DE2710811C2

DE2710811C2 - Verfahren zum Beurteilen des Verdichtungsgrads beim Verdichten einer Unterlage mittels einer Rüttelwalze und/oder zum Steuern von Verdichtungsparametern der bzw. einer Rüttelwalze

Info

Publication number: DE2710811C2
Application number: DE2710811A
Authority: DE
Inventors: Heinz Friedrich Saltsjö-Boo Thurner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-03-12
Filing date: 1977-03-11
Publication date: 1986-10-16
Also published as: ATA172677A; JPH0222165B2; AU2308077A; US4103554A; GB1580751A; AU511471B2; BR7701545A; IT1082755B; USRE31195E; JPS52142806A; FR2343864A1; FR2343864B1; DE2710811A1; CA1120157A; AT356167B

Description

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Die Erfindung betrifft Verfahren zum Beurteilen des Verdichtungsgrads beim Verdichten einer Unterlage mittels einer Rüttelwalze und/oder zur Steuerung von Verdichtungsparametern der bzw. einer Rüttelwalze gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bis 5.

Bei der Beurteilung des Verdichtungsgrads einer Unterlage und der Steuerung von Verdichtungsparametern, wie Vibrationsfrequenz, Vibrationsamplitude, Fahrgeschwindigkeit, Verdichtungsdauer usw. einer Rüttelwalze stellt sich das Problem, einfach meßbare physikalische Größen zu finden, die einen bedeutsamen Zusammenhang mit dem augenblicklichen Verdichtungsgrad der Unterlage haben und kontinuierlich meßbar sind.

In der DD-PS 79 609 ist ein Verfahren beschrieben, mit dem die Verdichtungswirkung bereits während der Verdichtungsarbeit kontinuierlich festgestellt und die optimale Vibrationsfrequenz in Abhängigkeit vom erreichten Verdichtungsgrad bestimmt und eingestellt werden kann. Bei diesem bekannten Verfahren wird die .^phu/intJlincrchpu/PiTiinCT Hf»c VprHinhtiincxccriarätc auf des Verdichtungsgeräts ist ein Schwingungsaufnehmer (Meßwertgeber) auf dem Verdichtungsgerät, z. B. einer Rüttelwalze, befestigt, während die übrigen elektronischen Bausteine in einer Tasche beim Bedienungsmann untergebracht sind. Während der Verdichtungsarbeh beobachtet der Bedienungsmaiin das Meßgerät; sobald dieses Meßgerät bei einer erneuten Überfahrt des Verdichtungsgeräts über die zu verdichtende Unterlage keine Vergrößerung der Amplitude mehr anzeigt, kann die Verdichtungsarbeit eingestellt werden, denn dann ist der Zustand der geringsten Absorption der Schwingungsenergie erreicht, d. h. es ist mit dem Gerät keine größere Verdichtungswirkung mehr zu erzielen. Wie die Praxis gezeigt hat, kann mit der Messung der Amplitude der Gesamtschwingungsbewegung oder mit der im wesentlichen vertikalen Teilschwingungsbewegung des Verdichtungsgerätfnoch keine hinreichend genaue Aussage über den Verdichtungsgrad der zu verdichtenden Unterlage gemacht werden, da die vom Geber aufgefangene und gegebenenfalls hinsichtlich des im wesentlichen vertikalen Bewegungsteills ausgefilterte Schwingungsbewegung, bestehend aus einer Grundschwingun^derart komplex ist, daß sie auf der Basis der entsprechenden Amplitude eindeutige Aussagen über den Verdichtungsgrad der zu verdichtenden Unterlage nicht liefern kann. Das beeinträchtigt auch das Ergebnis der Steuerung von Verdichtungsparametern, z. B. der Vibrationsfrequenz, des Verdichtungsgeräts.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Verfahren der eingangs erwähnten Gattungen an die Hand zu geben, mit denen spezifischere amplitudenbezogene Werte über den augenblicklichen Verdichtungsgrad der Unterlage und/oder zum Steuern von Verdichtungsparametern der Rüttelwalze gewonnen werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil jedes der Ansprüche 1 bis 5 angegebenen Merkmale gelöst.

Mit diesen Verfahren lassen sich einfache bzw. komplexe amplitudenbezogene Werte gewinnen, die einen besseren Aufschluß über den augenblicklichen Verdichtungsgrad der Unterlage liefern als das Verfahren gemäß der Gattung und die demnach auch zu der Steuerung von Verdichtungsparametern der Rüttelwalze besser geeignet sind. Sofern bei den Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5 aus jedem Teilbewegungssignal nur eine Oberschwingungskomponente herausgefiltert wird, ist es zweckmäßig, wenn es sich hierbei um die erste Oberschwingungskomponente handelt.

Zur Durchführung von Verfahren gemäß der Erfindung geeignete Vorrichtungen sind — teils schematisch — in der Zeichnung dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschema einer Vorrichtung mit einem im wesentlichen auf Vertikalbewegungen ansprechenden Gebern zur Durchführung des Verfahrens, das ein Quotientensignal aus der Amplitude der ersten Oberschwingungskomponente und der Amplitude der Grundschwingungskomponente zum Ziele hat, F i g. 2 das Blockschema einer Vorrichtung mit zwei

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dem zu verdichtenden Boden gemessen und die Veränderung der Amplitude der wirksamen Frequenz — ggf. unter Verwendung eines Filters, mit dem offenbar aus der veränderten Vibrationsbewegung nur der im wescntlichen vertikale Teil als Teilbewegungssignal herausgefiltert wird — als Maß für den Verdichtungsgrad benutzt. Für die Messung der Schwingungsbewegung

den Geber zur Durchführung des Verfahrens, das ein Quotientensignal aus der Amplitude der bewerteten Sumne zweier Oberschwingungskomponenten und der Amplitude der Grundschwingungskomponente zum Ziele hat,

Fig. 3 ein Blockschema einer Vorrichtung mit zwei im wesentlichen auf Vertikal- und Horizontalbewegun-

■it «ehreren überlagerten Oberschwingungen zu dieser Grundsehwingunq,

gen ansprechenden Gebern zur Durchführung des Verfahrens, das die Gewinnung von bewerteten Signalen zum Ziele hat, welche auf Amplituden von Oberschwingungs- und Grundschwingungskomponenten zurückgehen, die ihrerseits aus den vertikalen und den horizontalen Teilbewegungssignalen herausgefiltert werden,

Fig.4 ein Blockschema einer für eine Tandem-Rüttelwalze konzipierten Vorrichtung mit je zwei im wesentlichen auf Vertikalbewegungen ansprechenden Gebern pro Trommel zur Durchführung der Verfahren, die summen-, differenz- oder quotientenbewertete Signale zum Ziele haben, die sich aus der Amplitude der bewerteten Summe von Oberschwingungskomponenten und der Amplitude von Grundschwingungskomponenten ergeben,

F i g. 5 einen Schaltplan für einen Vorverstärker, der das Ausgangssignal eines Gebers verstärkt, wie er bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 verwendet wird,

F i g. 6 einen Schaltplan für zwei Filter, die zum Herausfiltern von Grund- und Oberschwingungskomponenten geeignet sind und d'e bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 verwendet werden können,

Fig.7 einen Schaltplan für einen Gleichrichter und ein nachgeschaltetes Anschaltfilter, die zusammen als amplitudenbestimmendes Mittel dienen,

F i g. 8 und 9 ein Blockschema bzw. einen Schaltplan für einen Quotientenbildner mit analoger Signalbehandlung,

Fig. 10ein Blockschema für einen Quotientenbildner mit digitaler Signalbehandlung,

Fi g. 11 und 12 Schaltpläne für den digitalen Quotientenbildner gemäß F i g. 10,

Fig. 13 die Anordnung von zwei Gebern an einer Trommel einer Rüttelwalze,

Fig. 14 bis 16 graphische Darstellungen von Versuchsresultaten, die sich auf die Verwendung einer Vorrichtung gemäß F i g. 1 beziehen, und

Fig. 17 bis 19 graphische Darstellungen von Versuchsergebnissen, die sich auf die Verwendung einer für eine Tandem-Rüttelwalze konzipierten Vorrichtung beziehen.

