DE3008586C2 - Methods and arrangements for determining the natural frequency or quality of a mechanical torsional vibrator - Google Patents
Methods and arrangements for determining the natural frequency or quality of a mechanical torsional vibratorInfo
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Description
einer Meßbrücke einzubauen, an deren einer Diagonalen der Generator angeschlossen ist und an deren anderen Diagonalen ein Meßinstrument angeschlossen ist, das die Resonanz anzeigt Dadurch ist eine niederohmige Messung möglich.to be installed in a measuring bridge, to one of which the generator is connected to one diagonal and to one of which a measuring instrument is connected to the other diagonals, which shows the resonance low resistance measurement possible.
In den Normalzweig der Meßbrücke kann vorzugsweise eine weitere abgleichbare Erregerspule mit mechanisch starr befestigtem Torsionsschwinger eingebaut sein.In the normal branch of the measuring bridge, a further adjustable excitation coil can preferably be connected mechanically rigidly attached torsional oscillator.
Zum genauen Brückenabgleich kann bei einer weiteren Meßanordnung in den Normalzweig der Meßbrücke ein Variometer mit abgleichbarem Verlustwiderstand gelegt werden.For an exact bridge adjustment, the normal branch of the Measuring bridge a variometer with adjustable loss resistance can be placed.
Anhand der Zeichnungen soll die Erfindung nun näher erläutert werden. Dabei zeigtThe invention will now be explained in more detail with reference to the drawings. It shows
F i g. 1 eine Meßanordnung mit nicht geschlossenem Magnetkern,F i g. 1 a measuring arrangement with a non-closed magnetic core,
Fig.2 eine Meßanordnung mit durchbohrtem Magnetkern, 2 shows a measuring arrangement with a pierced magnetic core,
F i g. 3 eine Meßanordnung in Brückenschaltung,F i g. 3 a measuring arrangement in a bridge circuit,
Fig.4 eine Meßanordnung mit Variometer im Normalzweig,4 shows a measuring arrangement with a variometer in the Normal branch,
F i g. 5 eine Meßanordnung in Brückenschaltung mit einem mechanisch starr befestigten Torsionsschwinger im Normalzweig, F i g. 6 Meßergebnisse.F i g. 5 shows a measuring arrangement in a bridge circuit with a mechanically rigidly attached torsional oscillator in the normal branch, F i g. 6 measurement results.
In Fig. 1 taucht ein Torsionsschwinger Tin den Luftspalt eines kreisförmigen nicht geschlossenen Magnetkerns M ein, dessen Querschnitt kreisförmig, quadratisch, rechteckig oder ellipsenförmig sein kann. Der Generator G liefert einen eingeprägten Wechseistrom, der die Eerregerspule ESspeist. Die Erregerspule ES erzeugt dadurch im Magnetkern M einen magnetischen Fluß. Die im Luftspalt aus dem Magnetkern M austretenden Feldlinien sind parallel zur Flächennormalen, der den Luftspalt bildenden Querschnittsflächen von M. In Fig. 1, a torsional vibrator Tin immersed the air gap of a circular non-closed magnetic core M , the cross section of which can be circular, square, rectangular or elliptical. The generator G supplies an impressed alternating current which feeds the excitation coil ES. The excitation coil ES thereby generates a magnetic flux in the magnetic core M. The field lines emerging from the magnetic core M in the air gap are parallel to the surface normal, the cross-sectional areas of M.
