzten Testobjekten, wobei die beiden Meßsignale direkt am Oszilloskop abgelesen werden.

Es sind elektrische Anzeigevorrichtungen bekannt (US-PS 3 343 und US-PS 3 270 833), die zur■Bestimmung der Erregerenergie und zur Auslösung einer wechselweisen Erzeugung des Logarithmus des Abklingratesignals dienen, bei denen ferner ein einstellbares Bezugssignal erzeugt werden kann. Bei Erfassung dieser Signale mußte die Bedienungsperson das Bezugssignal in einem Wiederholungsprozeß einstellen bis der Anstieg bzw. Verlauf auf dem Oszilloskop mit dem wechselweise auftretenden Abklingratesignal zusammenfiel. Danach mußte die Bedienungsperson die Abklingrate des einstellbaren Bezugsabklingsignals von einer Anzeigeskalentafel ablesen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anzeigevorrichtung zu schaffen, auf der gleichzeitig das Abklingratesignal und das Bezugssignal abgelesen bzw. die beiden Daten miteinander vergleichen werden können. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Merkmale gelöst. Durch die vorteilhafte Ausbildung und Anordnung der Anzeigevorrichtung ist es möglich, zwei verschiedene Signale oder Meßgrößen ohne komplizierte Ein-

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stellung auf einem einzigen Anzeigegerät in dB/sec ohne weiteres abzulesen, da die beiden Signale als geneigte Linien dargestellt werden können, die sehr leicht in Deckung gebracht werden können. Dadurch können Fehlerquellen sehr klein gehalten werden. Ferner ist eg vorteilhaft, die Abklingratemeßvorrichtung so auszubilden, daß ein elektronisches Bezugssignal erzeugt werden kann, das durch einen Integrationsschaltkreis in ein lineares Signal umgeformt werden kann, so daß eine genauere Messung erzielt werden kann als es bei den bisherigen Meßverfahren möglich war.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Anzeigevorrichtung nach der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild,

Fig. 2 eine teilweise schematische Darstellung des Stromkreislaufes mit einem Blockschaltbild.

In der Zeichnung ist in Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Prüfgerätes dargestellt, zu dem eine Erregerenergiequelle 10 gehört, die als Vorrichtung zur Erzeugung jeder physikalischen Störgröße bzw. jedes Signales dienen kann und einen Rauschgenerator, einen Sinuswellenoszillator oder einen stationären Signalgenerator enthält. Die Erregerenergiequelle 10 ist über eine Eingangsleitung 14 an ein Abklingratemeßgerät 12 und über eine Ausgangsleitung 18 an einen Erregungsgeber 16 angeschlossen. Der Erregungsgeber 16 ruft ein mechanisches, akustisches oder elektrisches Erregersignal hervor, das durch das elektrische Erregersignal der Erregerenergiequelle 10 erzeugt wird, um somit ein Testobjekt 20 an einer Stelle in Erregung bzw. in Schwingung zu versetzen.

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Die Abklingcharakteristik des Testobjektes 2O wird an einer zweiten Stelle erfaßt und über einen Aufnehmer 22 in ein Eingangsdatensignal umgeformt. Das Eingangsdatensignal wird über eine Dateneingangsleitung 24 an das Abklingratemeßgerät 12 geleitet. Das Eingangsdatensignal wird durch das Abklingratemeßgerät 12 umgewandelt und ein Abklingdatenausgangssignal wird über eine Datenausgangsleitung 28 an eine Anzeigevorrichtung weitergeleitet, die als Zweistrahloszilloskop 26 ausgebildet sein kann. Innerhalb des Abklingratemeßgerätes 12 wird ein Bezugsabklingratesignal erzeugt, das nachfolgend auch als Bezugssignal bezeichnet ist und über eine Bezugsausgangsleitung 30 an das Oszilloskop 26 geleitet wird. Um gleichzeitig zwei Spuren des Oszilloskopes, und zwar das Abklingratesignal und das Bezugssignal zu triggern, werden das Oszilloskop 26 und das Abklingratemeßgerät 12 über eine Triggerausgangsleitung 32 miteinander verbunden.