In Fig. 1 symbolisiert Pi die Trommel einer Rüttelwalze zum Verdichten einer z. B. aus Erde, Kies, Bruchstein oder Asphalt bestehenden Unterlage. Die Trommel PX liegt gegen die Unterlage an, wobei ihr von einer Vibriervorrichtung eine Vibrationsbewegung aufgezwungen wird. Die Vibriervorrichtung kann beispielsweise eine Masse enthalten, die um eine Achse rotiert, wobei ihr Schwerpunkt exzentrisch in Beziehung zu dieser Achse gelagert ist. Einfachheitshalber wird angenommen, daß die Bewegung mit einer gewissen Grundfrequenz, FG, erfolgt, aber im Rahmen der Erfindung ist eine Bewegung denkbar, die aus mehreren Bewegungen mit verschiedenen Grundfrequenzen zusammengesetzt ist.

Die Vibrationsbewegung der Trommel Pi hängt nicht nur von der Bewegung der Vibriervorrichtung, sondern auch von der Beschaffenheit der Unterlage ab. Wenn die Beschaffenheit der Unterlage durch die Verdichtung verändert wird, ändert sich deshalb auch die Vibrationsbewegung der Trommel Pi.

Zum Abfühlen der Vibrationsbewegung beim Verdichten ist gem. Fi g. 1 ein Geber GlI angeordnet Um den Zusammenhang zwischen dem Geber und der Trommel PI zu symbolisieren, sind sie in F i g. 1 mit drei gestrichelten und parallelen Linien aneinander angeschlossen. Der Geber GTl ist so kontruiert, daß er für Bewegung nur, oder im wesentlichen nur in einer Richtung empfindlich ist, und auf dem Verdichtungsgerät so montiert und orientiert, daß er im wesentlichen nur den vertikalen Teil der Vibrationsbewegung abfühlt. Es kann deshalb vom Geber ein Teilbewegungssignal cntnommcn werden, das im wesentlichen den vertikalen Teil der Bewegung des Gebers repräsentiert. In der Figur ist dies mit einem ζ am Ausgang des Gebers angegeben. Das Teilbewegungssignal wird einem Vorverstärker AZzugeführt, der es impedanzumgewandelt und zu einem geeigneten Niveau verstärkt, bevor es zwei Bandfiltern zugeführt wird.

Das obere Bandfilter in F i g. 1 ist so abgestimmt, daß es sein Band um die Grundfrequenz hat und wohl Signale mit die Grundfrequenz wesentlich unterschreitenden Frequenzen als auch Signale mit Frequenzen sperrt, die den Bereich der Grundfrequenz überschreiten oder im wesentlichen mit der ersten Oberschwingung der Grundfrequenz zusammenfallen. Das obere Bandfilter kann deshalb aus dem Teilbewegungssignal eine Grund-Schwingungskomponente ausfiltern, die eine Frequenz hat, die im wesentlichen mit der Grundfrequenz übereinstimmt.

Das untere Bandfilter in F i g. 1 ist so abgestimmt, daß es sein Band um die erste Oberschwingung der Grundfrequenz hat und Signale mit Frequenzen sperrt, die im wesentlichen mit der Grundfrequenz und der zweiten Oberschwingung der Grundfrequenz übereinstimmen. Das Bandfilter kann deshalb aus dem Teilbewcgungssignal eine Oberschwingungskomponente ausfiltern, die eine im wesentlichen mit der ersten Oberschwingung der Grundfrequenz übereinstimmende Frequenz hat. Daß solche Oberschwingungskomponenten in der Wirklichkeit vorkommen, ist aus Fig. 14 bis 19 mit zugehörigem Text ersichtlich.

Das Ausgangssignal von dem oberen Bandfilter, d. h. die Grundschwingungskomponente, wird einem amplitudenbestimmenden Mittel L ίθ zugeführt. Dieses Mittel erzeugt ein Ausgangssignal, das die Amplitude der Grundschwingungskomponente repräsentiert.

Das Ausgangssignal von dem unteren Bandfilter, d. h. die Oberschwingungskomponente, wird einem amplitudenbestimmenden Mittel Z-Il zugeführt, das ein Ausgangssignal erzeugt, das die Amplitude der Oberschwingungskomponente repräsentiert.

Die Ausgangssignale von den amplitudenbestimmenden Mitteln L 10 und LIl werden einem Quotientcnbildner KH zugeführt, der ein Ausgangssignal, ArIl₁ erzeugt, das das Verhältnis zwischen der Amplitude der Oberschwingungskomponente und der Amplitude der Grundschwingungskomponente repräsentiert. Dieses Ausgangssignal von K11 kann dann entweder einem in der Figur nicht gezeigten Anzeigeinstrument für visuelle Anzeige zum Fahrer des Verdichtungsgerätes oder einem nicht gezeigten Regelkreis zur Regelung eines oder einiger Parameter des Verdichtungsgerätes zugeführt werden.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 wird außer der Grundschwingungskomponente nur eine Oberschwingungskomponente aus dem Teilbewegungssignal ausgefiltert. Unter gewissen Umständen können jedoch bessere Resultate erhalten werden, wenn mehr als eine Oberschwingungskomponente ausgefiltert und verwertet wird. : Die Anwendung nur eines Gebers gem. Fig. 1 kann in gewissen Fällen problematisch sein. Es kann schwer oder praktisch unmöglich sein, den Geber so anzuordnen, daß das Teilbewegungssignal von ihm optimale Bedeutung hat. Die Anordnung des Gebers wird in Bezie-

hung zu wesentlichen Teilen der Trommel Pl leicht exzentrisch oder unsymmetrisch. In gewissen Fällen lassen sich diese Nachteile oder Probleme zumindest teilweise durch die Anwendung von zwei Gebern zum Abfühlen der Vibrationsbewegung der Trommel Pi kompensieren. Die Lage der Geber ist dann, wenn möglich, vorzugsweise symmetrisch in Beziehung zur Trommel P1 oder deren wesentlichen Teilen zu wählen.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit zwei Gebern und mit Anwendung der Amplituden von zwei ausgefilterten Oberschwingungskomponenten mit verschiedenen Frequenzen. Von jedem Geber wird ein Teilbewegungssignal entnommen, das im wesentlichen den vertikalen Teil der Bewegung des betr. Gebers repräsentiert. Die beiden Teilbewegungssignale werden addiert und im Vorverstärker AZ verstärkt. Das Ausgangssignal vom Vorverstärker wird drei Bandfiltern zugeführt, von denen das oberste und das mittlere so konstruiert sind und fungieren, wie es im Anschluß an entsprechende Teile in F i g. 1 beschrieben ist.

Das untere Bandfilter in F i g. 2 ist so abgestimmt, daß es sein Band im Frequenzbereich um die zweite Oberschwingung der Grundfrequenz hat, so daß es sowohl Signale sperrt, deren Frequenz den Bereich der zweiten Oberschwingung überschreitet oder ungefähr mit der dritten Oberschwingung der Grundfrequenz zusammenfällt, als auch Signale, deren Frequenz die erste Oberschwingung der Grundfrequenz unterschreitet oder im wesentlichen mit ihr zusammenfällt. Dieses Bandfilter kann deshalb aus dem Teilbewegungssignal eine Oberschwingungskomponente ausfiltern, die eine mit der zweiten Oberschwingung der Grundfrequenz im wesentlichen übereinstimmende Frequenz hat. Diese Oberschwingungskomponente wird einem amplitudenbestimmenden Mittel L 12 zugeführt.

Die Ausgangssignale von den amplitudenbestimmenden Mitteln LIl und L 12 werden einem bewertenden Additionsverstärker zugeführt, der ein Ausgangssignal bildet, das eine bewertete Summe der Amplituden der ausgefilterten Oberschwingungskomponenten repräsentiert. Zur Veranschaulichung der Bewertung beim Summieren sind zwei Eingänge des Summierungsverstärkers mit λ bzw. β markiert.

Das Ausgangssignal vom Summierungsverstärker sowie das Ausgangssignal von dem amplitudenbestimmenden Mittel L10 werden einem Quotientenbildner K 12 zugeführt, der auf im wesentlichen dieselbe Weise wie das Mittel K 11 in F i g. 1 fungiert.

