DE2648440C3 - Meßeinrichtung fur Stoßimpuls-Parameter - Google Patents

Description

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6·Ί (26), an dessen Löschschiene der Ausgang des Löschimpulsgenerators (18) angeschlossen ist, ein Speicherregister (27), dessen Eingänge mit den Ausgängen des Zählers (26) und über eine Umschreibmaschine mit dem Ausgang des •Umschreibimpulsgenerators (22) verbunden sind, und eine Anzeigetafel (28), die an die Ausgänge des Speicherregisters (27) angeschlossen ist und die Größe der Aufprallgeschwindigkeitsänderung ablesbar anzeigt (F i g. 1).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung für Stoßimpuls-Pararoeter, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere zur Messung der Aufprallgeschwindigkeitsänderung von Prüflingen, die auf Stoßüberlastung geprüft werden.

Die Untersuchung der Stoßprozesse gehört zu den aktuellsten Problemen, die mit der Abschätzung des Verhaltens verschiedener Prüflinge bei Stoßbelastungen verschiedener Art, die innere Spannungen, Verformung, Bindungsslörungen und Verlagerungen im Material der Prüflinge verursachen, verbunden sind.

Zur Abschätzung der Wirkung der Stoßbelastung ist es erforderlich, die Energie-Kennlinien der dynamischen Einwirkung auf die Prüflinge zu kennen, vor allem die Änderung der Aufprallgeschwindigkeit der Objekte.

Die Messung dieses Parameters bietet die Möglichkeit. Verformungs- und Elastizitätseigenschaften der aufprallenden Prüflinge zu untersuchen sowie bei der Prüfung der Prüflinge auf Stoßbelastungen Empfehlungen für den Aufbau von Stoßprüfständen und die Auswahl von Betricbszuständen bei der Durchführung derartiger Prüfungen zu erarbeiten.

Bis vor kurzem wurden die Stoßimpuls-Parameter mit Hilfe von Analoggeräten ermittelt, die die Messung des Stcßimpuls-Spitzenwertes vornahmen. Gleichzeitig wurde der Stoßimpuls mit Hilfe eines Lichtstrahloszillografen aufgezeichnet bzw. vom Schirm eines Eleklronenoszillografen mit langem Nachleuchten fotografiert.

Die Gewinnung weiterer Information, die für die Abschätzung von Energie-Kennlinien der dynamischen Einwirkung auf die Prüflinge erforderlich ist, hängt mit der Decodierung und Auswertung der aufgezeichneten Oszillogramme des Stoßimpulses zusammen, was wesentlich den operativen Charakter der Information beeinträchtigt und die rechtzeitige Korrektur der Prüfbedingungen erschwert, besonders bei der Prüfung neuer Materialien und Konstruktionen, sowie eine hohe Genauigkeit der Messung der Stoßimpuls-Parameter verhindert (s. z. B. W. S. P e 11 i η e ζ, »Messung von Stoßbeschleunigungen«, Verlag »Standards«, Moskau, 1975,S. 209-210).

Bekannt ist auch eine Digitaleinrichlung zur Messung der Stoßimpuls-Parameter, bestehend aus einer Verstärkereinheit, einem Filter und einem Stoßimpulsparameter-Messer (s. z.B. die US-PS 32 86 253, Kl. 340-347).

Der Stoßimpulsparameter-Messer in der genannten Meßeinrichtung besteht aus einem Grobvergleicher und einem Feinvergleicher, an deren einen Eingang der Ausgang des Eingangsfilters und an deren anderen Eingang der Ausgang eines Digital-Analog-Umsetzers angeschlossen sind. Die Ausgänge der Vergleicher und der Eingang des Digital-Analog-Umsetzers sind über einen logischen Umsetzer und Zähldekaden niedrigster

und höchster Stelle gekoppelt

Zwar gestattet die bekannte Meßeinrichtung, die Genauigkeit bei der Messung des Stoßimpuls-Spitzenwerles zu erhöhen, jedoch verfügt sie nur über begrenzte funktionelle Möglichkeiten, da sie nicht ermöglicht, die Energie-Kennlinien der dynamischen Wirkung abzuschätzen, insbesondere die Änderung der Aufprallgeschwindigkeit der Prüflinge, die ein wichtiger Parameter bei der Untersuchung von Stoßvorgängen ist. ίο

Bekannt ist auch eine Meßeinrichtung für Stoßimpuls-Parameter (s. z. B. Inst. Enviroum, Sei. Annual. Techn. Meet Proc San Diego, Calif., 1966«, S. 389-394), bei der der Beschleunigungsgeber mechanische Schwingungen des Prüflings in elektrische Signale, die über die Verstärkereinheit in den Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messer gelangen, umsetzt Diese Meßeinrichtung ermittelt den Stoßimpuls-Spitzenwert und seine Dauer, die über die volle Stoßimpuls-Energie informieren.

