DE2935118C2 - - Google Patents
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Description
Es ist bekannt, daß zur Untersuchung von Materialien und
der Änderung ihres Verhaltens während einer Behandlung
es zweckmäßig ist, ihre elastischen Eigenschaften zu messen,
insbesondere den Young-Modul und den Koeffizienten
der inneren Dämpfung. Zahlreiche Vorrichtungen wurden bereits
vorgeschlagen, um diese Messungen bei harten Materialien
durchzuführen. Es gibt jedoch keine einfache
und praktische Vorrichtung zur Messung dieser Eigenschaften
bei weichen oder elastischen Materialien.
In der US-PS 40 49 997 wird ein dynamisches System
zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften einer
Probe aus einem polymeren Material beschrieben. In
diesem System ist die Probe zwischen zwei Armen angebracht,
welche um eine Achse oszillieren können. Der
eine Arm trägt an dem der Probe gegenüberstehenden Ende
ein Gegengewicht, während das Ende des anderen Arms mit
einem vibrierenden Antriebssystem ausgestattet ist,
über das beide Arme - und damit auch die Probe - in
Schwingung versetzt werden können. Vorgesehen ist
außerdem ein Wandler, der die Verschiebungen des Arms
mißt und eine Ausgangsspannung liefert, die bezüglich
der Amplitude und der Frequenz in Abhängigkeit von der
Bewegung des zweiten Arms variiert. Diese Spannung
liefert über einen Verstärker ein Signal, aus dem
Modulwerte E′ und E′′ bestimmt werden. Diese lassen
eine Bewertung der mechanischen Eigenschaften der Probe
zu. Bei der in der US-PS 40 49 997 beschriebenen
Vorrichtung handelt es sich nicht um einen mechanischen
Resonator, der in Abwesenheit der Probe in Vibration
versetzt werden kann.
Aus der DE-PS 23 57 033 ist außerdem eine Vorrichtung
bekannt, mit der die Härte eines Werkstoffes mit Hilfe
einer Kontakt-Impedanz-Methode gemessen werden kann.
Dabei wird ein in Eigenresonanz erregter Ultraschallschwinger,
der einen Eindringkörper trägt, mit einem
Meßobjekt in Kontakt gebracht.
Beide Vorrichtungen sind jedoch naturgemäß nicht zur
Messung der mechanischen Eigenschaften relativ weicher
Materialien geeignet. Darüber hinaus gibt es noch keine
Vorrichtung, die eine einfache Messung der Young-Moduls
und/oder des Koeffizienten der inneren Dämpfung der
Haut, von Haaren und bestimmten relativ weichen Polymeren
ermöglicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zu schaffen, die es ermöglicht, mindestens eine
mechanische Eigenschaft eines elastischen Materials in
einfacher und zuverlässiger Weise durch Änderung der
mechanischen Spannung des Materials zu bestimmen. Im
einzelnen soll es ermöglicht werden, den Elastizitätsmodul
und/oder den Koeffizienten der inneren Dämpfung
zahlreicher dehnbarer Materialien durch ein dynamisches
Verfahren zu messen, bei dem das Testmaterial einer
Vibration unterworfen und aus der Resonanzspitze bei
Vorhandensein und Nichtvorhandensein der Testprobe erhalten
wird, die Werte der elastischen Eigenschaften abzuleiten,
die man messen will.
Wenn man den Young-Modul messen will, wird die Probe zwischen
einer beweglichen Anordnung und einem festen Punkt
angeordnet und die Resonanzfrequenzen der mechanischen
Schwingung der beweglichen Anordnung werden mit und ohne
Probe gemessen. Die Größe des Young-Moduls wird dann aus
der folgenden mathematischen Formel abgeleitet:
In dieser Formel stellt M die Schwingungsmasse, L die
Länge der Testprobe, s den Querschnitt der Testprobe,
ν und ν₀ die Resonanzfrequenzen mit und ohne Probe dar.
