DE2536598C3 - Anordnung zur elektronischen Auswertung von Schwingungsabklingvorgängen eines mittels eines Erregerkreises erregten Testobjektes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung /ur elektroniichen Auswertung von Schwingungsabklingvorgängen eines mittels eines Erregerkreises erregten Testobjektes unter Benutzung eines durch einen Triggerkreis fcetätigbaren Zweistrahl-Oszilloskops. an dem das iuszuwerteude Signal über einen Eingangskreis und einen logarithmischen Kreis und ein elektronisch erzeugtes Vergleichssignal liegen und ein Erzeugerkreis lür das Vergleichssignal sowie eine Einstelleinrichtung für den Deckungsabgleich der beiden Signale auf dem Zweistrahl-Oszilloskop vorgesehen sind.

Eine Anordnung dieser Art ist aus der DROSi 49 370 bekannt. Bei der bekannten Anordnung, die mit einem Oszilloskop arbeitet, erfolgt die Auswertung «Icr auf dem Os/illoskop dargestellten Kurven nicht durch direkte Vermessung. Das auszuwertende Signal wird vielmehr alternierend oder gleichzeitig mit einem elektronisch erzeugten Vergleichssignal dargestellt, das exponentiell abklingt. Die Darstellung wird so verändert, bis ein Deckungsabgleich erzielt Ist. Die bekannte Anordnung ist besonders für die Auswertung von auf Magnetband aufgezeichneten Nlachhallvorgängen bestimmt. Das Verglcichssignal wird in einer /?C-Schaltung gewonnen, der ein in seiner Haltezeit variabler, den Ladevorgang des Kondensators der Schaltung steuernder monoslabiler Multivibrator Vorgeschaltet ist. Der Ausgang der /?C-Schaltung führt zu einem Umschalter, der in seiner einen Stellung das Vergleiehssignal und in seiner anderen Stellung das auszuwertende Signal vorzugsweise über einen logariihmischen Verstärker dem Oszilloskop zuführt. Sobald die beiden auf dem Oszilloskop erscheinenden Kurven zur Deckung gebracht sind, kann die Nachhallzeit an einem in Sekunden geeichten MeQpotentiometerder ffC-Schallung abgelesen werden. Je nachdem ob eine alternierende oder eine gleichzeitige Darstellung erfolgen soll, wirL der Umschalter von einem bislabilen Multivibrator oder einem astabilen Multivibrator gesteuert.

Bei einer anderen bekannten Anordnung zum Messen der Dämpfungseigenschaften von Konstruktionseinheiten wird die gemessene Dampfung mit einer vorgegebenen Dämpfung auf einem Zweistrahl-Oszilloskop verglichen. Die dabei festgestellten Abweichungen können dann bezüglich Materialermüdung, Beeinträchtigung der Stabilität oder dergleichen gedeutet verdcn. 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 unterstehenden Raum gebildet werden. Über Mikrofone wird der Schall aufgenommen und in elektrische Signale umgewandeli. die entweder über einen Gleichrichter oder aber über einen die Signale in Rechteckwellen umwandelnden Kreis einem Iritegralionskreis zugeführt werden. Die Ausgangssignale werden einerseits direkt, andererseits über einen Ver/ögcrungsweg einem Subtraktionskreis zugeführt, dessen Ausgangssignal verstärkt einem Oszilloskop zugeführt wird.

Is ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung der eingangs naher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß auf einfache Wei«·»· eine genaue und vor allem sehr rasche Messung möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß /ur direkten Erregung und Schwingungsabnahme vom Testobjekt im Erregerkreis des Testobjekts eine bei Erregung des Objekts geschlossene. Unlcrbrccherkontaklc aufweise Ie Schalteinrichtung derart vorgesehen ist. daß bei Olfnen der IJntcrbrccherkontakte der Triggerkreis /um gleich/eiligen Auslenken der beiden Os/illoskopstrahlen und der f r/eugerkreis fur das Verglcichssignal an Jas /weist rjhl-Os/illoskop angeschlossen sind. Hierbei kann das vom Testobjekl abgenommene .Schwingungssignal direkt, d h ohne einen Schalter, dem Os/illoskop zugeleitet werden, andererseits werden bei Umschalten der Schalteinrichtung sowohl der das gleichzeitige Auslenken der beiden Oszilloskopstrahlen auslosende Triggerkreis als auch der Er/cugerkreis für das Vcrgleichssignal. an das Zweistrahl-Os/illoskop angeschlossen Durch wieder holtes Betätigen der Schalteinrichtung und unter gleich/eiliger Veränderung des Bezugssignals kann auf sehr rasche und zuverlässige Weise eine genaue Deckung der beiden Darstellungen auf dem üs/.illoskop 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

Piirstellungen erfolgt mit größter Genauigkeit und vor allem außerordentlich rasch, da der Abgleich ständig und unmittelbar am Oszilloskop überwacht werden kann.