Der Aufprallgeschwindigkeiisänderungs-Messer in der genannten Meßeinrichtung enthält grundsätzlich einen Speicher, eine Steuereinhkeit, einen Fühler des Pegels und der Dauer des Stoßimpulses, Schalter, einen Analog-Digital-Umsetzer, eine Speichereinheit für den Stoßimpuls-Spitzenwert, eine Speichereinheit für die Stoßimpuls-Dauer mit Zeitgeber, einen Generator und ein Informalionsaufzeichnungsgerät.

Der Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messer der bekannten Meßeinrichtung ist ausgeführt für einen Meßkanal, der Meßvorgang erfolgt jedoch über drei Kanäle, und die Speichereinheit für die Stoßimpulsdauer speichert die Zeit, innerhalb der die Signale des Stoßimpulses den Grenzpegel übersteigen.

Im Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messer erfolgen die Umsetzung von Analogsignalen in Digitalsigna-Ie, deren Speicherung und die Aufzeichnung im Informationsaufzeichnungsgerät des Spitzenwertes des Stoßimpulses, der Dauer sowie des Zeitabschnitts desselben vom Zeitpunkt an, zu dem das Signal des ersten Kanals den Grenzwert überstiegen hat, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der letzte Kanal ein Signal abgibt, das unter dem Grenzwert liegt. Mit Hilfe dieser Daten werden die Energie-Kennlinien des Stoßes ermittelt.

Die genannte Meßeinrichtung ermittelt die Stoßimpuls-Parameter mit einer relativ niedrigen Genauigkeit, darüber hinaus ist für die Ermittlung der Änderung der Geschwindigkeit des Aufpralls der Prüflinge die Decodierung des Ausgangscodes erforderlich, und die Gewinnung der Information über die Änderung der Aufprallgeschwindigkeit erfolgt durch Berechnungen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung der Parameter von einzelnen und sich wiederholenden Stoßimpulsen zu schaffen, bei der der Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messer so ausgeführt ist, daß er die Aufprallgeschwindigkeitsänderungs- 5^ri Messung der Prüflinge, die Stoßwirkungen ausgesetzt werden, mit hoher Genauigkeit ermöglicht, denn die Änderung der Aufprallgeschwindigkeit ist ein wichtiges Parameter bei der Untersuchung der Eigenschaften dieser Prüflinge.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messer aufweist: einen an den Ausgang der Verstärkereinheit angeschlossenen Integrator, ein ebenfalls an den Ausgang der Verstärkereinheit angeschlossenes erstes Nüllorgan mit eigener Bezugsspannungsquelle, die an einen anderen Eingang des Nullorgans angeschlossen ist, einen ersten Schalter, dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Nullorgans und dessen Ausgang mit einem zweiten Eingang des Integrators so verbunden ist, daß der Schalter das Eingangssignal von der Verstärkereinheit zum ersten Eingang des Integrators dann durchläßt, wenn an diesem ein Signal vom ersten Nullorgan eintrifft, Impulsflankenformer der vorderen und der hinteren Impulsflanke der Impulse vom ersten Nullorgan, deren Eingang an den Ausgang des ersten Nullorgans angeschaltet ist, einen ersten und einen zweiten Trigger (Flipflop), deren erster Eingang mit dem Ausgang der beiden Impulsflankenformer verbunden ist, wobei der Ausgang des ersten Triggers an einen dritten Eingang des Integrators so angeschlossen ist, daß der Integrator sich nicht im Nullzustand für die Dauer des Durchlaufs des Eingangssignals von der Verstärkereinheit zum ersten Eingang des Integrators befindet, einen zweiten Schalter, dessen Eingang an einen invertierenden Ausgang des zweiten Triggers und dessen Ausgang an einen vierten Eingang des Integrators so angeschlossen ist, daß eine eigene Normalspannungsquelle mit dem vierten Eingang des Integrators, dessen Polarität entgegengesetzt der Polarität des Eingangssignals ist, verbunden ist, einen Löschimpulsgenerator, dessen Eingang an den Ausgang des Impulsflankenformers der vorderen Impulsflanke des ersten Nullorgans angeschlossen ist, ein zweites Nullorgan, das an den Ausgang des Integrators angeschaltet ist, einen zweiten Impulsflankenformer der hinteren Impulsflanke des zweiten Nullorgans, dessen Eingang mit dem Ausgang des letzteren und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des ersten und des zweiten Triggers verbunden sind, einen Umschreibimpulsgenerator, dessen Eingang an den Ausgang des zweiten Impulsflankenformers der hinteren Impulsflanke des zweiten Nullorgans angeschlossen ist, und einen Digitalanzeiger für die Größe der Aufprallgeschwindigkeitsänderung, der seinerseits in Reihe geschaltet aufweist: einen HF-Impulsgenerator, einen dritten Schalter, von dem ein anderer Eingang an den Ausgang des zweiten Triggers angeschlossen ist, einen Zähler, an dessen Löschschiene der Ausgang des Löschimpulsgenerators angeschlossen ist, ein Speicherregister, dessen Eingänge mit den Ausgängen des Zählers und über eine Unischreibschiene mit dem Ausgang des Umschreibimpulsgenerators verbunden sind, und eine Anzeigetafel, die an die Ausgänge des Speicherregisters angeschlossen ist und die Größe der Aufprallgeschwindigkeitsänderung ablesbar anzeigt.