Das Ausgangssignal vom Mittel K 12 ist somit repräsentativ für das Verhältnis zwischen der bewerteten Summe der Amplituden der ausgefilterten Oberschwingungskomponenten und der Amplitude der ausgefilterten Grundschwingungskomponente.

Bisher wurden nur Ausführungsformen erörtert die nur Teilbewegungssignale anwenden, die im wesentlichen den vertikalen Teil der Bewegung eines oder mehrerer Geber repräsentieren.

Im Rahmen der Erfindung können auch Geber angewendet werden, von denen außerdem ein Teilbewegungssignal entnommen werden kann, das im wesentlichen den horizontalen Teil der Bewegung eines oder mehrerer Geber repräsentiert Solche Geber werden vorzugsweise bei Steuerung des Verdichtungsgerätes angewendet wenn mehr Informationen über die Verdichtung benötigt werden als sie aus nur einem Teilbewegungssignal erhalten werden können, das im wesentlichen den vertikalen Teil der Bewegung eines oder mehrerer Geber repräsentiert. Fig.3 veranschaulicht eine Ausführungsform dieser Art.

In F i g. 3 sind zwei Geber, G 11 und G 12, mit je zwei mit χ bzw. ζ markierten Ausgängen gezeigt. Vom Ausgang ζ am betr. Geber wird ein Teilbewegungssignal entnommen, das im wesentlichen den vertikalen Teil der Bewegung des Gebers analog mit Fig. 1 und 2 repräsentiert. Vom Ausgang χ am betr. Geber wird ein Teilbewegungssignal entnommen, das im wesentlichen den horizontalen Teil der Bewegung des betreffenden Gebers repräsentiert. Die Ausgangssignale von den z-Ausgängen der Geber werden vom Vorverstärker, AZ, den drei untersten Bandfiltern in der Figur sowie den drei unteren Gleichrichtern, L 10, L 11 und L 12 auf dieselbe Weise wie in F i g. 2 behandelt. Die Ausgangssignale von den Ar-Ausgängen der Geber werden einem Vorverstärker, AX, zugeführt. Das Ausgangssignal von diesem Vorverstärker wird von den in der Figur dargestellten drei oberen Bandfiltern sowie den oberen Gleichrichtern, L 10, L 11 und L 12 völlig analog zu dem Ausgangssignal vom Vorverstärker AZin F i g. 2 behandelt.

Der sehr längliche Block ganz rechts in F i g. 3 symbolisiert ein Mittel, das auf der Grundlage der Amplituden von ausgefilterten Grundschwingungen und Oberschwingungen Signale zur Beurteilung und Steuerung der Verdichtung erzeugt. Um die verschiedenen Aufgaben dieses Mittels zu veranschaulichen, wurde der Block symbolisch in sechs Abschnitte mit den Bezeichnungen AMP, FG, KX, S, KZ und H eingeteilt. Der Abschluß KZbildet ein oder mehrere Signale in Abhängigkeit von den Amplituden der Signale, die von den drei untersten Bandfiltern in der Figur ausgefiltert wurden. Der Abschnitt KX bildet ein oder mehrere Signale als Funktion der Amplituden der Signale, die von den drei oberen Bandfiltern in der Figur ausgefiltert wurden. Eines oder mehrere der Signale, die von den Abschnitten KX und KZ gebildet werden, können z. B. vom selben Typ wie das Signal k 12 sein, das bei der Ausführungsform gem.

F i g. 2 gebildet wird.

Der Abschnitt AMP bildet in Abhängigkeit von einem oder mehreren Signalen von dem Abschnitt KX und/oder dem Abschnitt KZ ein Signal zur Steuerung der Vibrationsamplitude des Verdichtungsgerätes. Das Ausgangssignal vom Abschnitt AMP wird einem Regelkreis ftAMPzugeführt, der die Vibrationsamplitude der Vibriervorrichtung Vt in Abhängigkeit von diesem Signal und ggf. anderer verfügbarer Informationen regelt. Der Abschnitt H erzeugt in Abhängigkeit von einem oder mehreren Signalen vom Abschnitt KX und/oder vom Abschnitt KZ ein Signal zu einem Regelkreis RH zur Regelung der Weiterbewegungsgeschwindigkeit des Verdichtungsgerätes. In Abhängigkeit von diesem Signal sowie ggf. anderer verfügbarer Informationen regelt der Regelkreis die Antriebseinrichtung M des Verdichtungsgerätes oder ein Zugfahrzeug.

Der Abschnitt FG erzeugt in Abhängigkeit von einem oder mehreren Signalen vom Abschnitt KX und/oder KZ ein Frequenzregelsignal, das einem Frequenzregelkreis RF zugeführt wird. DieserRegelkreis steuert die Frequenz der Vibriervorrichtung in Abhängigkeit von Frequenzregelsignal und eventuellen Signalen, die er direkt von der Vibriervorrichtung Vl empfängt.

Es wurden bisher nur Ausführungsformen erörtert, bei denen die Vibrationsfrequenz der Vibriervorrichtung im wesentlichen konstant ist Die Bandfilter können hierdurch ein für alle Male abgestimmt werden. Wenn man jedoch zur Erzielung optimalen Verdichtungsresultates die Grundfrequenz der Vibriervorrichtung ändern will, und dies innerhalb eines relativ großen

Bereiches erfolgen können soll, kann es notwendig sein, Bandfilter anzuwenden, deren Bandbereich im Takt mit den Änderungen der Grundfrequenz der Vibrationsbewegung geändert werden kann. Zu diesem Zweck hat er Regelkreis Geber zum Abfühlen der Vibrationsbewegung der Vibriervorrichtung und drei mit FO, Fl und F2 bezeichnete Ausgänge. Die Ausgangssignale von diesen Ausgängen sind repräsentativ für die Grundfrequenz bzw. die erste und zweite Oberschwingung der Vibrationsbewegung. Die Ausgangssignale werden Bandfiltern zur Änderung deren Bänder in Abhhängigkeit von Änderungen in der Grundfrequenz zugeführt.

Bei Versuchen mit einem Prototyp gemäß F i g. 1 wurden bei Anwendung an einer Rüttelwalze mit einer vibrierenden Trommel gute Ergebnisse erzielt. Dagegen sind die Ergebnisse bei Anwendung dieses Typs an Rüttelwalzen mit zwei vibrierenden Trommeln weniger gut. Eine Ursache hierfür kann sein, daß Vibrationsbewegungen in der Unterlage, die von der Vibrationsbewegung der einen Trommel stammen, störend auf Vibrationsbewegungen in der Unterlage einwirken, die von der Vibrationsbewegung der zweiten Trommel stammen. Eine andere Ursache kann darin liegen, daß das Fahrgestell der Walze eine gegenseitige Beeinflussung zwischen den Vibrationsbewegungen der Trommeln bewirkt. Die Ausführungsformen gem. F i g. 1 bis 3 sind deshalb als am besten für ein Verdichtungsgerät geeignet anzusehen, das nicht zwei oder mehr voneinander teilweise unabhängige Trommeln P aufweist, denen eine Vibrationsbewegung aufgezwungen wird.

F i g. 4 veranschaulicht in Form eines Blockschemas eine Ausführungsform, die speziell Rüttelwalzen mit zwei vibrierenden Trommeln Pl und P 2 angepaßt ist, denen voneinander zumindest teilweise unabhängige Vibrationsbewegungen von derselben oder verschiedener Frequenz aufgezwungen werden. Die Vibrationsbewegung der Trommel Pl wird von den Gebern GIl und G 12 abgefühlt. Diese Geber sind so konstruiert und montiert, daß sie auf dieselbe Weise wie entsprechende Geber in Fig.2 fungieren. Die Ausgangssignale von den Gebern GIl und G 12 werden addiert und im Mittel A 1 verstärkt. Das Ausgangssignal von A 1 wird von drei Bandfiltern, drei amplitudenbestimmenden Mittel L 10, L 11 und L 12, einem bewertenden Addierverstärker und einem Mittel K 12 analog zu der Verarbeitung gemäß F i g. 2 behandelt. Das Ausgangssignal k 12 vom Mittel K 12 ist somit repräsentativ für das Verhältnis zwischen der bewerteten Summe der Amplituden der Oberschwingungskomponenten und der Amplitude der ausgefilterten Grundschwingungskomponente.

