DE2536598B2 - Anordnung zur elektronischen Auswertung von Schwingungsabklingvorgängen eines mittels eines Erregerkreises erregten Testobjektes - Google Patents
Anordnung zur elektronischen Auswertung von Schwingungsabklingvorgängen eines mittels eines Erregerkreises erregten TestobjektesInfo
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Description
40
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur elektronischen Auswertung von Schwingungsabklingvorgängen
eines mittels eines Erregerkreises erregten Testobjektes unter Benutzung eines durch einen Triggerkreis
betätigbaren Zweistrahl-Oszilloskops, an dem das auszuwertende Signal über einen Eingangskreis und
einen logarithmischen Kreis und ein elektronisch erzeugtes Vergleichssignal liegen und ein Erzeugerkreis so
für das Vergleichssignal sowie eine Einstelleinrichtung für den Deckungsabgleich der beiden Signale auf dem
Zweistrahl-Oszilloskop vorgesehen sind.
Eine Anordnung dieser Art ist aus der DE-OS 49 370 bekannt. Bei der bekannten Anordnung, die
mit einem Oszilloskop arbeitet, erfolgt die Auswertung der auf dem Oszilloskop dargestellten Kurven nicht
durch direkte Vermessung. Das auszuwertende Signal wird vielmehr alternierend oder gleichzeitig mit einem
elektronisch erzeugten Vergleichssignal dargestellt, das w exponentiell abklingt. Die Darstellung wird so verändert,
bis ein Deckungsabgleich erzielt ist. Die bekannte Anordnung ist besonders für die Auswertung von auf
Magnetband aufgezeichneten Nachhallvorgängen bestimmt. Das Vergleichssignal wird in einer /?C-Schal- t'
Uing gewonnen, der ein in seiner Haltezeit variabler, den
Ladevorgang des Kondensators der Schaltung steuernder monostabiler Multivibrator vorgeschaltet ist. Der
Ausgang der ÄC-Schaltung führt zu einem Umschalter,
der in seiner einen Stellung das Vergleichssignal und in seiner anderen Stellung das auszuwertende Signal
vorzugsweise über einen logarithmischen Verstärker dem Oszilloskop zuführt Sobald die beiden auf dem
Oszilloskop erscheinenden Kurven zur Deckung gebracht sind, kann die Nachhallzeit an einem in Sekunden
geeichten Meßpotentiometer der RC-Schaltung abgelesen
werden. Je nachdem ob eine alternierende oder eine gleichzeitige Darstellung erfolgen soll, wird der
Umschalter von einem bistabilen Multivibrator oder einem astabilen Multivibrator gesteuert.
Bei einer anderen bekannten Anordnung zum Messen der Dämpfungseigenschaften von Konstruktionseinheiten
wird die gemessene Dämpfung mit einer vorgegebenen Dämpfung auf einem Zweistrahl-Oszilloskop
verglichen. Die dabei festgestellten Abweichungen können dann bezüglich Materialermüdung, Beeinträchtigung
der Stabilität oder dergleichen gedeutet werden. Auch kann bei kritischen Situationen über diese
Anordnung eine Gegenmaßnahmen auslösende Überwachungseinrichtung gesteuert werden (US-PS
36 20 069).
Es ist weiterhin eine Vorrichtung zum Feststellen der akustischen Eigenschaften von Räumen bekannt
(US-PS 33 43 627), bei der über einen Impulsgenerator und einen Filter verstärkte Signale zur Erzeugung von
Schall in dem untersuchenden Raum gebildet werden. Ober Mikrofone wird der Schall aufgenommen und in
elektrische Signale umgewandelt, die entweder über einen Gleichrichter oder aber über einen die Signale in
Rechteckwellen umwandelnden Kreis einem Integrationskreis zugeführt werden. Die Ausgangssignale
werden einerseits direkt, andererseits über einen Verzögerungsweg einem Subtraktionskreis zugeführt,
dessen Ausgangssignal verstärkt einem Oszilloskop zugeführt wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung der eingangs näher bezeichneten Art so
weiterzubilden, daß auf einfache Weise eine genaue und vor allem sehr rasche Messung möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur direkten Erregung und Schwingungsabnahme
vom Testobjekt im Erregerkreis des Testobjekts eine bei Erregung des Objekts geschlossene, Unterbrecherkontakte
aufweisende Schalteinrichtung derart vorgesehen ist, daß bei Öffnen der Unterbrecherkontakte der
Triggerkreis zum gleichzeitigen Auslenken der beiden Oszilloskopstrahlen und der Erzeugerkreis für das
Vergleichssignal an das Zweistrahl-Oszilloskop angeschlossen sind. Hierbei kann das vom Testobjekt
abgenommene Schwingungssignal direkt, d.h. ohne einen Schalter, dem Oszilloskop zugeleitet werden,
andererseits werden bei Umschalten der Schalteinrichtung sowohl der das gleichzeitige Auslenken der beiden
Oszilloskopstrahlen auslösende Triggerkreis als auch der Erzeugerkreis für das Vergleichssignal, an das
Zweistrahl-Oszilloskop angeschlossen. Durch wiederholtes Betätigen der Schalteinrichtung und unter
gleichzeitiger Veränderung des Bezugssignals kann auf sehr rasche und zuverlässige Weise eine genaue
Deckung der beiden Darstellungen auf dem Oszilloskop erreicht werden. Liegt Deckung der beiden Darstellungen
vor, kann die Abklinggeschwindigkeit der erzeugten Schwingungen direkt an der Einstelleinrichtung des
Erzeugerkreises für das Vergleichssignal abgelesen werden. Die Bedienung ist somit sehr einfach. Der
Abgleich zur Erzielung der Deckung der beiden
Darstellungen erfolgt mit größter Genauigkeit und vor
allem außerordentlich rasch, da der Abgleich ständig und unmittelbar am Oszilloskop überwacht werden
kann.