Die Meßeinrichtung gemäß der Erfindung gewährleistet eine hohe Genauigkeit der Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messung der Prüflinge, die Sloßwirkungen ausgesetzt werden.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigt:

F i g. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung für Stoßimpuls-Parameter;

Fig. 2 ein genaueres Schaltbild des Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messers ohne Digitalanzeiger nach Fig. 1;

Fig. 3 ein genaueres Schaltbild des Digitalanzeigers für die Größe der Aufprallgeschwindigkeitsänderung der Meßeinrichtung nach F i g. 1; sowie

F i g. 4 Raum- und Zeitdiagramme, die die Arbeitsweise des Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messers der Meßeinrichtung nach F i g. 1 erläutern.

Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung für Stoßimpuls-Parameter nach F i g. 1 enthält einen für sich gut bekannten Beschleunigungsgeber 1 (vgl. W. C. PeIIi-

neζ, »Messung von Sloßbeschleunigungen«, Verlag »Standards«, Moskau, 1975, S. 184-190), der die mechanischen Schwingungen des Prüflings in elektrische Signale umsetzt und über eine ebenfalls für sich bekannte Verstärkereinheit 2 (a.a.O., S. 191-204) an den Messer 3 zur Messung der Änderung der Aufprallgeschwindigkeit, die einer der Stoßimpuls-Parameter ist, angeschlossen ist.

Der Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messer 3 enthält einen Integrator 4 und ein erstes Nullorgan 5 mit eigener Bezugsspannungsquelle 6. Der erste Eingang 7 des Integrators 4 und der erste Eingang des Nullorgans 5 sind zu einem gemeinsamen Eingang vereinigt und an den Ausgang der Verstärkereinheil 2 angeschlossen. Die Bezugsspannungsquelle 6 ist an den zweiten Eingang des Nullorgans 5 angeschlossen.

Der Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messer 3 enthält auch einen Schalter 8, dessen Eingang an den Ausgang des ersten Nullorgans 5 und dessen Ausgang an den zweiten Eingang 9 des Integrators so angeschlossen ist, daß der Schalter 8 den Durchlauf des Eingangssignals von der Verstärkereinheil 2 zum ersten Eingang 7 des Integrators 4 dann erlaubt, wenn ein Signal vom ersten Nullorgan 5 eintrifft, ferner Former der vorderen 10 und der hinteren U Impulsflanke des ersten Nullorgans 5, deren Eingänge an den Ausgang des ersten Nullorgans 5 und deren Ausgänge an die ersten Eingänge des ersten 12 und des zweiten 13 Flipflops angeschlossen sind.

Der Ausgang des ersten Flipflops 12 ist an den dritten Eingang 14 des Integrators 4 so angeschlossen, daß die Auslenkung des Integrators 4 aus dem Nullzustand für die Dauer des Durchlaufs des Eingangssignals von der Verstärkereinheit 2 zum ersten Eingang 7 des Integrators 4 gewährleistet wird, und der invertierende Ausgang des zweiten Flipflops 13 ist angeschlossen an den Eingang des zweiten Schalters 15, dessen Ausgang mit dem vierten Eingang 16 des Integrators 4 so verbunden ist, daß der Anschluß der eigenen Normalspannungsqucüe 17 an den vierten Eingang 16 des Integrators 4, deren Polarität entgegengesetzt der Polarität des Eingangssignals ist, gesichert wird.

Der Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messer 3 enthält ferner einen Löschimpulsgenerator 18, dessen Eingang an den Ausgang des Formers 10 der vorderen Impulsflanke des ersten Nullorgans 5 angeschlossen ist, ein zweites Nullorgan 19, das mit dem Ausgang 20 des Integrators 4 verbunden ist, und einen zweiten Former 21 der hinteren Impulsflanke des zweiten Nullorgans 19, dessen Eingang an den Ausgang des letzteren und dessen Ausgang an die zweiten Eingänge des zweiten 13 und des ersten 12 Flipflops sowie an den Eingang des Umschreibimpulsgenerators 22 angeschlossen sind.