Diese Formel setzt voraus, daß die durchgeführten Messungen
für den Erhalt der Frequenzen ν und ν₀ bei dem wesentlichen
konstanten äußeren Bedingungen durchgeführt werden, insbesondere
hinsichtlich der Temperatur und der relativen
Feuchtigkeit. Vorausgesetzt wird auch, daß die viskosen
Kräfte ebenso wie die Masse der Probe bezüglich der Gesamtmasse,
der in Schwingung versetzten beweglichen Anordnung
vernachlässigt wird.
Mit der Vorrichtung der Erfindung ist es möglich, die
Frequenzen ν und ν₀ zu messen, indem die mechanische
Spannung geändert wird, der die Probe im Ruhezustand
ausgesetzt ist, und ggf. die relative Dehnung der Probe
einer bestimmten mechanischen Spannung zu messen. Alle
diese Messungen können an einer Aufzeichnungseinrichtung
in Kurvenform aufgezeichnet werden. Zur Bestimmung der
Resonanzfrequenz der beweglichen Anordnung mit oder ohne
Testprobe wird ein Frequenzdurchlauf mittels eines Generators
veränderbarer Frequenz durchgeführt, wobei die
Schwingungsamplituden in Abhängigkeit von der Frequenz
aufgezeichnet werden, um die Resonanzspitze zu bestimmen,
die bei der Resonanzfrequenz erhalten wird. Um die Messung
automatisch durchzuführen, kann eine elektronische
Schaltung vorgesehen werden, die es durch eine Rückkopplung
ermöglicht, einen elektromechanischen freischwingenden
Oszillator zu schaffen, wobei die Gesamtanordnung nun
automatisch bei der Resonanzfrequenz schwingt. Hierzu hat
die bewegliche Anordnung eine elektromagnetische Wicklung,
und die Schwingungsamplituden werden durch einen fotoelektrischen
Sensor ermittelt, dessen Ausgangssignal nach
Durchgang durch einen Verstärker mit steuerbarer Schwingung
zur Zuleitung der Wicklung zurückgeführt wird.
Wenn man den Koeffizienten der inneren Dämpfung eines
Testmaterials messen will, wird die Resonanzspitze aufgezeichnet,
die bei der Schwingung der beweglichen Anordnung
auftritt. Aus der Breite dieser Spitze bei halber
Höhe kann die Größe des Koeffizienten durch eine bekannte
mathematische Beziehung abgeleitet werden. Statt die
Schwingungsamplitude zur Bestimmung der Resonanzspitze
zu ermitteln, kann man auch bei konstanter Schwingungsamplitude
arbeiten, die von der Wicklung verbrauchte
Energie feststellen, die die Schwingung der beweglichen
Anordnung hervorruft, und die Spitze untersuchen, die
eine Abnahme dieser Energie nahe der Resonanzfrequenz
zeigt, wobei die Untersuchung dieser Spitze ebenfalls
zur Messung des Koeffizienten führt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch
eine Vorrichtung zur Bestimmung mindestens einer mechanischen
Eigenschaft eines elastischen Materials mit
einer beweglichen Anordnung, die mit einer elektromagnetischen
Steuereinrichtung in Schwingung versetzt
werden kann, mit einer elektronischen Schaltung, die
mit der elektromagnetischen Steuereinrichtung verbunden
ist und die die elektrische Versorgung mit der geeigneten
Frequenz für mindestens eine Wicklung der elektromagnetischen
Steuereinrichtung gewährleistet, mit einem
an der beweglichen Anordnung angebrachten Befestigungselement
und mit einem Halteelement, zwischen denen eine
Testprobe angeordnet ist, und mit einer Einrichtung zum
Ablesen bzw. Aufzeichnen der von der elektronischen
Schaltung gelieferten Informationen gelöst, wobei die
Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die bewegliche
Anordnung in einem festen Gehäuse angebracht ist
und ein Metallblech besitzt, das an seinen beiden Enden
mit dem Gehäuse verbunden ist und in seinem zentralen
Bereich das Befestigungselement trägt, und daß das
feste Gehäuse das Halteelement trägt, das zur Veränderung
der mechanischen Spannung der Testprobe in Längsrichtung
verschiebbar ist.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
Zur Messung des Elastizitätsmoduls der Probe mit dem Verfahren
der Erfindung ist es nicht notwendig, bis zum Zerreißen
der Probe zu verfahren. In den meisten Fällen entfernt
man sich nur wenig vom elastischen Bereich, so daß
der erhaltene Wert durch wiederholte Messungen an der
Probe bestätigt werden kann. Die Vorrichtung der Erfindung
ist insbesondere von Bedeutung, wenn sie zur automatischen
Messung des Young-Moduls durch direkte Ermittlung der
Resonanzfrequenzen verwendet wird, jedoch kann diese
Messung durch die Untersuchung der Resonanzspitzen und
durch die Untersuchung der mechanischen Spannungen in
Abhängigkeit von der Dehnung der Probe erhalten werden,
wobei die Probe in der Vorrichtung belassen wird. Der
Vergleich dieser drei Meßarten zeigt, daß die direkte Messung
des Young-Moduls gegenüber der Zuggeschwindigkeit
praktisch insensibel ist, wenn die auf die Probe ausgeübte
Zugkraft geändert wird, vorausgesetzt, daß die Zugzeit
im Vergleich zur Schwingungsperiode im allgemeinen
groß ist.