Die Vibrationsbewegung der Trommel P 2 wird von den Gebern G 21 und G 22 abgefühlt Diese Geber sind auch so konstruiert und montiert, daß sie auf dieselbe Weise wie die Geber GIl und G 12 in F i g. 2 fungieren. Die Ausgangssignale von den Gebern G 21 und G 22 werden addiert und im Mittel A 2 verstärkt Das Ausgangssignal von A 2 wird von drei Bandfiltern, drei amplitudenabfühlenden Mitteln L 20, L 21, L 22, einem bewertenden Addierverstärker und einem Mittel K 22 analog zur Verarbeitung gemäß F i g. 2 behandelt Das Ausgangssignal Ar 22 vom Mittel K 22 ist somit repräsentativ für das Verhältnis zwischen der bewerteten Summe der Amplituden der ausgefilterten Oberschwingungskomponenten und der Amplitude der ausgefilterten Grundschwingungskomponente.

Die Ausgangssignale von den amplitudenbestimmenden Mitteln L 10 und L 29 werden einem Addiermittel A 3 zugeführt, dessen Ausgangssignal einem Mittel Kb zugeführt wird. Die Ausgangssignale von den bewertenden Addierverstärkern werden einem Addiermittel A 4 zugeführt, dessen Ausgangssignal auch dem Mittel Kb zugeführt wird. Das Mittel Kb ist im wesentlichen vom selben Typ wie das Mittel K 12 oder K 22 und erzeugt ein Ausgangssignal, das für das Verhältnis zwischen zwei Größen repräsentativ ist. Die erste Größe ist die bewertete Summe der Amplituden der vier ausgefilterten Oberschwingungskomponenten, wo die Bewer-ο tungskoeffizienten ac 1, β 1, ac 2 und β 2 sind. Die zweite Größe ist die Summe der Amplituden der ausgefilterten Grundschwingungskomponenten. Das Ausgangssignal b vom Mittel Kb ist somit repräsentativ für das Verhältnis zwischen letztgenannter bewerteter Summe und genannter Summe der Amplituden der Grundschwingungskomponenten.

Das Ausgangssignai k 12 vom Mittel K12 und das Ausgangssigna! k22 vom Mittel K22 werden sowohl einem Addiermittel A 5 vom selben Typ wie A 3 und A 4 als auch einem Subtraktionsmittel Mittel A 6 zugeführt. Das Ausgangssignal, s, vom Addiermittel A 5 ist deshalb repräsentativ für die Summe von k 12 und k 22, während das Ausgangssignal, d, vom Subtraktionsmittel A 6 repräsentativ für die Differenz zwischen k 12 und k 22 istDie Ausgangssignale dund s werden einem Mittel Kr vom gleichen Typ wie Kb zugeführt. Das Ausgangssignal r von Kr ist somit repräsentativ für das Verhältnis zwischen der Differenz zwischen k 12 und k 22 und der Summe von k 12 und k 22.

Wenn die Ausführungsform gemäß Fig.4 bei der Asphaltverdichtung angewandt wird, würde die Größe r eine Anzeige für die relative Veränderung des Verdichtungsgrades bei dem jeweiligen Überfahren sein. Die Erhöhung des Verdichtungsgrades, die bei einem gewis-

sen Überfahren erzielt wird, ist erfahrungsgemäß um so geringer, je mehr Überfahrten vorher erfolgten. Wenn die Erhöhung im Verdichtungsgrad im Verhältnis zum gesamten Verdichtungsgrad genügend klein ist, weiß man, daß der erreichte Verdichtungsgrad nahezu der höchste ist, der unter unveränderten Verhältnissen erhalten werden kann. Wenn man einigermaßen gut weiß, wie der Verdichtungsgrad mit der Anzahl Überfahrten zunimmt, kann die Größe r in Kombination mit k 12 und/oder k 22 ein Maß für den absoluten Verdichtungsgrad geben, auch wenn k 12 und k 22 jede für sich nur relative Maße des von Pl bzw. P2 bei dem jeweiligen Überfahren bewirkten Verdichtungsgrades ergeben.

Es sind viele Varianten der Ausführungsform gemäß Mitte! F i g. 4 denkbar. Wenn man z. B. nicht sämtliche

so Ausgangssignale b, d, s und r wünscht, kann das Blockschema vereinfacht werden.

Ein Prototyp eines Verdichtungsgradmessers für Rültelwalzen wurde gem. der Ausführungsform in F i g. 1 hergestellt Als Geber GIl zum Abfühlen der Vibrationsbewegung wurde ein Beschleunigungsmesser der Marke Brüel & Kjaer Typ 4339 angewendet Fig.5 zeigt einen Schaltplan für den Vorverstärker, der zur Verstärkung des Ausgangssignals des Beschleunigungsmessers, d. h. ΑΖΊτι F i g. 1, angewendet wurde. Der Vorverstärker besteht aus drei integrierten Kreisen, /Cl, vom Fabrikat Fairchild mit der Typenbezeichnung μΑ776, einem Kupplungskondensator von 0,1 μΡ, zwei Widerständen R 1 von 1 ΜΩ, einem Widerstand R 2 von 10 ΜΩ, zwei Widerständen RZ von lOkfl, einem Widerstand R 4 für Kupplung zur Spannungsquelle, einem Widerstand R 5 von 10OkQ sowie einem Widerstand R 6 von 470 kil Die Bezugsziffer 8 an den integrierten Kreisen bezieht sich natürlich auf den entsprechenden

Kupplungspunkt gem. Anwendungsanweisungen und Datenblatt

F i g. 6 zeigt einen Schaltplan für zwei Bandfilter, die im Prototyp gem. Fig.! angewandt wurden. Der obere Teil des Schaltplanes in Fig.6 ist ein Bandfilter mit Band um 25 Hz. Die untere Hälfte des Schaltplanes in Fig.6 ist ein Bandfilter vom selben Typ, jedoch mit Band um 50 Hz. Die relative Bandbreite der Bandfilter wurde absichtlich so gleich wie möglich gemacht und ist ca. 1/3. Die Grundfrequenz der angewandten Rüttelwalze der Marke Dynapac mit der Modellbezeichnung CH47 ist ca. 25 Hz. Die obere bzw. untere Hälfte des Schaltplanes in Fig.6 entspricht somit dem oberen bzw. unleren Bandfilter in F i g. 1.

Jedes Filter in F i g. 6 ist um einen integrierten Kreis mit vier getrennten Operationsverstärkern IC 2 in derselben Kapsel und vom Fabrikat Motorola mit der Typenbezeichnung MC 3403P aufgebaut Das obere Filter mit Band um 25 Hz hat 8 Kondensatoren von je 100 nF, während das untere Filter mit Band um 50 Hz 4 Kondensatoren von je 10OnF hat. Außer nicht gezeigten Mitteln für Stromversorgung bestehen die Filter aus einer Anzahl Widerstände Ry-R^ mit folgender Resistanz:

«7 =	89 kn.
/?H =	47 kn,
R* =	150 kn,
Rw =	4,7 kn.
Ru =	22 kn.
Rn =	470 kn.
Rn =	120ί;Ω,
RlA =	33 kn.
/?.5 -	220 kn,
*Rib =*	3,9 kn,
Ru =	15 kn,
Ris =	66 kn und
/?19 =	560 kn.

Die Ziffern 1 — 14 an den Operationsverstärkern IC 2 beziehen sich natürlich auf entsprechende Kupplungspunkte am integrierten Kreis.