Der Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messer 3 enthält darüber hinaus einen Digitalanzeiger 23 für den Wert der Aufprallgeschwindigkeitsänderung, der einen ersten, zweiten und dritten Eingang hat Dieser Digitalanzeiger 23 enthält in Reihe geschaltet einen HF-Impulsgenerator 24, einen dritten Schalter 25, dessen anderer Eingang, der der erste Eingang des Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messers 3 ist, an den Ausgang des zweiten Flipflops 13 angeschlossen ist, und einen Zähler 26, an dessen Löschschiene, die der zweite Eingang des Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messers 3 ist, der Ausgang des Löschimpulsgenerators 18 angeschlossen ist und an dessen Ausgänge die Eingänge des Speicherregisters 27 angeschlossen sind. An die Umschreibschiene des Speicherregisters 27, die den dritten Eingang des Aufprallgcschwindigkeitsänderungs-Messers 3 darstellt, ist der Ausgang des Umschreibimpulsgeneralors 22 angeschlossen und zu den Ausgängen dieses Speicherregisters 27 ist die Anzeigetafel 28 hinzugeschaliet, an der man den Wert der Aufprallgeschwindigkeitsänderung abliest.

Das Funktionsschaltbild des Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messers 3 (Fig. 2) enthält gemäß der Erfindung das erste Nullorgan 5 als eine integrierte

H) Schaltung 29. An den Ausgang der integrierten Schallung 29 ist ein zweistufiger Signaiformer mit Transistoren 30 und 31 angeschlossen, die mit Basiswiderständen 32 bzw. 33 sowie Kollektorwiderständen 34 bzw. 35 bestückt sind. An den Kollektorwiderstand 35 des Transistors 31 ist der erste Schalter 8 angeschlossen, der aus Transistoren 36 und 37 mit Basiswidersländen 38 bzw. 39 sowie Kollektorwiderständen 40 bzw. 41 ausgeführt ist. An die Kollektoren der Transistoren 36 und 37 sind Widerstände 42 und 43 angeschlossen, an deren Verbindungspunkt die Basis eines Transistors 44 geschallet ist, dessen Kollektor mit der Schiene des Nullpotentials verbunden ist. Der Widerstand 45 dient zur Belriebseinstellung des Transistors 37.

An den Kollektor des Transistors 31 des Nullorgans 5 sind ferner die Former 10 und 11 der vorderen und der hinteren Impulsflanke angeschlossen.

Der Former 10 der vorderen Impulsflanke ist mit einem Transistor 46 und Widerständen 47 und 48 bestückt.

Der Former 11 der hinteren Impulsflanke ist mit zwei Transistoren 49 und 50 und Widerständen 51,52,53 und

54 bestückt. Der Ausgang des Formers 10 der vorderen Impulsflanke ist verbunden mit dem ersten /?-Eingang des ersten Flipflops 12 und dem Eingang des Löschimpulsgenerators. Der Ausgang des Formers 11 der hinteren Impulsflanke ist verbunden mit dem ersten /?-Eingang des zweiten Flipflops 13.

Der Emitter des Transistors 44 des Schalters 8 ist verbunden mit dem Mittelpunkt von Widerständen 55 und 56 des Integrators 4. Das eine Ende des Widerstands

55 ist an den nichtinvertierenden Eingang 57 der integrierten Schaltung 29 angeschlossen und das andere Ende des Widerstands 56 an den invertierenden Eingang einer integrierten Schaltung 58 des Integrators 4, deren anderer Eingang über den Widerstand 59 mit der Schiene des Nullpotentials verbunden ist Der Ausgang der integrierten Schaltung 58 ist über einen Kondensator 60 mit den invertierenden Eingang der integrierten Schaltung 58 und über einen Widerstand 61 mit dem Emitter eines Transistors 62 verbunden, der zusammen mit Transistoren 63 und 64 und Widerständen 65, 66, 67, 68, 69, 70 und 71 die Tastschaltung des Integrators 4 bildet Der Verbindungspunkt der Widerstände 65 und 66 ist mit dem invertierenden Ausgang des Flipflops 12 verbunden. Der 'Verbindungspunkt des Widerstands 56, des Kondensators 60, des invertierenden Eingangs der integrierten Schaltung 58 und des Widerstands 61 ist über einen Widerstand 72 an den Emitter des Transistors 73 des zweiten Schalters 15 angeschlossen, dessen Basis über einen Widerstand 74 mit dem invertierenden Ausgang des FHpflops 13 verbunden ist

Der Emitter des Transistors 73 des zweiten Schalters 15 ist mit der Normalspannungsquelle 17 verbunden, die Widerstände 75,76 und eine Z-Diode 77 enthält

Der Ausgang der integrierten Schaltung 58 des Integrators 4 ist ferner an den nichtinvertierenden

Eingang einer integrierten Schaltung 78 angeschlossen, deren invertierender Eingang mit der Schiene des Nullpotentials verbunden ist. An den Ausgang der integrierten Schaltung 78 ist ein mit Widerständen 79 und 80 bestückter Spannungsteiler angeschlossen, dessen Mittelpunkt mit dem Emitter des Transistors 62 der Tastschaltung des Integrators 4 und dem Widerstand 61 verbunden ist.