Die Sehalleinrichtung 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 Integrations'chaltung mit einer Rückstell- und Auslöseeinrichtung verbindet und der in seiner zweiten Stellung die genannten Verbindungen unterbricht und den Eingang der Inlegrationsschaltung mit einer einstellbaren Bezugssignal-Gleichspannung und den Triggereingang des Oszilloskops mit dem Triggerkreis ,5 verbindet Dadurch wird es möglich, in den Zeiten, in denen der Triggerkreis nicht mit dem Oszilloskop verbunden ist, die Integralionsschaltung 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 Ausfuhrungsbeispiel einer Anordnung nach der Erfindung erläutert.
Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild,

Fig 2 eine teilweise schematische Darstellung des Stromkreislaufes mil 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 b/w. jedes Signales dienen kann und einen Rauschgenerator, einen Sinuswellenoszillator oder einen stationären Signalgenerator enthält. Die Erregerenergiequelle 10 ist über eine Eingangsleitung 14 an ein Abklingraiemeßgerät 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 b/w. in Schwingung /u versetzen.

Die Abklingcharakteristik des Testobjektes 20 wird an einer /weiten Stelle erfaßt und über einen Aufnehmer 22 in ein Eingangsdatensignal umgeformt. Das Eingangsdatensignal wird über eine Datenein gangsleitung 24 an das Abklingratemeß_t.erät 12 geleitet. Das Eingangsdatensignal wird durch das Abklingraiemeßgerät 12 umgewandelt und ein Abklingdatenausgangssignal wird über eine Datenausgungsleitung 28 an eine Anzeigevorrichtung ^hergeleitet, die als Zweistrahlos/illoskop 26 ausgebildet ist. Innerhalb des Abklingralcrr sßgerätes 12 wird ein Bc/ugsabklingratesignal erzeugt, das nachfolgend auch als Bezugssignal bezeichnet ist und über eine Bezugsausgangsleiiung 30 an das Oszilloskop 26 geleitet wird. Um gleichzeitig zwei Spuren des Oszilloskopes, und /war das Abklingratesignal und das Bezugssignal /u triggern. werden das Os/illoskop 26 und diis Abklingratemeßgerät 12 über eine Triggerausgangsl« llung 32 miteinander verbunden.

In Fig. 2 ist das elektrische Blockschaltbild dargestellt, in dem das Abklingratemeßgerät 12 über eine Eingangsleitung 14 ah eine erste Erregerleilung 34 angeschlossen ist. Die erste Erregerleitung 34 ist über einen dreipoligen Zwdstellungs-Erregerschalter 36, der einen Erregerkontak' 37b und einen Abklingratekontakt 37a enthält, mit «iiner zweiten Erregerausgangsleitung 38 verbunden, die übv die Ausgangsleitung 18 an den Erregungsgeber 16 angeschlossen ist.

Ein Oszilloskoptriggerschaltkreis innerhalb des Abklingnitemeßgerätes 12 umfaßt eine erste Triggerleitung 40, die zwischen einer konstanten Erregerene-giequelle 42 und einem Triggerkontakt 37c des Zweistellungs-Erregerschalters 36 geschaltet ist. Der Zweistellungs-Erregerschalter 36 verbindet die erste Triggerleitung 40 oder den Kontakt 37ef 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 Bezugssignal 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 Bezugssipp.-il anzeigt. Der Abnehmer 61 des Potentiometers 60 isi ierner an einen Eingangstrennverstärker 64 angeschlossen, dessen Ausgang wahlweise über einen Verstärkungswahlschalier 68 mit den Widerständen 70, 72 und 74 verbunHen werden kann. Die Widerstände 70, 72, 74 sind an eine erste Be^ügsleitung 76 angeschlossen, die an den Bezugskontakt 37c des Zweistellungs-Erregerschalters 36 angeschlossen ist. Die erste Bezugsleitung 76 ist über den Zweistellungs-Erregerschalter 36 :in den Integrationsschaltkreis 80 angeschlossen. Der Zwe.stellungs-Erregerschalier 36 verbindet ebenfalls den Integrationsschaltkreis 80 über den Rückstellkontakt 37Amit einem Integrationsrückstell- und einem Be/ugssignalsauslöse-Schaltkreis 81, der ferner über eine Leitung 79 mit dem Integrationsschaltkrcis 80 verbunden ist. Der Ausgang des Integrationsschallkreises 80 ist über eine zweite Leitung 82 an die Bezugsausgangsleitung 30 und dann an das Oszilloskop 26 angeschlossen.