F i g. 7 zeigt einen Schaltplan für einen Gleichrichter mit nachgeschaltetem Anschaltfilter. Diese Kombination wurde im Prototyp als amplitudenbestimmendes Mittel L 10 gem. F i g. 1 angewendet. Der Gleichrichter ist um zwei von vier getrennten Operationsverstärkern in einem integrierten Kreis IC2 vom Fabrikat Motorola mit der Typenbezeichnung Mc3403P aufgebaut Die übrigen zwei integrierten Kreise in der Kapsel wurden in dem gleichen amplitudenbestimmenden Mittel L 11 angewendet. Die eigentliche Gleichrichtung wird von zwei Dioden ausgeführt, die an den Ausgang des linken integrierten Kreises geschaltet sind. Außer nicht gezeigten Mitteln für Stromversorgung besteht der Gleichrichter im übrigen aus 8 Widerständen R3 von 10kf2. Das Anschaltfilter besteht aus einem einfachen WC-Glied mit der Resistenz 1,2 kn und der Kapazität ΙΟΟΟμΚ

F i g. 8 zeigt ein Blockschema für einen Quotientenbiidner, der im Prototyp ais K i i in F i g. i angewendet wurde. Der Quotientenbildner hat zwei Eingänge A bzw. B für Ausgangssignale vom Anschaltfilter gem. F i g. 7. Dem Eingang B wird das Ausgangssignal von der Kombination aus Gleichrichter und Anschaltfilter, die zum Abfühlen der Amplitude der ausgefilterten Oberschwingungskomponente angewendet wurde, d. h. der Kombination, die LW in Fig. 1 entspricht, zugeführt Dem Eingang A wird das Ausgangssignal von der Kombination aus Gleichrichter und Anschaltfilter, die zur Abfühlung der Amplitude der ausgefilterten Grundschwingungskomponente angewendet wurde, d. h. der Kombination, die L 10 in F i g. 1 entspricht, zugeführt. Der Quotientenbildner hat einen analogen Divisionskreis DK, der mit analoger Signalbehandlungstechnik ein analoges Signal bildet, dessen Größe proportional zum Quotienten zwischen der Größe des Eingangssignals am Eingang B und der Größe des Eingangssignals am Eingang A ist.

Der Quotient zwischen der Amplitude der ausgefilterten Oberschwingungskomponente und der Amplitude der ausgefilterten Grundschwingungskomponente ist natürlich nur relevant, wenn eine Grundschwingungskomponente vorhanden ist, die das Niveau von Rauschen und Störungen überschreitet. Aus diesem Grund enthält das Blockschema in Fig.8 eine Vergleichsanordnung VG und eine Sperre Sp, deren gemeinsame Aufgabe gleich der einer Rauschsperre in einem Rundfunkempfänger ist. Die Vergleichsanordnung vergleicht die Amplitude der ausgefilterten Grundschwingungskomponente mit einer vorbestimmten Referenz Uref und erzeugt in Abhängigkeit vom Vergleichsresultat eir Vergleichssignal zur Sperranordnung. Die Sperranordnung befördert in Abhängigkeit vom Vergleichssignal das Ausgangssignal zu dem visuellen Anzeigemittel nur dann weiter, wenn das Eingangssignal am Eingang A, d. h. die Amplitude der ausgefilterten Grundschwingungskomponente, ausreichend groß ist

Fig.9 zeigt einen Schaltplan für einen Quotientenbildner mit Vergleichsanordnung VC und Sperre Sp gemäß dem Blockschema in Fig.8, welcher Quotientenbildner im hergestellten Prototyp als K 11 in F i g. 1 verwendet wurde. Der Quotientenbildner ist um zwei integrierte Kreise aufgebaut, von denen der eine, IC 2, vom selben Typ ist wie die in den Filtern und im Gleichrichter angewendeten. Der integrierte Kreis IC 2 hat die Aufgabe, das Eingangssignal am Eingang A mit einer Spannung zu vergleichen, die von einem Spannungsteiler in Form der Widerstände Rn, R20. und Ä21 von 15 kn, 68 kn bzw. 12 kn entnommen wird, und ein Ausgangssignal zu erzeugen, das über den Widerstand /?3 von 10 kn einem Transistor des Fabrikats ITT mit der Typenbezeichnung BCY59 zugeführt wird. Die Widerstände und der Transistor sind somit die Vergleichsanordnung und die Sperranordnung im Blockschema in Fig. 8.

Der zweite integrierte Kreis, /C3, ist vom Fabrikat Analog Devices mit der Typenbezeichnung AD532. Er ist für Erzeugung eines Ausgangssignals geschaltet, dessen Größe proportional zum Eingangssignal am Eingang B, dividiert durch das Eingangssignal am Eingang A, ist. Dessen Ausgangssignal wird über einen Widerstand /?22 von 2,2 kn und einen variablen Widerstand zu einem Mittel für visuelle Anzeige geführt, wenn der Transistor durch Signal von IC2 gedrosselt ist. Wenn der Transistor durch Signal von /C 2 sich in tiefster Lage befindet, wird das Ausgangssignal von IC3 über den Widerstand von 2,2 kn an Erde kurzgeschlossen.

Der vorstehend beschriebene Quotientenbildner hat analoge Signalbehandlung. Es ist natürlich möglich, sich anstelle dessen eines Quotientenbildners mit digitaler Signalbehandlung zu bedienen. Fig. 10 zeigt ein Blockschema für einen solchen Quotientenbildner.

Der Eingang A des Quotientenbildners ist für Zuführung des Ausgangssignals von dem amplitudenbestim-

menden Mittel L10 vorgesehen, das der ausgefilterten Grundschwingungskomponente zugeführt wird Der Eingang B des Quotientenbildners ist für Zuführung entweder des Ausgangssignals von dem amplitudenbestimmenden Mittel LlI, das der ausgefilterten Oberschwingungskomponente zugeführt wird, oder das Ausgangssignal von einem bewertenden Addierverstärker gemäß F i g. 2 oder 4 vorgesehen. Ein erster Spannungs-Frequenz-Umwandler L/l erzeugt ein erstes digitales Ausgangssignal in Form von Pulsen, deren Frequenz von der Größe des Eingangssignals nach A abhängt Ein zweiter Spannung-Frequenz-Umwandler i/2 erzeugt ein zweites digitales Ausgangssignal in Form von Pulsen, deren Frequenz von der Größe des Eingangssignals nach B abhängt Das erste und zweite digitale Ausgangssignal DA, DB sowie ein Signal mit der Frequenz /ι von einem Oszillator OS werden einem digitalen Frequenzteiler FT zugeführt, der ein drittes digitales Ausgangssignal DK in Form von Pulsen erzeugt, deren Frequenz von dem Verhältnis zwischen der Größe des Eingangssignals zum Eingang A und des Eingangssignals zum Eingang B abhängt Das dritte digitale Ausgangssignal wird einem Frequenzteiler FTl-Nzugeführt, dessen Teilungsfaktor Λ/mit einem Umschalter LiS einstellbar ist. Der Umschalter LiSsteuert auch die Teilungsfrequenz N eines zweiten Frequenzteilers FT2-N desselben Typs wie der erste. Der zweite Frequenzteiler empfängt ein Signal mit der Frequenz f₂ vom Oszillator OS und erzeugt ein logisches Signal, das einem Tor Tzugeführt wird. In Abhängigkeit vom logischen Signal sperrt das Tor Γ das digitale Ausgangssignal in Form von Pulsen vom ersten frequenzteilenden Kreis oder befördert es weiter zu einem Rechner. Das logische Signal vom zweiten frequenzteilenden Kreis wechselt logisches Niveau in Zeitabständen, die proportional zu N sind. Das Tor läßt deshalb digitale Pulse von dem ersten frequenzteilenden Kreis in Zeitabständen durch, die proportional zu N sind. Andererseits ist die Frequenz der digitalen Pulse umgekehrt proportional zu Λ/aufgrund des ersten frequenzteilenden Kreises. Bei sonst unveränderten Verhältnissen ist deshalb die Anzahl der Pulse, die dem Rechner zugeführt werden, im wesentlichen unabhängig von N. Hieraus geht hervor, daß die Pulsfrequenz der Pulse vom ersten Frequenzteiler im wesentlichen proportional zum momentanen Verhältnis zwischen der Größe des dem Eingang B zugeführten Signals und der Größe des dem Eingang A zugeführten Signals ist. Das Rechenergebnis im Rechner dagegen ist im wesentlichen proportional zu einem Zeitmittelwert dieses Verhältnisses, wo die Mittelwertbildung während eines Zeitintervalls erfolgt, der proportional zu Λ/ist.

F i g. 11 und 12 zeigen zusammen einen Schaltplan für einen digitalen Quotientenbildner mit Mittelwertbildung gem. Fig. 10.