Der Ausgang der integrierten Schaltung 58, der den Ausgang 20 des Integrators 4 bildet, ist an den Eingang des zweiten Nullorgans 19 angeschlossen, wobei der Ausgang 20 des Integrators 4 über einen Widerstand 81 mit dem nichtinvertierenden Eingang einer integrierten Schaltung 82 des zweiten Nullorgans 19 verbunden ist, deren anderer Eingang an eine Vorspannungsqueüe angeschaltet ist. die aus Widerständen 83, 84 und 85 besteht. An den Ausgang der integrierten Schaltung 82 des Nullorgans 19 ist ein zweistufiger Signalformer mit Transistoren 86. 87 angeschlossen, die mit Basiswiderständen 88 bzw. 89 und Kollektorwiderständen 90 bzw. 91 versehen sind.

An den Kollektor des Transistors 87 des zweiten Nullorgans 19 ist über einen Kondensator 92 die Basis eines Transistors 93 angeschlossen, der die erste Stufe des zweistufigen Formers 21 der hinteren Impulsflanke bildet. Dieser Former 21 enthält neben einem Transistor 93 und einem Kondensator 92 einen Transistor 94. Basiswiderstände 95. % und Kollektorwiderstände 97. 98. Der Kollektor des Transistors 94. Basiswiderstände 95, % und Kollektorwiderstände 97, 98. Der Kollektor des Transistor 94 des Formers 21 der hinteren Impulsflanke ist angeschlossen an die zweiten 5-Eingänge der Flipflops 13 und 12 sowie an den Basiswiderstand 99 des Transistors 100 des Umschreibimpulsgenerators 22. dessen Kollektor mit einem Widerstand 101 verbunden ist.

Der Kollektor des Transistors 46 des Formers 10 der vorderen Impulsflanke ist mit dem ersten R- Eingang des Flipflops 12 und dem Basiswidersland 102 des Transistors 103 des Löschimpulsgenerators 18 verbunden.

Der Löschimpulsgenerator 18 enthält neben einem Transistor 103 und einem Widerstand 102 einen Transistor 104 mit Basiswiderstand 105 und Kollektorwiderstände 106 und 107 der Transistoren 103 bzw. 104.

An den zweiten 5-Eingang der Flipflops 12 und 13 ist die Schiene 108 für manuelle Nulleinstellung angeschlossen.

Der Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messer 3 (Fig. 3) ist mit dem Digitalanzeiger 23 versehen. bestehend aus dem HF-Impulsgenerator 24. der mit gegen- und mitgekoppelten NAND-Gliedern 109, 110 und 111 ausgeführt ist, wobei der Ausgang des ersten NAND-Gliedes 109 an den Eingang des zweiten NAND-Gliedes 110 angeschlossen ist, dessen Ausgang mit dem Eingang des dritten NAND-Gliedes 111 und einem Kondensator 112 verbunden ist, der zusammen mit einem Widerstand 113 einen frequenzbestimmenden .RC-Kreis des Generators 24 bildet.

Der Widerstand 113 ist mit dem Eingang des ersten NAND-Giiedes 109 verbunden, das an den Ausgang des dritten NAND-Gliedes 111 angeschlossen ist Der Verbindungspunkt des Widerstands 113 und des Eingangs des ersten NAND-Gliedes 109 dient als Ausgang des HF-lmpulsgeneralors 24 und ist mit dem zweiten Eingang des dritten Schalters 25 verbunden, der als ein UND-Glied ausgeführt ist, an dessen ersten Eingang der nichtinvertierende Ausgang des Flipflops 13 angeschlossen ist.

Der Ausgang des Schalters 25 ist mit dem Eingang des Zählers 26 verbunden. Der Zähler 26 ist mit vier D-Flipflops 114, 115, 116 und 117 und zwei UND-Gliedern 118 und 119 ausgeführt.

Der D-Eingang des ersten D-Flipflops 114 ist an seinen invertierenden Ausgang und den C-Eingang des zweiten 115 und vierten 117 D-Flipflops angeschlossen. Der C-Eingang des ersten D-Flipflops 114 ist mit dem Ausgang des UND-Gliedes des Schalters 25 verbunden. Die /^-Eingänge sämtlicher D-Flipflops sind miteinander gekoppelt und über die Löschschiene mit dem Ausgang des Löschimpulsgenerators 18 verbunden. Der D-Eingang des zweiten D-Flipflops 115 ist an den Ausgang eines UND Gliedes !!8 angeschlossen, der invertierende Ausgang eines D-Flipflops 115 ist mit dem zweiten Eingang eines UND-Gliedes 118 und dem C-Eingang eines dritten D-Flipflops 116 verbunden, dessen invertierender Ausgang an seinen D-Eingang geschaltet ist. Der erste Eingang eines UND-Gliedes 118 ist mit dem invertierenden Ausgang eines vierten D-Flipflops 117 verbunden, dessen D-Eingang mit dem Ausgang eines UND-Gliedes 119 verbunden ist. Die Ausgänge des zweiten 115 und des vierten 117 D-Flipflops sind jeweils mit dem ersten und dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 119 verbunden. Ferner sind die Ausgänge sämtlicher D-Flipflops 114. 115.116 und 117 an die D-Eingänge der D-Flipflops 120. 121.122 und 123 des Speicherregisters 27 angeschlossen. Die C-Eingänge der D-Flipflops 120. 121. 122 und 123 sind miteinander gekoppelt und über die Umschreibschiene mit dem Umschreibimpulsgenerator 22 verbunden.