Die Vorrichtung der Erfindung kann vorteilhafterweise zur
Untersuchung biologischer Materialien und insbesondere
zur Untersuchung der elastischen Eigenschaften der
Stratum Corn´um der menschlichen Haut verwendet werden,
und zwar zur Untersuchung der Haut "in vivo", zur Untersuchung
von Haaren, kollagenen Fasern, Pflanzenfasern oder
Fasern von Lebewesen, d. h. zum Beispiel Fasern von Flachs, Baumwolle,
Papier, Zellulose, Wolle oder Seide.
Die Vorrichtung der Erfindung können auch für Materialien
verwendet werden, die keinen lebenden Ursprung
haben, z. B. für polymere Fasern wie Polyester, Polyamid,
Polyäthylen oder Kautschuk, und selbst für harte Materialien
wie Eisen oder Wolfram, wobei in letzterem Falle
der Querschnitt der in Schwingung versetzten Probe ausreichend
gering sein muß.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1 bis 6
beispielsweise erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt längs der Linie I-I in Fig. 2,
einer Vorrichtung zur automatischen Messung des
Youngmoduls,
Fig. 2 eine Aufsicht der Vorrichtung der Fig. 1 längs
der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Befestigung
des Endes der Probe in dem Gegenstück, das mit
dem Befestigungselement der Vorrichtung zusammenwirkt,
Fig. 4 die elektronische Schaltung zur Speisung der
elektromagnetischen Wicklung der Vorrichtung, um
die bewegliche Anordnung bei ihrer Resonanzfrequenz
in Schwingung zu versetzten,
Fig. 5 ein Schaltbild einer elektronischen Schaltung,
die einen Frequenzdurchlauf und die Darstellung
einer Resonanzspitze an einer Aufzeichnungseinrichtung
ermöglicht, und
Fig. 6 ein Schaltbild einer elektronischen Schaltung,
die durch Frequenzdurchlauf die Aufzeichnung der
zur Aufrechterhaltung der Schwingung der beweglichen
Anordnung erforderlichen Energie in Abhängigkeit
von der Frequenz ermöglicht.
Wie die Fig. 1 bis 4 zeigen, hat die Vorrichtung ein Gehäuse
1, das eine vertikale Querplatte 2 aufweist, in
deren zentralen Bereich ein Permanentmagnet 3 angeordnet
ist, der in seinem zentralen Bereich einen Raum aufweist,
in dem eine elektromagnetische Wicklung 4 angeordnet ist.
Die Wicklung 4 wird über Leitungen 5 gespeist und ist
im zentralen Bereich von einem rechteckigen Metallblech 6
gehalten, das vertikal angeordnet und an seinen Enden
durch eine Schraube 7 an einer Stützstrebe 8 gehalten
wird, die von der Platte 2 getragen wird. Im zentralen
Bereich des Blechs 6 ist ein Befestigungselement 9 angeordnet,
das aus einer Schiene mit Schwalbenschwanzquerschnitt
besteht, deren Achse vertikal verläuft und deren
Gleitkanten nach unten konvergieren. Das Befestigungselement
9 wirkt mit einem Gegenstück 10 zusammen, das im
einzelnen Fig. 3 zeigt.