Die analogen Eingangssignale zu den Eingängen A und B werden umgekehrt und von zwei Operationsverstärkern /C 4 des Fabrikates Fairchild mit der Typenbezeichnung |iA741 verstärkt. Die Ausgangssignale von den Operationsverstärkern werden zu je einem Spannungs-Frequenzumwandler geführt, der um einen integrierten Kreis ICS des Fabrikates Intech mit der Typenbezeichnung A-8400 aufgebaut ist. Die peripheren Komponenten der zwei integrierten Kreise haben etwas verschiedene Werte, /?23 = 4,7Ι<Ω, Ci=4,7nF, C2 = 470 nF für den oberen Kreis, während C\ =470 nF, C₂ = 47 nF für den unteren Kreis sind, so daß die Pulsfrequenz des ersten digitalen Ausgangssignals zwischen ca. 50 und 500 Hz schwankt, während die Pulsfrequenz des zweiten digitalen Ausgangssignals zwischen 03 und 50 kHz schwankt

Die digitale Division der Frequenzen der Pulszüge wird von einem Pulszug mit einer festen Frequenz /i von einem Oszillator mit Niederteiler gesteuert, der um einen integrierten Kreis IC6 des Fabrikates RCA mit der Typenbezeichnung CD4060 aufgebaut ist Der Oszillator schwingt mil einer Frequenz 3276,8 Hz. die durch 2⁶ geteilt /_t =51.2 Hz und durch 2^M geteilt /2=O^ Hz ergibt

Eine positive Flanke an C gibt über einen Kondensator von 100 pF und einen Widerstand von 10 Y£l einen Nullstellungspuls an die /K-Wippen des Fabrikates RCA mit der Typenbezeichnung CD4027. Die Aufgabe der Diode in diesem Zusammenhang ist negative Pulse kurzzuschließen. Wenn der erste Puls in DA nach dem Nullstellungspuls über einen Umkehrer kommt, wird die erste JK-Wippe FFl ausgelöst wobei das Tor Ui geöffnet wird und Pulse von DB durchzulassen beginnt Wenn der nächste Puls in DA kommt, schaltet die erste Wippe FFl wieder um und schließt das Tor L/l und schaltet die Wippe FF2 um. Q in Wippe 2 hat danach niedriges Niveau und verhindert durch die Schaltung zu den /- und /C-Eingängen an Wippe 1, daß diese von nachfolgenden Pulsen nach DB ausgelöst wird. Die Wippen FFl und FF2 sind vom Fabrikat RCA mit der Typenbezeichnung CD4027.

Die Funktion ist so, daß das Tor U\ Pulse in DB während einer Periode von DA einmal während jeder

Periode von der Frequenz /i durchläßt

Der Pulszug DK besteht aus Schauern von Pulsen mit derselben Frequenz im Schauer wie die Frequenzen von DB. Ein Schauer wird für jede Periode der Frequenz f\ erhalten, und jeder Schauer hat eine Dauer gleich einer Periode von DA. Die Anzahl der Pulse pro Sekunde beträgt:

- konst.

Jb. Sa

Diese Frequenz wird in einem Zähler vom Fabrikat RCA mit der Typenbezeichnung CD4520 durch 256 dividiert wobei ein Pulszug mit geeigneter Frequenz und mit Pulsen entsteht, die im wesentlichen über die Zeil gleichmäßig verteilt sind. Die Schaltung enthält auch Kreise, die manuelle Wahl mit zwei Lageumschaltcrn zwischen einer einzelnen Messung und Anzeige eines Mittelwerts oder kontinuierlicher Messung und Anzeige von sukzessiven Mittelwerten während aufeinander- folgender Zeitintervalle ermöglichen.

Bei Niederdrücken der START-Taste mit den zwei Wechselkontakten in der gezeigten linken Lage wird die monostabile Wippe ICl des Fabrikates RCA mit der Typbezeichnung CD4098 ausgelöst und ergibt sowohl einen Nullstellungsimpuls am Ausgang Q zur Nullstellung der drei Dekadenrechner CD4518 als auch einen Puls zu einer Wippe, die von den Toren U 2 und U 3 gebildet wird, die damit so eingestellt wird, daß sie niedriges Niveau zum Ä-Eingang am Oszillator /C6 gibt, so daß der Oszillator schwingt, wie auch einen Puls über die ODER-Tore t/6 und i/7 zu den H^-Eingängen an /C8, der ein Rechner vom Fabrikat RCA mit der Typbezeichnung DC40192 ist. Bei Empfang genannten Pulses werden die Rechner ICS auf den Wen, N, einjicsielll, der an BCD eingestellt ist. Die Eingänge IJian den drei Antriebsstufen CD4511 vom Fabrikat RCA haben niedriges Niveau über die Tore L/4 und U5. Die Hochrechnung der Dekadenrechner CD4518 wird deshalb konti-

nuierlich am Darsteller gezeigt, der aus Modulen mit der Typbezeichnung FND500 aufgebaut ist Die NAND-'iore Ui-US und t/8 sowie die ODER-Tore U 6 und Ul sind vom Fabrikat RCA mit Typbezeichnung CD4011 bzw. CD4071. Die Kondensatoren, die an IC 6 bzw. IC 7 geschaltet sind, haben die Kapazitanzen 15 nF bzw. 15OnF.

In Abhängigkeit von eingehenden Pulsen in DK am Eingang D bzw. Pulsen mit der Frequenz h vom Oszillator /C6 rechnen die Rechner /C8 nieder von N. Wenn sie auf 0 kommen, erzeugen sie einen Puls am betr. Ausgang TCd. Der Puls am Ausgang des oberen Rechners passiert durch das ODER-Tor U 7 zum oberen Eingang TL des Rechners und stellt den oberen Rechner wieder auf .V ein. Auf entsprechende Weise stellt der Puls am Ausgang 7Ud des unteren Rechners über das ODER-Tor t/6 den unteren Rechner wieder auf Nein. Der Puls am Ausgang 7Cd stellt jedoch die aus U2 und U 3 bestehende Wippe wieder zurück. Dies geschieht

nach Nt- Sekunden und bewirkt seinerseits, daß der η

Oszillator IC6 anhält Das Rechenresultat in den Dekadenrechnern CD4518, d. h. das Resultat der Messung, wird am Darsteller gezeigt

Bei kontinuierlicher Messung und Anzeige sind die zwei Wechselkontakte in der rechten Lage, und der Ablauf beginnt von vorne, wie vorstehend beschrieben. Das Hochrechnen der Dekadenrechner wird jedoch nicht am Darsteller gezeigt, da Lf nun dadurch, daß der Umschalter den einen Eingang an t/4 an Plus schaltet hohes Niveau hat

Wenn die erste Messung nach Ny- Sekunden abgeschlossen ist, kommt ein TCd-PuIs von i/9, der sowohl niedriges Niveau am einen Eingang von t/4 und damit niedriges Niveau an L£gibt, was zur Folge hat, daß die Werte von den Dekadenrechnern durchgelassen und am Darsteller gezeigt werden, als auch die Monowippe auslöst, wonach eine neue Messung auf dieselbe Weise wie beim Drücken derSTART-Taste beginnt.

Das zuletzt berechnete Resultat wird also dargestellt, bis ein neuer Wert berechnet wurde.

Wie bereits erwähnt, wurde der hergestellte Prototyp u. a. an einer Rüttelwalze von Dynapac vom Typ CH47 geprüft. Zwecks Veranschaulichung der Montage des Gebers zeigt F i g. 13 einen Schnitt durch die Trommel mit angrenzenden Teilen der Rüttelwalze. Der Geber war am Flansch #11 befestigt. Bezüglich der verschiedenen Details wird im übrigen auf die Betriebsanleitung für die betr. Walze verwiesen, die beim Hersteller erhältlich ist. In diesem Zusammenhang muß außerdem erwähnt werden, daß die Lage des Gebers ähnlich der Lage des Beschleunigers Γ in Fig.2 der US-PS 35 99 543 ist.

Wenn eine Ausführungsform mit zwei Gebern, z. B. gemäß F i g. 2 an der genannten Walze angewendet wird, empfiehlt es sich, den zweiten Geber am Flansch g 12in Fig. 13zu montieren.