In Fig. 3 ist das Prinzipschaltbild einer Stelle des Zählers 26 und einer Stelle des Speicherregisters 27 abgebildet.

Die Ausgänge der D-FIipflops 120, 121, 122 und 123 sind mit der Anzeigetafel 28 verbunden.

Zum besseren Verstehen der Funktionsweise der Meßeinrichtung für Stoßimpuls-Parameter gemäß der Erfindung ist F i g. 4 angeführt.

In F i g. 4 sind abgebildet:

ein Stoßimpuls 124, dessen Form den mechanischen Stoß abbildet, der auf den Prüfling einwirkt;
ein Rechteck-Impuls 125 am Ausgang des ersten Nullorgans 5:

eine Signalspannung 126 am Ausgang des ersten Schalters 8;

ein Impuls 127 am Ausgang des Formers 10 der vorderen Impulsflanke:

ein impuls i29 am Ausgang des ersten Fiipfiops Ϊ2: eine Signalspannung 130 am Ausgang des Integrators 4;

ein Impuls 131 am Ausgang des zweiten Nullorgans 19;

ein Impuls 132 am Ausgang des zweiten Flipflops 13;

Zählimpulse 133;
ein Umschreibimpuls 134;
ein Nullpotential-Pegel 135 und
eine Ansprechschwelle 136 des Nullorgans 5.

Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung für Stoßimpuls-Parameter funktioniert folgendermaßen:
Bei einem mechanischen Stoß entsteht am Ausgang

des Beschleunigungsgebers 1 (Fig. 1), der auf dem

Prüfling angeordnet ist, ein Impulssignal.
Dieses elektrische Impulssignal gelangt in die

Verstärkereinheit 2, der die Anpassung des Ausgangswiderstandes des Beschleunigungsgebers 1 an den Eingangswiderstand der nächstfolgenden Verstärkerstufen, die Signalfilterung zur Ausblendung der Hochfrequenzkomponente des Impulssignals, die die Form des Stoßimpulses verzerren, und die Verstärkung bis zu dem Wert, der für die weitere Bearbeitung des Eingangssignals erforderlich ist, vornimmt. Der Stoßimpuls 124 (Fig.4), dessen Form den mechanischen Stoß abbildet, der auf den Prüfling einwirkt, gelangt in den Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messer 3 (F i g. I).

Das Impulssignal negativer Polarität gelangt an einen Eingang des ersten Nullorgans 5 und den Eingang 7 des Integrator 4.

An den zweiten Eingang des Nuüorgans 5 ist die Bezugsspannungsquelle 6 angeschlossen. Die Bezugsspannungsquelle 6 stellt eine Gleichstromquelle dar und kann z. B. mit Z-Dioden ausgeführt werden. Am Ausgang des Nullorgans 5 wird je nach der Spannung der Bezugsspannungsquelle 6, die den Ansprechpegel 136(Fi g. 4) des Nullorgans 5 bestimmt, vom Former mit den Transistoren 30 und 31 (Fig. 2) der Rechteck-Impuls 125 (Fig.4) mit der Dauer T erzeugt. Das Impulssignal vom Kollektor des Transistors 31 (F i g. 2) des Nullorgans 5 gelangt an den ersten Schalter 8 und die Former der vorderen 10 und der hinteren 11 Impulsflanke. Der erste Schalter 8 erlaubt den Durchlauf des Signals vom Ausgang der Verstärkereinheit 2 zum Eingang 7 des Integrators 4. Der Schalter 8 ist mit den Transistoren 36 und 37 verschiedener Polarität und dem Schaltelement mit niedriger Restspannung am Transistor 44 bestückt.