Das Gegenstück 10 besteht aus einem Block 11 mit trapezförmigem
Querschnitt und einer vertikalen Achse. Die Kanten
des Blocks 11 konvergieren leicht nach unten. Der Block
11 ist im Befestigungselement 9 verschiebbar gelagert. Die
Konvergenz der Kanten ermöglicht eine Blockierung des
Gegenstücks 10 im Befestigungselement 9, wenn man das
Gegenstück 10 in das Befestigungselement 9 fallen läßt.
Wenn das Blech 6 in Schwingung versetzt wird, tritt daher
ein vollkommener Kontakt zwischen dem Befestigungselement
9 und dem Gegenstück 10 auf, so daß jede Meßstörung vermieden
wird. Der Block 11 ist mit einem Klemmbacken 12
verbunden, in den ein Klemmbacken 13 eingreifen kann, der
gegen den Klemmbacken 12 mittels einer Schraube 14 gedrückt
werden kann, deren Gewinde mit einer Gewindebohrung
zusammenwirkt, die in dem Klemmbacken 12 vorgesehen ist.
Zwischen die Klemmbacken 12 und 13 kann ein Ende einer
Testprobe 15 eingesetzt werden. Der Druck der Schraube 14
ermöglicht es, die Probe 15 mit dem Block 11 und damit
mit dem Blech 6 zu verbinden, wenn das Gegenstück 10
in das Befestigungselement 9 eingesetzt wird. Das andere
Ende der Probe 15 ist mit einem Befestigungselement 16
verbunden, das eine Schiene mit vertikaler Achse und einem
Schwalbenschwanzquerschnitt entsprechend der Schiene des
Befestigungselements 9 aufweist. Das Befestigungselement
16 nimmt ein Gegenstück 10 gleich dem auf, das mit dem
Befestigungselement 9 zusammenwirkt. Dieses Gegenstück
ist mit dem entsprechenden Ende der Probe 15 so verbunden,
wie es für das mit dem Befestigungselement 9 verbundene
Ende erläutert wurde.
Das Befestigungselement 16 wird von einem plattenförmigen
Kraftsensor 17 getragen, der an einem relativ zum Gehäuse
1 verschiebbaren Schieber 18 sitzt. Der Schieber 18 kann
während des Versuchs am Gehäuse 1 festgehalten oder mittels
einer Spindel 19 langsam verschoben werden, die daran durch
einen Anschlag 20 befestigt ist und von einem Motor 21 in
einer Gewindebohrung einer Platte 22 des Gehäuses gedreht
wird. Der Motor 21 ist gegenüber der Platte 22 drehfest,
kann jedoch bezüglich der Platte gleichzeitig mit der
Spindel 19 verschoben werden. Wenn der Motor 21 gespeist
wird, kann der Schieber 18 bezüglich des Gehäuses langsam
verschoben und damit kann die Probe 15 einer mehr oder
weniger großen Zugkraft unterworfen werden. Durch Markierung
der Verschiebung des Schiebers 18 kann man die relative
Dehnung der Probe 15 messen, wobei die auf die Probe ausgeübte
Zugkraft vom Kraftsensor 17 gemessen wird. Man kann
somit leicht eine Registrierung der mechanischen Spannung
der Probe in Abhängigkeit von der relativen Dehnung erreichen.
Wenn die Spule 4 elektrisch gespeist wird, befindet sie
sich in einem Magnetfeld und hat das Bestreben, sich längs
ihrer Achse zu verschieben. Wenn man die Wicklung mittels
eines sinusförmigen Stroms speist, wird somit eine Vibration
des Blechs hervorgerufen, mit dem die Wicklung verbunden
ist. Die Vibrationsamplitude kann mittels eines
mit dem Gehäuse verbundenen fotoelektrischen Sensors 23
markiert werden. Die Lichtemission kann durch eine Fotodiode
und der Empfang durch einen Fototransistor erfolgen.