Die Schalteinrichtung kann einen Dreifach-Zweistellungsschalter
aufweisen, der in seiner ersten Stellung den Errergerkreis für das Testobjekt schließt und den
Eingang einer mit ihrem Ausgang mit dem Steuereingang des Oszilloskops für den zweiten Strahl verbundenen
Integrationsschaltung mit einer Rückstell- und Auslöseeinrichtung verbindet und der in seiner zweiten
Stellung die genannten Verbindungen unterbricht und den Eingang der Integrationsschaltung mit einer
einstellbaren Bezugssignal-Gleichspannung und den Triggereingang des Oszilloskops mit dem Triggerkreis
verbindet Dadurch wird es möglich, in den Zeiten, in denen der Triggerkreis nicht mit dem Oszilloskop
verbunden ist, die Integrationsschaltung auf einem Anfangswert zu halten, der nur relativ wenig von dem
zu erwartenden Meßwert abweicht Dadurch wird eine genaue rasche Messung noch begünstigt
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung nach der Erfindung erläutert.
Es zeigt
Es zeigt
Fig.2 eine teilweise schematische Darstellung des
Stromkreislaufes mit einem Blockschaltbild.
In der Zeichnung ist in F i g. 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.
Die Abklingcharakteristik des Testobjektes 20 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 ist 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, so
In Fig.2 ist das elektrische Blockschaltbild dargestellt,
in dem das Abklingratemeßgerät 12 über eine Eingangsleitung 14 an eine erste Erregerleitung 34
angeschlossen ist. Die erste Erregerleitung 34 ist über einen dreipoligen Z w^istellungs-Erregerschalter 36, der
einen Erregerkontakt 376 und einen Abklingratekontakt 37a enthält, mit einer zweiten Erregerausgangsleitung
38 verbunden, die über die Ausgangsleitung 18 an den Erregungsgeber 16 angeschlossen ist.
Ein Oszi'loskoptriggerschaltkreis innerhalb des Ab
klingratemeßgerätes 12 umfaßt eine erste Triggerleitung 40, die zwischen einer konstanten Erregerenergiequelle
42 und einem Triggerkontakt 37c des Zweistellungs-Erregerschalters
36 geschaltet ist. Der Zweistellungs-Erregerschalter
36 verbindet die erste Triggerleitung 40 oder den Kontakt 37d mit einer zweiten
Triggerleitung 46, die über einen Widerstand 48 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
Bezugssignai über einen Potentiometer 60 zugeordnet ist Ein Abnehmer 61 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 Bezugssign.il anzeigt Der
Abnehmer 61 des Potentiometers 60 ist ferner an einen Eingangstrennverstärker 64 angeschlossen, dessen Ausgang
wahlweise über einen Verstärkungswahlschalter 68 mit Jen Widerständen 70, 72 und 74 verbunden
werden kann. Die Widerstände 70, 72, 74 sind an eine erste Bezugsleitung 76 angeschlossen, die an den
Bezugskontakt 37e 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/" 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.
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 wird
zu einem Absolutschaltkreis 94 geleitet, der über eine zweite Datenleitung 56 an einen log-Umformerschal»-
kreis 98 angeschlossen ist Eine dritte Datenleitung 102 verbir.ict 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 Testobjekies 20 zu untersuchen, erzeugt die Erregerenergiequelle 10 eine Erregerenergie, die über
den Erregerkontakt 37b dem Erregungsgeber 16 zugeleitet wird, der das elektrische Signal b«rw. die
elektrische Erregerenergie in eine gewünschte Schwingung umwandelt, beispielsweise Vibration, einen Schall
oder in elektrische Impulse. Das Testobjekt 20 schwingt infolge 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 Ein-
gangsmeösignal wird dann dem Trennverstärker 88
zugeführt und über den Regelwiderstand 92 dem Absolutwertschaltkreis 94, der ein Absolutmeßwertsignal
erzeugt. Der Regelwiderstand 92 erlaubt eine Einstellung des Eingangssignals dergestalt, daß MeQ-wertspitzen
im Bereich der optimalen Spannung 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 auszulösender etwas über
dem zu erwartenden Abklingratemeßwert liegt.