In Fig. 2 ist das elektrische Blockschaltbild dargestellt, in dem das Abklingratemeßgerät 12 über eine Eingangsleitung an eine erste Erregerleitung 34 angeschlossen ist. Die erste Erregerleitung 34 ist über einen dreipoligen Zweistellungs-Erregerschalter 36, der einen Erregerkontakt 37 b und einen Abklingratekontakt 37 a enthält, mit einer zweiten Erregerausgangsleitung 38 verbunden, die über die Ausgangsleitung an den Erregungsgeber 16 angeschlossen ist.

Ein Oszilloskoptriggerschaltkreis innerhalb des Abklingratemeßgerätes 12 umfaßt eine erste Triggerleitung 40, die zwischen einer konstanten Erregerenergiequelle 42 und einem Triggerkontakt 37 c des Zweistellungs-Erregerschalters 36 geschaltet ist. Der Zweistellungs-Erregerschalter 36 ver-

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bindet die erste Triggerleitung 40 oder den Kontakt 37 d mit einer zweiten Triggerleitung 46, die über einen Widerstand 4 8 an Masse und an einen Kondensator 50 angeschlossen ist. Der Kondensator 50 ist über eine dritte Triggerleitung 54 und einen Widerstand 52 an Masse und an eine Triggerausgangsleitung 32 angeschlossen-

Das Abklingratemeßgerät 12 enthält außerdem einen Bezugssignalgenerator, dem die Energiequelle 42 als Bezugssignal über einen Potentiometer 60 zugeordnet ist. Ein Abnehmer des Potentiometers 60 bewegt sich relativ zu einer Bezugssignalskala 62, die in dB/sec geeicht ist und somit das Verhältnis der einstellbaren Bezugsspannung zum durch die Einstellung des Potentiometers 60 erzeugten Bezugssignal anzeigt. Der Abnehmer 61 dos Potentiometers 60 ist ferner an einen Eingangstrennverstärker 64 angeschlossen, dessen Ausgang wahlweise über einen Verstärkungswahlschalter 68 mit den Widerständen 70, 72 und 74 verbunden werden kann. Die Widerstände 70, 72, 74 sind an eine erste Bezugsleitung 76 angeschlossen, die an den Bezugskontakt 37 e des Zweistellungs-Erregerschalters 36 angeschlossen ist. Die erste Bezugsleitung 76 ist über den Zweistellungs-Erregerschalter 36 an den Integrationsschaltkreis 80 angeschlossen. Der Zweistellungs-Erregerschalter 36 verbindet ebenfalls den Integrationsschaltkreis 80 über den Rückstellkontakt 37 f mit einem Integrationsrückstell- und einem Bezugssignalsauslöseschaltkreis 81, der ferner über eine Leitung 79 mit dem Integrationsschaltkreis 80 verbunden ist. Der Ausgang des Integrationsschaltkreises 80 ist über eine zweite Leitung 82 an die Bezugsausgangsleitung 30 und dann an das Oszilloskop 26 angeschlossen.

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Das Abklingratemeßgerät 12 weist ferner einen Datenverarbeitungsschaltkreis auf, zu dem das Eingangssignal über den Aufnehmer 22 und die Eingangsleitung 24 geleitet wird. Das Eingangssignal wird von einer ersten Datenübertragungsleitung 84 aufgenommen, die über einen Widerstand 86 an Masse und einen Trennverstärker 88 angeschlossen ist. Der Trennverstärker 88 ist an einen Kondensator 90 angeschlossen, der seinerseits an einen Regelwiderstand 92 angeschlossen ist. Das Datensignal des Regelwiderstandes 92 v/ird zu einem Absolutschaltkreis 94 geleitet, der über eine zweite Datenleitung 96 an einen log-Umformerschaltkreis 98 angeschlossen ist. Eine dritte Datenleitung 102 verbindet den zweiten log-Umformerschaltkreis 98 mit der Ausgangsleitung 28 und dann mit dem Oszilloskop 26.