Der so gebildete fotoelektrische Sensor speist einen
NF-Verstärker 25, dessen Verstärkung von einer Vorrichtung
24 gesteuert wird und dessen Ausgabe die Wicklung 4 speist.
Durch diese Schaltung wird die Wicklung 4 automatisch bei
der Resonanzfrequenz der beweglichen Anordnung gespeist,
die aus der Wicklung 4, dem Blech 6, dem Befestigungselement
9, dem Gegenstück 10 und der Probe 15 besteht. Man
bestimmt so die Resonanzfrequenz ν bei Vorhandensein
der Probe, und der Betrieb der Vorrichtung ohne Probe
ermöglicht es, in gleicher Weise die Resonanzfrequenz
ν₀ ohne Probe zu bestimmen. Bei der beschriebenen Ausführungsform
beträgt die Masse der beweglichen Anordnung
etwa 13 g und die Eigenresonanzfrequenz der beweglichen
Anordnung ohne Probe liegt bei etwa 250 Hz, wobei das
Blech 6 eine Länge von 139 mm, eine Breite von 5,5 mm und
eine Dicke von 1 mm hat, und aus rostfreiem Stahl besteht.
Wenn man die zuvor angegebene mathematische Formel anwendet,
kann man ausgehend von den Frequenzen ν und
ν₀ den Young-Modul verschiedener Testmaterialien berechnen.
Dabei genügt es, die Vibrationsfrequenz an einem an den
Eingang des NF-Verstärkers 25 angeschlossenen Frequenzmesser
26 abzulesen. Wenn man während des Versuchs den
Motor 21 speist, kann man die mechanische Spannung der
Probe 15 ändern. Für jede Stellung des Schiebers 18 wird
dabei eine relative Dehnung der Probe 15 bestimmt; diese
Information wird einer Aufzeichnungseinrichtung zugeführt.
Gleichzeitig mißt man die mechanische Spannung der Probe 15
mittels des Kraftsensors 17, so daß an der Aufzeichnungseinrichtung
27 eine erste Kurve erhalten werden kann, die
die Zugkräfte in Abhängigkeit von den Dehnungen darstellt.
Außerdem wird die der Frequenz n entsprechende Information
mittels eines Frequenz/Spannungs-Wandlers 28 umgesetzt;
das Signal des Wandlers 28 wird auf die Aufzeichnungseinrichtung
27 gegeben, um eine zweite Kurve zu erhalten,
die die Änderung der Frequenz ν in Abhängigkeit von der
relativen Dehnung der Probe darstellt. Man kann somit ohne
Schwierigkeit an der Aufzeichnungseinrichtung 27 zwei
Kurven erhalten, aufgrund derer man das elastische Verhalten
der Testprobe vollständig bestimmen kann. Die
durchgeführte Messung ist aufgrund ihrer dynamischen
Charakteristik gegen die Zuggeschwindigkeit praktisch
insensibel, da die Zugzeit bezüglich der Schwingungsperiode
im allgemeinen groß ist.
Mittels der beschriebenen Vorrichtung kann man den Elastizitätsmodul
der Stratum Corn´um der menschlichen Haut
"in vitro" messen. Man stellte 3×10⁹ dyn/cm² bei 30°C
und 70% relativer Feuchtigkeit fest. Man kann auch die
Auswirkung bestimmter, auf die Haut aufgebrachter Elemente
feststellen, soweit die elastischen Eigenschaten der
Stratum Corn´um betroffen sind. Es wurde auch der Elastizitätsmodul
eines natürlichen Haars bei 20°C und 30%
Luftfeuchtigkeit gemessen; dabei wurden 10×10¹⁰ dyn/cm²
festgestellt. Man kann auf diese Weise die Auswirkung
einer Entfärbung oder eine kosmetischen Behandlung auf
den Elastizitätsmodul des Haars untersuchen.