Das positive Potential vom Kollektor des Transistors 31 des Nullorgans 5 entsperrt den Transistor 36 und sperrt den Transistor 37. Das negative Potential der Kollektorbelastungen an den Widerständen 42, 43 sperrt den Transistor 44, indem es den Eingang des Integrators 4 von der Schiene des Nullpotentials trennt, und erlaubt damit den Durchlauf des Eingangssignals von der Verstärkereinheit 2 über den Eingang 7 zum nichtinvertierenden Eingang der integrierten Schaltung 58 des Integrators 4. Dabei wird am Ausgang des ersten Schalters 8 die Spannung 126 des Signals erzeugt, dessen Dauer gleich der des Rechteck-Impulses 125 am Ausgang des ersten Nullorgans 5 ist. An der vorderen Impulsflanke 125 am Ausgang des Nullorgans 5 erzeugt der Former 10 der vorderen Impulsflanke den Impuls 127. während an der hinteren Impulsflanke 125 der erste Former 11 der hinteren Impulsflanke den Impuls 128 v-i /ι 'igt. Der Impuls 127. vom Ausgang des Formers 10 der vorderen Impulsflanke kommend. läßt das erste Flipflop 12 umkippen, und der Impuls 129 vom Ausgang des Flipflops 12, indem er auf die mit den Transistoren 62, 63, 64 des Integrators 4 ausgeführten Schaltstufen einwirkt, sperrt den Transistor 63 und entsperrt den Transistor 64, wobei der Transistor 62 die zur Fixierung des Nullpotentials am Ausgang des Integrators 4 bestimmte Rückkopplung öffnet.

Gleichzeitig stellt der Löschimpulsgenerator 18 (Fig. 1) über die Löschschiene alle Flipflops des Zählers des Digitalanzeigers 23 in den Nullzustand ein.

Am Eingang 7 (Fig.2) des Integrators 4 trifft das Stoßimpuls-Meßsignal vom Ausgang der Verstärkereinheit 2 ein.

Am Ausgang des Integrators 4 steigt die Spannung (Fig.4), die proportional dem Integral der Eingangsspannung während der Dauer τ des Rechteck-Impulses 125 am Ausgang des Nullorgans 5 (Fig.2) ist.

Bei Abschalten der mit den Transistoren 62, 63, 64 des Integrators 4 ausgeführten Schaltstufen wird die Signalspannung 130 vom Ausgang der integrierten Schaltung 58 über den Ausgang 20 des Integrators 4 dem Eingang des zweiten Nullorgans 19 zugeführt. Das zweite Nullorgan 19 beginnt, den Impuls 131 zu erzeugen.

Der Impuls 128 vom Ausgang des ersten Formers 11 der hinteren Impulsflanke läßt das zweite Flipflop 13 umkippen, der Spannungsimpuls vom invertierenden Ausgang des letzteren sperrt den Transistor 73 des Schalters 15 und erlaubt den Durchlauf der Spannung von der Normalspannungsquelle 17 über den Schalter 15 zum Eingang 16 des Integrators 4.

Die Polarität dieser Spannung von der Normalspannungsquelle 17 ist entgegengesetzt der Polarität der Spannung des Stoßimpuls-Eingangsmeßsignals, das am Eingang 7 des Integrators 4 eintrifft Der Schalter 8 trennt den Eingang 7 des Integrators 4

von der Verstärkereinheit 2. Gleichzeitig gelangt vom

nichtinvertierenden Ausgang des zweiten Flipflops 13

der Impuls 132 (Fig.4) entgegengesetzter Polarität an den Schalter 25 (F i g. 3) des Digitalanzeigers 23 mit dem

UND-Glied an. Dabei wird der Schalter 25 leitend, und am C-Eingang des D-Flipflops 114 des Zählers 26 treffen die Zählimpulse 133 vom HF-Impulsgenerator

24 ein.

Der Generator 24 mit den NAND-Gliedern 109. 110. 111 gewährleistet einen stabilen Betrieb durch die gegen- und mitgekoppelten NAND-Glieder 109. 110 und 111, wobei der frequenzbestimmende /?C-Kreis aus dem Widerstand 113 und dem Kondensator 112 an den Eingang des NAND-Gliedes 109 und den Ausgang des NAND-Gliedes 110 angeschlossen ist. Während der Einwirkung des Impulses, der vom Ausgang des zweiten Flipflops 13 (Fig. 1 und 2) kommend am Eingang des Schalters 15 eintrifft, fällt die Spannung 130 am Ausgang des Integrators 4 bis zu dem Ansprechpegel 136 des Nullorgans 5 ab. Sobald die •»o Spannung am Ausgang des Integrators 4 den Ansprechpegel 136 des Nullorgans 5 erreicht hat, kommt das zweite Nullorgan 19 zur Wirkung, und während der hinteren Impulsflanke 131 erzeugt der zweite Former 21 am Ausgang des Nullorgans 19 einen Impuls, der an die « zweiten Eingänge der Flipflops 12 und 13 gelangt und diese umkippt. Dabei wird das Eintreffen der Zählimpulse 133 im Zähler 26 des Digitalanzeigers 23 unterbrochen, der Schalter 8 geht in die Ausgangsstellung zurück und der Transistor 73 (Fig. 2) des Schalters 15 wird entsperrt, wobei der Schalter 15 das Anlegen der Normalspannung von der Normalspannungsquelle 17 an den Eingang 16 des Integrators 4 unterbricht. Der Former 21 der hinteren Impulsflanke erzeugt einen Impuls für den Umschreibimpulsgenerator 22, wobei an seinem Ausgang ein Umschreibimpuls 134 (Fig.4) entsteht Der Impuls 134 führt dem Speicherregister 27 (Fig. 1) Befehle für die Speicherung der Ergebnisse aus dem Zähler 26 zu, und die Anzeigetafel 28 zeigt den Wert der Aufprallgeschwindigkeitsänderung des Prüflings an, wenn es der Einwirkung eines Stoßimpulses ausgesetzt wird.