Das Abklingratemeßgerät 12 weist ferner emen Datenverarbciiungsschaltkreis auf. /u dem das Eingangssignal über den Aufnehmer 22 und die Eingangslcilung 24 geleitet wird. Das Eingangssignal wird viin einer ersten Datenübertragungsleitung 84 aufgenommen, die über einen Widerstand 86 an Masse utd einen Trennverstärker 88 angeschlossen ist. Ot Trenrverstarker 88 ist an einen Kondensator 90 angeschlossen, der seinerseits an einen Regelwiderstand 92 angeschlossen ist. Das Datensignal des Regelwiderstandes 92 wird /u einem Absolutschaltkreis 94 geleitet, der über eine zweite Datenleitung 96 an einen loglJmformerschaltkreis 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 Testvorhalten eines Testobjektes 20 zu untersuchen, erzeugt die Erregerenergiequelle 10 eine Erregerenergie, die über den Erregerkontak· 37f> dem Erregungsgeber 16 zugeleitet wird, der das elektrische Signal b/w. 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-

gangsmcßsignal wird dann dem Trcnnversiärker 88 zugeführt und über den Rcgclwidcrsland 92 dein Absolutwcrlschaltkreis 94, der ein Absolutmeßwcrlsignat erzeugt. Der Regclwidersland 92 erlaubt eine Einstellung des Eingangssignals dergestalt, daß Meßwertspitzen im Bereich der optimalen Spannung erzeugt werden. Dass Absolutincßwerisignal wird dann einem log-Umformerschallkrcis 98 zugeführt, der ein iogarithmisches Siginal aus dem linearen, absoluten Momentanwert dcJi Eingangssignals erzeugt. Der Absolutwertschaltkreis 94 und der log^Umformerschaltkreis 98 sind auf Nulldrift abgeglichen. Das logarithmische Signal, das das Abklingratcsignal darstellt, wird dem Oszilloskop 26 zugeführt.

Befindet sich der 2'weistellungs-Erregerschaltcr 36 in der in Fig.2 dargestellten Stellung, dann ist der Schaltkreis 81 so geschaltet, daß der Intcgrationschaltkreis 80 auf den Anfangswert gebracht wird, um das Bcziig.ssignal an einem Punkl auszulösen, der el was über dem zu erwartenden Abklingralcmeßwert liegt.

Um eine Prüfmessung vorzunehmen, wird der Zweistellungs-Erregcirschalier 36 von seinem Erregerkontakt 376 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 logarilhmiert, um das Abklingen der Amplitude über der Zeil 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 Triggerschaltkreis wird ein Signal bzw. eine Meßgröße über die Triggerausgangslcitung 32 dem Oszilloskop 26 zugeführt, das eine Ablenkung bzw. Krümmung der Spur so trigger!, daß gleichzeitig die Spuren des Abklingratesignals und des Bezugssignals gebildet werden.

Im Bezugsgenerator wird der Abnehmer 61 auf Mitte gestellt und der Verstärkungswahlschaltcr 68 auf einen Wert eingestellt, der dem zu erwartenden Wert des

ίο Abklingratemeßsignals entspricht. Wird der Zweistcllungs-Erregerschalter 36 von dem Erregerkontakt 37/" zu dem Abklingralekontakt 37c bewegt, so ist das Bezugssignal, das dem Potentiometer 60 zugeführt wurde, über den Schaltkreis mit dem Intcgrationsschaltkreis 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-Errcgerschalter 36 wiederholt zwischen dem Errcgerkontakl 37ö und dem Abklingratekontakt 37a bewegt wird, wobei gleichzeitig der Abnehmer 61 und der Vcrslärkungsschalter 68 so eingestellt werden, daß eine Brzugslinie in dB/sec mit dem Mcßsignal zur Deckung gebracht wird. Wenn die beiden Linien sich decken, kann die Abklingrate direkt von der ßczugsska-Ia 62 in dB/sec abgelesen werden.

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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur elektronischen Auswertung von Schwingungsabklingvorgängen eines mittels eines Erregerkreises erregten Testobjektes unter Benutzung eines durch einen Triggerkrcis 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, d a durch 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 54) zum gleichzeitigen Auslenken der beiden Os/illoskopsir-ahlen 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 Os/illoskops (26) für jo den /weiten Strahl verbundenen Inlegrationsschaltung (80) mit einer Rückstell- und Auslöseeinrichtung (81) verbindet und der in seiner /weiten Stellung die genannten Verbinungen unterbricht und den Eingang der Integmionsschaltung (80) mit einer einstellbaren Be/ugssign i-Glcichspannung (60 bis 68) und den Triggereingang des Os/illoskops mit dem Triggerkreis verbindet.