Fig. 5 zeigt das Schaltbild einer etwas abgewandelten
elektronischen Schaltung. Diese hat einen in der Frequenz
modulierbaren NF-Generator 29, der einen NF-Verstärker 30
speist, dessen Ausgang mit der Wicklung 4 der Vorrichtung
verbunden ist. Der fotoelektrische Sensor 23, der die
Schwingungsamplitude erfaßt, gibt ein Signal auf einen
Amplitudendemodulator 31, durch den die Schwingungsamplitude
ermittelt werden kann. Der Ausgang des Demodulators
ist mit einer Aufzeichnungseinrichtung 32 verbunden. Die
vom Generator 29 abgegebene Frequenz wird von einem Frequenzmesser
33 gemessen und von einem Frequenz/Spannungs-
Wandler 34 in ein Signal umgewandelt, das ebenfalls der
Aufzeichnungseinrichtung 32 zugeführt wird. Die Aufzeichnungseinrichtung
32 kann so eine Kurve aufzeichnen, die
die Schwingungsamplitude in Abhängigkeit von der Frequenz
darstellt, d. h., man erhält eine Spitze für die Resonanzfrequenz.
Die Untersuchung dieser Spitze ermöglicht es
nicht nur, mittels des maximalen Abszissenwertes die
Resonanzfrequenz sondern auch durch diese den Young-
Modul, jedoch auch mittels der Breite der Spitze bei
halber Höhe den Koeffizienten der inneren Dämpfung des
Testmaterials zu bestimmen.
Fig. 6 zeigt eine Abwandlung, bei der an einer Aufzeichnungseinrichtung
35 ebenfalls eine Spitze im Moment des
Durchgangs durch die Resonanzfrequenz erhalten werden kann.
Bei dieser Schaltung wird wie bei der Schaltung der Fig. 5
mittels eines in der Frequenz modulierbaren NF-Generators
36 ein Frequenzdurchlauf erreicht. Der Generator 36 speist
einen NF-Verstärker 37, dessen Ausgang mit der Wicklung 4
und mit einer Einrichtung 38 verbunden ist, die die Messung
des Erregungsstroms der Wicklung 4 ermöglicht. Das
Ausgangssignal der Einrichtung 38 ist ein Signal, das der
von der Wicklung 4 aufgenommenen Energie proportional ist
und das zur Aufzeichnungseinrichtung 35 geleitet wird. Die
Frequenz des Speisestroms der Wicklung 4 wird von einem
Frequenzmesser 39 gemessen, und die der Frequenz entsprechende
Information wird der Aufzeichnungseinrichtung 35
mittels eines Frequenz/Spannungs-Wandlers 40 zugeführt.
Beim Durchlaufen der Resonanzfrequenz erscheint auf der
Aufzeichnungseinrichtung 35 eine negative Spitze, da die
der Wicklung 4 zugeführte Energie bei der Resonanzfrequenz
ein Minimum durchläuft. Die Untersuchung dieser Spitze
ermöglicht es, wie die Untersuchung der an der Aufzeichnungseinrichtung
32 der Schaltung der Fig. 5 erhaltene
Spitze den Koeffizienten der inneren Dämpfung des Testmaterials
zu bestimmen.
Claims (9)
1. Vorrichtung zur Bestimmung mindestens einer mechanischen
Eigenschaft eines elastischen Materials
mit einer beweglichen Anordnung, die mit einer elektromagnetischen Steuereinrichtung in Schwingung versetzt wird,
mit einer elektronischen Schaltung, die mit der elektromagnetischen Steuereinrichtung verbunden ist und die die elektrische Versorgung mit der geeigneten Frequenz für mindestens eine Wicklung der elektromagnetischen Steuereinrichtung gewährleistet,
mit einem an der beweglichen Anordnung angebrachten Befestigungselement und mit einem Halteelement, zwischen denen eine Testprobe angeordnet ist und
mit einer Einrichtung zum Ablesen bzw. Aufzeichnen der von der elektronischen Schaltung gelieferten Informationen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die bewegliche Anordnung in einem festen Gehäuse (1) angebracht ist und ein Metallblech (6) besitzt, das an seinen beiden Enden mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und in seinem zentralen Bereich das Befestigungselement (9) trägt und
daß das feste Gehäuse (1) das Halteelement (16) trägt, das zur Veränderung der mechanischen Spannung der Testprobe (15) in Längsrichtung verschiebbar ist.