Die Benutzung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung für Stoßimpuls-Parameter ermöglicht, wirksam Informationen über die Gesamtänderung der Geschwindigkeit des Aufpralls des Prüflings auf die Platte des Stoßprüfstandes bei Nachbildung der Stoßbelastungen bzw. Informationen über die Gesamtänderung der Aufprallgeschwindigkeit zweier Gegenstände zu erhal-

ten, von denen der eine geprüft wird. Die Gesamtänderung der Aufprallgeschwindigkeit ist eine Größe, die den energetischen Zustand des Prüflings im Ergebnis der Stoßwirkung charakterisiert, und die Kenntnis dieses Parameters erlaubt, die Verformungs- und Elastizitätseigenschaften der Prüflinge zu untersuchen sowie Empfehlungen für die Entwicklung von StoBprüfständen und die Auswahl von Bedingungen derartiger Prüfungen zu erarbeiten.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

10

15

20

25

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Patentanspruch:

Meßeinrichtung für Stoßimpuls-Parameter mit einem Beschleunigungsgeber, der mechanische Schwingungen eines Prüflings in elektrische Signale umwandelt, die über eine Verstärkereinheit in einen Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messer gelangen

dadurch gekennzeichnet,
daß der Aufprallgeschwindigkeitsänderungs-Messer (3) aufweist:

einen an den Ausgang der Verstärkereinheit (2) angeschlossenen Integrator(4),
ein ebenfalls an den Ausgang der Verstärkereinheit angeschlossenes erstes Nullorgan (5) mit eigener Bezugsspannungsquelle (6), die an einen anderen Eingang des Nullorgans (5) angeschlossen ist,
einen ersten Schalter (8), dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Nullorgans (5) und dessen Ausgang mit einem zweiten Eingang (9) des Integrators (4) so verbunden ist, daß der Schalter (8) das Eingangssignal von der Verstärkereinheit (2) zum ersten Eingang (7) des Integrators (4) dann durchläßt, wenn an diesem ein Signal vom ersten Nullorgan (5) eintrifft,

Impulsflankenformer der vorderen (10) und der hinteren (11) Impulsflanke der Impulse vom ersten Nullorgan (5), deren Eingang an den Ausgang des ersten Nullorgans (5) angeschaltet ist,
einen ersten (12) und einen zweiten (13) Trigger (Flipflop), deren erster Eingang mit dem Ausgang der beiden Impulsflankenformer (10, 11) verbunden ist. wobei der Ausgang des ersten Triggers (12) an einen dritten Eingang (14) des Integrators (4) so angeschlossen ist, daß der Integrator (4) sich nicht im Nullzustand für die Dauer des Durchlaufs des Eingangssignals von der Verstärkereinheil (2) zum ersten Eingang (7) des Integrators (4) befindet,
einen zweiten Schalter(15),dessen Eingangan einen invertierenden Ausgang des zweiten Triggers (13) und dessen Ausgang an einen vierten Eingang (16) des Integrators (4) so angeschlossen ist, daß eine eigene Normalspannungsquelle (17) mit dem vierten Eingang (16) des Integrators (4), dessen Polarität entgegengesetzt der Polarität des Eingangssignals ist, verbunden ist,

einen Löschimpulsgenerator(18),dessen Eingangan den Ausgang des Impulsflankenformers (10) der "orderen Impulsflanke des ersten Nullorgans (5) angeschlossen ist,

ein zweites Nullorgan (19), das an den Ausgang (20) des Integrators (4) angeschaltet ist,
einen zweiten Impulsflankenformer (21) der hinteren Impulsflanke des zweiten Nullorgans (19), dessen Eingang mit dem Ausgang des letzteren und dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des ersten (12) und des zweiten (13) Triggers verbunden sind,
einen Umschreibimpulsgeneralor (22), dessen Eingang an den Ausgang des zweiten Impulsflankenformers (21) der hinteren Impulsflanke des zweiten Nullorgans (19) angeschlossen ist, und
einen Digitalanzeiger (23) für die Größe der Aufprallgeschwindigkeitsänderung, der seinerseits in Reihe geschaltet aufweist:
einenHF-Generator (24), einen dritten Schalter (25), von dem ein anderer Eingang an den Ausgang des zweiten Triggers (13) angeschlossen ist, einen Zähler

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