Um eine Prüfmessung vorzunehmen, wird der Zweistellungs-Erregerschalter 36 von seinem Erregerkontakt
37/j auf den Abklingratekontakt 37a 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 Abklingratekontaktes 37a aktiviert gleichzeitig den
Triggerschaltkreis und den Bezugswertgenerator. Im Triggersehaltkreis wird ein Signal bzw. eine Meßgröße
über die Triggerausgangsleitung 32 dem Oszilloskop 2f zugeführt, das eine Ablenkung bzw. Krümmung dei
Spur so triggert, daß gleichzeitig die Spuren de;
s Abklingratesignals und des Bezugssignals gebildet werden.
Im Bezugsgenerator wird der Abnehmer 61 auf Mitte
gestellt und der Verstärkungswahlschalter 68 auf einer Wert eingestellt, der dem zu erwartenden Wert de)
ίο Abklingratemeßsignals entspricht. Wird der Zweistel
lungs-Erregerschalter 36 von dem Erregerkontakt 37, zu dem Abklingratekontakt 37e bewegt, so ist da<
Bezugssignal, das dem Potentiometer 60 zugefühn wurde, über den Schaltkreis mit dem Integralionsschall
kreis 80 verbunden, in dem das Signal über der Zeil integriert wird und dann dem Oszilloskop 26 über die
Bezugsausgangsleitung 30 zugeführt wird. Auf dem Oszilloskop 26 erscheint das integrierte Bezugssignal al«
eine geneigte Linie gleichzeitig mit der Linie der
-><> gemessenen Abklingrate mit einem Abfall in dB ρ rc
Zeiteinheit.
Die Abklingrate der Schwingung wird durch ein Annäherungsverfahren gefunden, in dem der Zweistel·
lungs-Erregerschalter 36 wiederholt zwischen dem
2i Erregerkontakt 37fc und dem Abklingratekontakt 37i
bewegt wird, wobei gleichzeitig der Abnehmer 61 und der Verjtärkungsschalter 68 so eingestellt werden, daIi
eine Bezi'gslinie in dB/sec mit dem Meßsignal zui
Deckung gebracht wird. Wenn die beiden Linien sich
jo 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 da." Bezugs- und das Abklingratesignal simultan dargestellt
)■> werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Anordnung zur elektronischen Auswertung von Schwingungsabklingvorgängen eines mittels eines
Erregerkreises erregten Testobjektes unter Benutzung eines durch einen Triggerkreis betätigbaren
Zweistrahl-Oszilloskops, an dem das auszuwertende Signal über einen Eingangskreis und einen logarithmischen
Kreis und ein elektronisch erzeugtes Vergleichssignal liegen und ein Erzeugerkreis für
das Vergleichssignal sowie eine Einstelleinrichtung für den Deckungsabgleich der beiden Signale auf
dem Zweistrahl-Oszilloskop vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur direkten
Erregung und Schwingungsabnahme vom Testobjekt (20) im Erregerkreis (10, 14, 16, 18) des
Testobjekts eine bei Erregung des Objekts geschlossene, Unterbrecherkontakte aufweisende Schalteinrichtung
(36) derart vorgesehen ist, daß bei Öffnen der Unterbrecherkontakte der Triggerkreis (40 bis
34) zum gleichzeitigen Ausienken der beiden Oszilloskopstrahlen und der Erzeugerkreis (64, 68,
80, 81) für das Vergleichssignal an das Zweistrahl-Oszilloskop (26) angeschlossen sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schalteinrichtung einen Dreifach-Zweistellungsschalter aufweist, der in seiner ersten
Stellung den Erregerkreis für das Testobjekt (20) schließt und den Eingang einer mit ihrem Ausgang
mit dem Steuereingang (30) des Oszilloskops (26) für den zweiten &,'rahl verbundenen Integrationsschaltung
(80) mit einer Rückstell- und Auslöseeinrichtung (81) verbindet und der in seiner zweiten
Stellung die genannten Verbinungen unterbricht und den Eingang der Integrationsschaltung (80) mit J5
einer einstellbaren Bezugssignal-Gleichspannung (60 bis 68) und den Triggereingang des Oszilloskops
mit dem Triggerkreis verbindet.
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