Die Wirkungsweise der elektrischen Anzeigevorrichtung ist nachfolgend beschrieben. Um das Testverhalten eines Testobjektes 20 zu untersuchen, erzeugt die Erregerenergiequelle 10 eine Erregerenergie, die über den Erregerkontakt 37 b dem Erregungsgeber 16 zugeleitet wird, der das elektrische Signal bzw. die elektrische Erregerenergie in eine gewünschte Schwingung umwandelt, beispielsweise Vibration, einen Schall oder in elektrische Impulse. Das Testobjekt 20 schwingt in'-folge der Erregung des Erregungsgebers 16, so daß die daraus resultierenden Schwingungen vom Aufnehmer 22 erfaßt werden, der diese Schwingungen in ein elektrisches Eingangsmeßsignal umformt. Das Eingangsmeßsignal wird dann dem Trennverstärker 88 zugeführt und über den Regelwiderstand 92 dem Absolutwertschaltkreis 94, der ein Absolutmeßwertsignal erzeut. Der Regelwiderstand 92 erlaubt eine Einstellung des Eingangssignals dergestalt, daß Meßwertspitzen im Bereich der optimalen Span-

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nung erzeugt werden- Das Absolutmeßwertsignal wird dann einem log-Umformerschaltkreis 98 zugeführt, der ein logarithmisches Signal aus dem linearen, absoluten Momentanwert des Eingangssignals erzeugt. Der Absolutwertschaltkreis 94 und der log-Umformerschaltkreis 98 sind auf Nulldrift abgeglichen. Das logarithmische Signal, das das Abklingratesignal darstellt, wird dem Oszilloskop 26 zugeführt.

Befindet sich der Zweistellungs-Erregerschalter 36 in der in Fig. 2 dargestellten Stellung, dann ist der Schaltkreis 81 so geschaltet, daß der Integrationschaltkreis 80 auf den Anfangswert gebracht wird, um das Bezugssignal an einem Punkt auszulösen, der etwas über dem zu erwartenden Abklingratemeßwert liegt.

Um eine Prüfmessung vorzunehmen, wird der Zweistellungs-Erregerschalter 36 von seinem Erregerkontakt 37 b auf den Abklingratekontakt 37 a geschaltet, wodurch die Erregung des Testobjektes beendet wird. Die Abklingrate der Schwingung erfolgt normalerweise in einer Exponentialkurve oder bei komplexen Testobjekten in einer Folge von überlappenden Exponentialkurven. Die Abklingrate wird vom Aufnehmer 22 in ein Eingangsmeßwertsignal umgewandelt, verstärkt und logarithmiert, um das Abklingen der Amplitude über der Zeit auf dem Oszilloskop 26 als geneigte Gerade darzustellen, die in dB/sec bewertet wird.

Die Betätigung des Erregerschalters 36 in Richtung des Abkiingratekontaktes 37 a aktiviert gleichzeitig den Triggerschaltkreis und den Bezugswertgenerator. Im Triggerschaltkreis wird ein Signal bzw. eine Meßgröße über die Triggerausgangsleitung 32 dem Oszilloskop 26 zugeführt, das eine Ablenkung bzw. Krümmung der

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Spur so triggert, daß gleichzeitig die Spuren des Abklingratesignals und des Bezugssignals gebildet werden.

Im Bezugsgenerator wird der Abnehmer 61 auf Mitte gestellt und der Verstärkungswahlschalter 68 auf einen Wert eingestellt,der dem zu erwartenden Wert des Abklingratemeßsignals entspricht. Wird der Zweistellungs-Erregerschalter 36 von dem Erregerkontakt 37 f zu dem Abklingratekontakt 37 e bewegt, so ist das Bezugssignal, das dem Potentiometer 60 zugeführt wurde, über den Schaltkreis mit dem Integrationsschaltkreis 80 verbunden, in dem das Signal über der Zeit integriert wird und dann dem Oszilloskop 26 über die Bezugsausgangsleitung 30 zugeführt wird, Auf dem Oszilloskop 26 erscheint das integrierte Bezugssignal als eine geneigte Linie gleichzeitig mit der Linie der gemessenen Abklingrate mit einem Abfall in dB pro Zeiteinheit.