F i g. 14 bis 16 zeigen Ergebnisse von zwei Versuchen auf Sand als Unterlage mit der Dynapac Eintrommelwalze CH47 mit einer Vibriervorrichtung mit konstanter Erregenrcquenz, wobei siirii die gewonnenen Amplituden in Abhängigkeit vom erreichten Verdichtungsgrad verändern. Die Versuche wurden auf einer 1,5 m hohen Sandauffüllung zwischen Grundplatten zur Grundierung eines Hallenbaus ausgeführt. Aufgrund der hohen und losen Füllung entstand Erdbruch nach 3 bis 4 Überfahrten, was im Versuch 1 die Diskontinuität verursachte. Versuch 2 wurde nach Auflockerung auf ca. 60 cm Tiefe mit Hilfe eines Raupenschleppers ausgeführt

In F i g. 14 ist die relative Größe des Quotienten zwisehen der Amplitude für die erste Gberschwingung und die Grundschwingung als Funktion der Anzahl von Überfahrten (1 bis 18) gezeigt Die Resultate wurden durch Auswertung von Bandaufnahmen von Signalen von dem entwickelten Prototyp erhalten.

In F i g. 15 sind Resultate von Dichtemessungen nach Überfahrt 3, 6, 9 und 18 bei Versuch 1 gezeigt Die Dichte wurde auf drei verschiedenen Niveaus (· = 1 -15 cm, ■ = 15-30 cm, T=30-40 cm) mit Hilfe von Wasservolumetern ermittelt

In Fig. 16 ist das Setzen der oberen Oberfläche als Funktion einer Anzahl Überfahrten gezeigt. Das Setzen ist durch Oberflächennivellierung bestimmt worden.

Fig. 17—19 zeigen Ergebnisse von Versuchen auf Moränenboden mit einer Dynapac Tandemwalze CC20 mit konstanter Erregerfrequenz. Diese Walze arbeitete mit epier Grundfrequenz von 50 Hz, wobei die Filter F10, F11 entsprechend abgestimmt wurden.

F i g. 17 zeigt die relative Größe des Quotienten zwischen der Amplitude für die erste Oberschwingung und die Grundschwingung als Funktion der Anzahl von Überfahrten (1 bis 8). Das Resultat wurde durch Auswertung von Bandaufnahmen von Signalen erhalten, die von einem Prototyp mit 50-Hz- und 100-Hz-Filtern erzeugt wurden.

In Fig. 15 sind Resultate von Dichtemessungen gezeigt. Die Dichte wurde auf drei verschiedenen Niveaus (•=0—15 cm, H = IS-SOCm, ψ =30-40 cm) nach Überfahrt 2, 4 und 6 mit Hilfe von Wasservolumetern bestimmt.

In Fig. 19 ist das Setzen der oberen Oberfläche als Funktion der Anzahl von Überfahrten gezeigt. Das Setzen ist durch Oberflächennivellierung bestimmt worden. Die Versuchsergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung zwischen dem Absetzen, der Dichte der Unterlage und der relativen Größe des Quotienten zwischen den Amplituden. Die vorkommenden Abweichungen dürften wenigstens teilweise mit Unvollkommenheiten des Prototyps und Fehlerbereichen beim Messen usw. zu erklären sein. Es dürfte deshalb offenbar sein, daß der vorstehend behauptete Zusammenhang zwischen dem Verdichtungsgrad der Unterlage und der relativen Größe des Quotienten tatsächlich existiert.

Im Rahmen der Erfindung sind natürlich zahlreiche Variationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele möglich. Die Anzahl ausgefilterter Oberschwingungskomponenten mit Frequenzen, die im wesentlichen mit verschiedenen Oberschwingungen zur Grundfrequenz übereinstimmen, braucht nicht notwendigerweise zwei zu sein. Man kann sich z. B. die Anwendung der Amplitude von ausgefilterten Oberschwingungskomponenten mit Frequenzen denken, die mit der dritten Oberschwingung der Grundfrequenz übereinstimmen. Bei Versuchen waren diese jedoch von ungefähr derselben Größenordnung wie Rauschen und Störungen. Ausgeführte Versuche deuten anstelle dessen darauf hin, daß Ausfilterung und Anwendung von nur solchen OberschwingürigSKörfipOiicntcn, uefcü FYcCjücnZ ucF 6Γ5ί£Π Oucf- schwingung der Grundfrequenz entspricht, als ein Kompromiß zwischen Komplexität und Preis einerseits und Preis andererseits vorzuziehen sind.

Es ist ferner denkbar, bei Ausführungsformen im wesentlichen gemäß F i g. 3 eine verschiedene Anzahl von Oberschwingungskomponenten aus verschiedenen Teil-

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bewegungssignalen auszufiltern und anzuwenden, ζ. Β. zwei Oberschwingungskomponenten mit verschiedenen Frequenzen aus dem Teilbewegungssignal von den z-Ausgängen der Geber und nur eine Oberschwingungskomponente aus dem Teilbewegungssignal von den x-Ausgängen der Geber.

Bei Verdichtungsgeräten mit zwei oder mehr Vibrationserzeugern mit genügend verschiedenen Grundfrequenzen ist es denkbar, bei der Ausfilterung jede Grundschwingungskomponente mit zugehörigen Ober-Schwingungskomponenten von übrigen Grundschwingungskomponenten mit zugehörigen Oberschwingungskomponenten zu trennen. Es ist jedoch auch denkbar, die Grundschwingungskomponenten gemeinsam und zugehörige Oberschwingungskomponenten mit is derselben Ordnungszahl gemeinsam auszufiltern und anzuwenden. Wenn zwei oder mehr Grundfrequenzen sich allzuwenig voneinander unterscheiden, kann es praktisch unmöglich sein, sie voneinander zu trennen, insbesondere wenn sie aufgrund der Konstruktion des Verdichtungsgerätes oder des erreichten Verdichtungsgrades in der Zeit variieren.

Unter der Voraussetzung, daß die Amplitude der Grundschwingungskomponente konstant wäre, könnte man sich denken, nur eine oder mehrere Oberschwingungskomponenten auszufiltern und anzuwenden. Ausgeführte Versuche zeigen jedoch, daß die Amplitude der |i. ausgefilterten Grundschwingungskomponente nicht in f) allen Fällen konstant ist. Die Anwendung des Quotients ten zwischen der Größe von zwei Signalen, die aus dem- f1| selben Gebersignal ausgefiltert sind, vereinfacht außer-JÖ dem das Eichen des Verdichtungsgradmessers. Die , ΐ| Quotientenbildung bedeutet eine beträchtliche Verminjjy derung der Einwirkung von Temperatur und Alterung pi usw. von Geber und den übrigen Komponenten. Der !$ Verstärkungsfaktor des Vorverstärkers kann mäßig vagi riieren, ohne daß dies direkt den Quotienten beeinflußt. fc Die Anwendung von Filtern desselben Typs mit dersel-

f!; ben relativen Bandbreite zur Ausfilterung von Grund- fu Schwingungskomponenten und Oberschwingungskom- £4 ponenten bewirict in Kombination mit der Quotienten- 0- bildung eine wesentliche Verminderung der Einwirkung |:^;v mäßiger Variationen in der Grundfrequenz der Vibra- ;f tionsbewegung. Eine eventuelle Schrägstimmung der |V⁽; Filter in Beziehung zur Grundfreqeunz hat dann ja im IH wesentlichen eine gleich große relative Verminderung ,ν in den Amplituden der ausgefilterten Komponenten zur '"/ Folge. Es ist deshalb vorzuziehen, die Größe der Ampli-Iv; tude einer ausgefilterten Oberschwingungskomponente k, in Beziehung zu der Größe der Amplitude einer ausge-ι,; filterten Grundschwingungskomponente zu setzen.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beurteilen des Verdichtungsgrads beim Verdichten einer Unterlage mittels einer Rüttelwalze und/oder zur Steuerung von Verdichtungsparametern der bzw. einer Rüttelwalze, wobei die Rüttelwalze mindestens eine mit einer gewissen Grundfrequenz vibrierende Trommel aufweist, bei dem der durch den jeweiligen Verdichtungsgrad der to Unterlage veränderten Trommel-Vibrationsbewegung mindestens ein im wesentlichen vertikale Bewegungen repräsentierendes Teilbewegungssignal entnommen und ein damit im Zusammenhang stehendcTArnpiitudenwert ais Maß für den augenblickliehen Verdichtungsgrad der zu verdichtenden Unterlage genommen und/oder zu der Steuerung von Verdichtungsparametern der Rüttelwalze herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Teilbewegungssignal mindestens eine Oberschwingungskomponente herausgefiltert wird, und zwar mit einer Frequenz, die im wesentlichen wird mit einer der niedrigeren Oberschwingungen der Grundfrequenz der veränderten Trommel-Vibrationsbewegung übereinstimmt und die Amplitude dieser Oberschwingungskomponente bzw. die bewertete Summe der Amplituden von mehreren Oberschwingungskomponenten als das Maß für den augenblicklichen Verdichtungsgrad und/oder zu der Steuerung von Verdichtungsparametern herangezogen wird.