mit einer beweglichen Anordnung, die mit einer elektromagnetischen Steuereinrichtung in Schwingung versetzt wird,
mit einer elektronischen Schaltung, die mit der elektromagnetischen Steuereinrichtung verbunden ist und die die elektrische Versorgung mit der geeigneten Frequenz für mindestens eine Wicklung der elektromagnetischen Steuereinrichtung gewährleistet,
mit einem an der beweglichen Anordnung angebrachten Befestigungselement und mit einem Halteelement, zwischen denen eine Testprobe angeordnet ist und
mit einer Einrichtung zum Ablesen bzw. Aufzeichnen der von der elektronischen Schaltung gelieferten Informationen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die bewegliche Anordnung in einem festen Gehäuse (1) angebracht ist und ein Metallblech (6) besitzt, das an seinen beiden Enden mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und in seinem zentralen Bereich das Befestigungselement (9) trägt und
daß das feste Gehäuse (1) das Halteelement (16) trägt, das zur Veränderung der mechanischen Spannung der Testprobe (15) in Längsrichtung verschiebbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Halteelement (16) von einem Kraftsensor (17) gehalten
ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Befestigungselement (9) und/oder das Halteelement
(16) eine vertikale Schiene (10) mit Schwalbenschwanzquerschnitt
aufweisen, deren Gleitkanten nach
unten konvergieren.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung
mindestens einen photoelektrischen Sensor (23) aufweist,
der die Schwingungen der beweglichen Anordnung ermittelt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur automatischen Messung
des Young-Moduls der Testprobe, dadurch gekennzeichnet,
daß der photoelektrische Sensor (23) der elektronischen
Schaltung einen NF-Verstärker (25) speist, dessen Verstärkung
automatisch steuerbar ist und der die Wicklung (4)
der elektromagnetischen Steuereinrichtung speist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Frequenz/Spannungs-Wandler (28) als Information die
Frequenz des Erregungsstroms der Wicklung (4) erhält und
eine Aufzeichnungseinrichtung (27) speist, die ein
elektrisches Signal in Abhängigkeit von der mechanischen
Spannung der Probe und/oder ein elektrisches Signal in
Abhängigkeit von der relativen Dehnung der der Spannung
unterworfenen Testprobe empfängt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur Bestimmung des Koeffizienten
der inneren Dämpfung der Testprobe, dadurch gekennzeichnet,
daß der photoelektrische Wandler (23)
mittels eines Amplituden-Demodulators (31) eine Aufzeichnungseinrichtung
(32) speist und daß die Wicklung
(4) von einem Stromgenerator regelbarer Frequenz gespeist
wird, deren Verlauf mittels eines Frequenz/Spannungs-
Wandlers auf die Aufzeichnungseinrichtung gegeben wird.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung einen
Stromgenerator (36) regulierbarer Frequenz aufweist,
deren Verlauf mittels eines Frequenz/Spannungs-Wandlers
(40) auf eine Aufzeichnungseinrichtung (35) gegeben
wird,
daß der Generator die Wicklung (4) der elektromagnetischen Steuereinrichtung speist und
daß ein Amplitudendemodulator die Amplitude des Erregungsstroms der Wicklung mißt und diese Informationen der Aufzeichnungseinrichtung zuführt.
daß der Generator die Wicklung (4) der elektromagnetischen Steuereinrichtung speist und
daß ein Amplitudendemodulator die Amplitude des Erregungsstroms der Wicklung mißt und diese Informationen der Aufzeichnungseinrichtung zuführt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet
durch einen Frequenzmesser (33, 39), der die
Frequenz des Erregungsstroms der Wicklung der elektromagnetischen
Steuereinrichtung mißt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR7825149A FR2435029A1 (fr) | 1978-08-31 | 1978-08-31 | Procede pour mesurer au moins une caracteristique mecanique d'un materiau elastique et appareil correspondant |
Publications (2)
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