Die Abklingrate der Schwingung wird durch ein Annäherungsverfahren gefunden, in dem der Zweistellungs-Erregerschalter 36 wiederholt zwischen dem Erregerkontakt 37 b und dem Abklingratekontakt 37 a bewegt wird, wobei gleichzeitig der Abnehmer 61 und der Verstarkungsschalter 68 so eingestellt werden, daß eine Bezugslinie in dB/sec mit dem Meßsignal zur Deckung gebracht wird. Wenn die beiden Linien sich decken, kann die Abklingrate direkt von der Bezugsskala 62 in dB/sec abgelesen werden.

Die Ablenkungszeit des Oszilloskops 26 kann beliebig für die visuelle Erfassung gewählt werden, da das Bezugs- und das Abklingratesignal simultan dargestellt werden.

Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

1./Verfahren zur vergleichenden elektrischen Messung eines Abklingratesignals und eines Bezugssignals von mittels Erregungsgeber in Schwingungen versetzten Testobjekten, wobei die beiden Meßsignale direkt am Oszilloskop abgelesen werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) der Erregungsgeber (16) leitet das Signal aus dem erregten Testobjekt (20) über einen in mindestens zwei Stellungen verstellbaren Schalter (36) an das Anzeigegerät (26),

b) danach wird die Erregung abgeschaltet und ein Meßwertaufnehmer (22) tastet das Aus-Schwingungsverhalten des Testobjektes (20) ab und formt einen proportionalen elektrischen Meßwert des Schwingungsverhaltens ,

c) dieser Meßwert wird über einen Absolutwert-Schaltkreis (94) und einen log-Umformerschaltkreis (98) in ein Abklingratesignal in dB/sec umgewandelt und auf dem Anzeigegerät als geneigte Linie wiedergegeben, gleichzeitig wird von einer einstellbaren Erregerenergiequelle (42) über den Schalter (36) und einen Integrations-Schaltkreis (80) ein Bezugssignal auf dem Anzeigegerät in einer zweiten geneigt verlaufenden Linie dargestellt,

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d) die beiden geneigt verlaufenden Linien werden durch wiederholtes Betätigen des Schalters (36) und durch Bedienung des Potentiometers (60) sowie eines Verstärkungswahlschalters (68) zur Deckung gebracht.

* Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diö Anzeigevorrichtung eine Erregerenergiequelle (10) mit dem Schalter (36) und dem Erregungsgeber (16) zur Erregung und zum Abschalten der Erregung

des Testobjektes (20), den Meßwertaufnehmer (22) zur Erfassung der ObjektSchwingung und zur Erzeugung eines proportionalen Meßsignales, den Absolutwert-Schaltkreis (94) sowie den log-Umformerschaltkreis (98) zur Aufnahme und Verarbeitung eines . Meßwertsignales, das in ein logarithmiertes Absolutwertabklingratesignal umgewandelt wird, einen Integrationsschaltkreis mit einem Integrationsrückstellschaltkreis und einen Bezugswertauslöseschaltkreis (81), den Schalter (36) zur Erzeugung eines variablen integrierten log-Bezugssignals gleichzeitig mit dem Abklingratesignal sowie das Oszilloskop (26) zur vergleichenden Darstellung des log-Bezugssignals und des Abklingratesignals aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (36) als Zweistellungsdreifachschalter ausgebildet ist und in der ersten Stellung die Erregerenergiequelle (14) über die Leitung (34 und 38) mit dem Erregungsgeber (16)und den Integrationsschaltkreis (80) mit dem Integrationsrückstellschaltkreis und dem Bezugssignalauslöse-Schaltkreis verbindet und in einer zweiten Stellung die eben beschriebenen Verbindungen aufhebt und dafür gleichzeitig die Erregerener-

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giequelle (42) über den Triggerschaltkreis (60 bis 74) mit dem Oszilloskop (26) und die einstellbare Bezugsgleichspannung (42 bis 62) über den Integrationsschaltkrexs (80) ebenfalls mit dem Oszilloskop (26) verbindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärkungswahlschalter (68) zur Variierung der Bezugsgleichspannung und damit zur Erweiterung des Bezugssignalbereichs zwischen der Erregerenergiequelie (42) bzw. einer Bezugsgleichspannungsquelle und dem Integrationsschaltkreis (80) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät (26) als Zweispur-Direktschreiber mit einer Spur für das Abklingratesignal und einer zweiten Spur für das variable Bezugssignal ausgebildet ist.

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