2. Verfahren zum Beurteilen des Verdichtungsgrads beim Verdichten einer Unterlage mittels einer Rüttelwalze und/oder zur Steuerung von Verdichtungsparametern der bzw. einer Rüttelwalze, wobei die Rüttelwalze mindestens eine mit einer gewissen Grundfrequenz vibrierende Trommel aufweist, bei dem der durch den jeweiligen Verdichtungsgrad der Unterlage veränderten Trommel-Vibrationsbewegung mindestens ein im wesentlichen vertikale Bewegungen repräsentierendes Teilbewegungssignal entnommen und ein damit im Zusammenhang stehender Amplitudenwert als Maß für den augenblicklichen Verdichtungsgrad der zu verdichtenden Unterlage genommen und/oder zu der Steuerung von Verdichtungsparametern der Rüttelwalze herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Teilbewegungssignal mindestens eine Oberschwingungskomponente herausgefiltert wird, und zwar mit einer Frequenz, die im wesentlichen mit einer der niedrigeren Oberschwingungen der Grundfrequenz der veränderten Trommel-Vibrationsbewegung übereinstimmt, daß aus dem Teilbewegungssignal auch eine Grundschwingungskomponente mit einer Frequenz herausgefiltert wird, die im wesentlichen mit der Grundfrequenz der veränderten Vibrationsbewegung übereinstimmt, und daß aus der Amplitude dieser Oberschwingungskomponente bzw. aus der bewerteten Summe der Amplituden mehrerer dieser Oberschwingungskomponenten einerseits und der Amplitude der Grundschwingungskomponente andererseits ein Quotientensignal gebildet wird, das als das Maß für den augenblicklichen Verdichtungsgrad und/oder zu der Steuerung von Verdichtungsparametern herangezogen wird.

3. Verfahren zum Beurteilen des Verdichtungsgrads beim Verdichten einer Unterlage mittels einer Rüttelwalze und/oder zur Steuerung von Verdichtungsparametern der bzw. einer Rüttelwalze, wobei die Rüttelwalze zwei mit einer gewissen Grundfrequenz vibrierende Trommeln aufweist, bei dem der durch den jeweiligen Verdichtungsgrad der Unterlage veränderten Trommel-Vibrationsbewegung mindestens ein im wesentlichen vertikale Bewegungen repräsentierendes Teilbewegungssignal entnommen und ein damit im Zusammenhang stehender Amplitudenwert als Maß für den augenblicklichen Verdichtungsgrad der zu verdichtenden Unterlage genommen und/oder zu der Steuerung von Verdichtungsparametern der Rüttelwalze herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Teilbewegungssignal jeder der beiden Trommeln mindestens eine Oberschwingungskomponente herausgefiltert wird, und zwar mit einer Frequenz, die im wesentlichen mit einer der niedrigeren Oberschwingungen der Grundfrequenz der veränderten Trommel-Vibrationsbev/egung übereinstimmt, daß aus dem Teilbewegungssignal jeder der beiden Trom- y mein auch eine Grundschwingungskomponente mit ^ einer Frequenz herausgefiltert?die im wesentlichen mit der Grundfrequenz der veränderten Vibrationsbeweguisg übereinstimmt, daß — bezogen auf jede der beiden Trommeln — aus der Amplitude der Oberschwingungskomponente bzw. aus der bewerteten Summe mehrerer der Oberschwingiingskomponenten einerseits und der Amplitude der Grundschwingungskomponente andererseits ein Quotientensignal gebildet wird und daß entweder die Summe oder die Differenz oder das Verhältnis von Summe zu Differenz (oder umgekehrt) der beiden Quotientensignale als das Maß für den augenblicklichen Verdichtungsgrad und/oder zur Steuerung von Verdichtungsparametern herangezogen wird.

4. Verfahren zum Beurteilen des Verdichtungsgrads beim Verdichten einer Unterlage mittels einer Rüttelwalze und/oder zur Steuerung von Verdichtungsparametern der bzw. einer Rüttelwalze, wobei die Rüttelwalze zwei mit einer gewissen Grundfrequenz vibrierende Trommeln aufweist, bei dem der durch den jeweiligen Verdichtungsgrad der Unterlage veränderten Trommelvibrationsbewegung mindestens ein im wesentlichen vertikale Bewegungen repräsentierendes Teilbewegungssignal entnommen und ein damit im Zusammenhang stehender Amplitudenwert als Maß für den augenblicklichen Verdichtungsgrad der zu verdichtenden Unterlage genommen und/oder zu der Steuerung von Verdichtungsparametern der Rüttelwalze herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Teilbewegungssignal jeder der beiden Trommeln mindestens eine Oberschwingungskomponente herausgefiltert wird, und zwar mit einer Frequenz, die im wesentlichen mit einer der niedrigeren Oberschwingungen der Grundfrequenz der veränderten Trommel-Vibrationsbewegung übereinstimmt, daß aus dem Teilbewegungssignal jeder der beiden Trommeln auch eine Grundschwingungskomponente mit einer Frequenz herausgefiltert wird, die im wesentlichen mit der Grundfrequenz der veränderten Vibrationsbewegung übereinstimmt, und daß aus der bewerteten Summe der Amplituden aller dieser Oberschwingungskomponenten und der bewerteten Summe aller Grundschwingungskomponenten ein Quotientensignal gebildet wird, das als das Maß für den augenblicklichen Verdichtungsgrad und/oder zu der Steuerung von Verdichtungsparametern heran-

gezogen wird.

5. Verfahren zum Beurteilen des Verdichtungsgrads beim Verdichten einer Unterlage mittels einer Rüttelwalze und/oder zur Steuerung von Verdichtungsparametern der bzw. einer Rüttelwalze, wobei die Rüttelwalze mindestens eine mit einer gewissen Grundfrequenz vibrierende Trommel aufweist, bei dem aus der durch den jeweiligen Verdichtungsgrad der Unterlage veränderten Trommel-Vibrationsbewegung ein Amplitudenwert als Maß für den äugenbildlichen Verdichtungsgrad der zu verdichtenden Unterlage genommen und/oder zu der Steuerung von Verdichtungsparametern der Rüttelwalze herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl aus einem im wesentlichen vertikale als. auch im wesentlichen horizontale Bewegungen repräsentierenden Teilbewegungssignal jeweils mindestens eine Oberschwingungskomponente herausgefiltert wird, und zwar mit einer Frequenz, die im wesentlichen mit einer der niedrigeren Oberschwingungen der Grundfrequenz der veränderten Trommel-Vibrationsbewegung übereinstimmt, daß aus beiden Teilbewegungssignalen jeweils auch eine Grundschwingungskomponente herausgefiltert wird, die im wesentlichen mit der Grundfrequenz der veränderten Vibrationsbewegung übereinstimmt, und daß die Amplituden dieser Ober- und Grundschwingungskomponenten als bewertete Signali als das Maß für den augenblicklichen Verdichtungsgrad genommen und/oder zu der Steuerung von Verdichtungsparametern herangezogen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn aus jedem Teilbewegungssignal nur eine Oberschwingungskomponcnte herausgefiltert wird, es sich um die erste Ober-Schwingungskomponente handelt.