Der Torsionsschwinger T ist an mindestens einer Stirnfläche vormagnetisiert Um Resonanzerscheinungen des Torsionsschwingers zu erhalten, muß die Magnetisierungsrichtung des in den Luftspalt eingetauchten Torsionsschwingers einen Winkel zu den Feldlinien im Luftspalt bilden. Wird dieser Winkel gerade 90° gewählt, ist die Wechselwirkung zwischen dem durch die Erregerspule ES erzeugten Wechselfeld und dem Torsionsschwinger Tarn größten, so daß man zweckmäßigerweise diese Wahl des Winkels bevorzugt. Der Generator O wird nun in seiner Frequenz verändert (Wobbein). Im Fall der Resonanz ändert das den Scheinwiderstand der Erregerspule ES hochohmig messende Meßinstrument Ml seinen Anschlag. Es kann damit die Eigenfrequenz und aus der 3 dB Bandbreite der Amplitudenkurve beim Oberstreichen des Frequenzbereiches uns eine Resonanzfreqeunz die Güte Q der Torsionsschwinger T ermittelt werden. Die Änderung der Frequenz des Generators G muß genügend langsam erfolgen, da durch die im allgemeinen sehr hohen Güten Q von Torsionsschwingern die Einschwingzeit hoch ist. Bei zu schneller Frequenzänderung würde man Eigenfrequenzen eventuell nicht wahrnehmen.The torsional oscillator T is premagnetized on at least one end face. In order to obtain resonance phenomena of the torsional oscillator, the direction of magnetization of the torsional oscillator immersed in the air gap must form an angle to the field lines in the air gap. If this angle is chosen to be exactly 90 °, the interaction between the alternating field generated by the excitation coil ES and the torsional oscillator Tarn is greatest, so that this selection of the angle is expediently preferred. The generator O is now changed in its frequency (wobble). In the case of resonance, the measuring instrument M1, which measures the impedance of the excitation coil ES with a high resistance, changes its stop. The natural frequency and, from the 3 dB bandwidth of the amplitude curve when sweeping the frequency range and a resonance frequency, the quality Q of the torsional oscillator T can be determined. The change in the frequency of the generator G must take place slowly enough, since the settling time is long due to the generally very high quality Q of torsional vibrators. If the frequency changes too quickly, one might not be able to perceive natural frequencies.
In F i g. 2 ist der Magnetkern M bei sonst gleicher Meßanordnung durch einen geschlossenen Ringkern ersetzt. Zum Eintauchen des Torsionsschwingers T ist der Ringkern an einer Stelle durchbohrt. Um genügend Feldlinien in den durch die Bohrung gebildeten Luftspalt zu bringen, wird der Magnetkern M vorzugsweise in Umgebung der Bohrung bei Sättigung betrieben.In Fig. 2, the magnetic core M is replaced by a closed toroidal core with otherwise the same measuring arrangement. The toroidal core is drilled through at one point to allow the torsional oscillator T to be immersed. In order to bring sufficient field lines into the air gap formed by the bore, the magnetic core M is preferably operated in the vicinity of the bore at saturation.
In F i g. 3 liegt die Erregerspule ES in einem Zweig einer Meßbrücke. Eine Diagonale der Brücke wird vom Generator G gespeist, dessen Frequenz wieder langsam geändert wird. In der anderen Diagonalen der Brücke liegt ein Meßinstrument Ml. Mit Hilfe des komplexen Widerstandes Z im Normalzweig der Meßbrücke wird die Brücke so abgeglichen, daß das Meßinstrument Ml nicht ausschlägt Erreicht die Generatorfrequenz gerade eine Eigenfrequenz des Torsionsschwingers T, der wiederum in den Luftspalt des die Erregerspule ES tragenden Magnetkerns M eingetaucht wird, so kommt die zuvor abgeglichene Brücke außer Gleichgewicht und das Meßinstrument Ml schlägt aus. Mit der Brückenschaltung kann niederohmig gemessen werden. Der Generator G braucht nicht mit eingeprägtem Strom arbeiten.In Fig. 3 is the excitation coil ES in a branch of a measuring bridge. A diagonal of the bridge is fed by generator G, the frequency of which is slowly changed again. In the other diagonal of the bridge there is a measuring instrument Ml. By means of the complex impedance Z in the normal branch of the measuring bridge, the bridge is balanced so that the measuring instrument Ml does not swing reaches the generator frequency, is just a natural frequency of the torsion oscillator T which is in turn immersed in the air gap of the excitation coil ES carrying the magnetic core M as the Previously balanced bridge out of balance and the measuring instrument Ml deflects . The bridge circuit can be used for low-resistance measurements. The generator G does not need to work with impressed current.
In Fig.4 liegt im Normalzweig der Brücke ein Variometer L mit abgleichbarem Verlustwiderstand R. Mit diesei Anordnung läßt sich die Brücke genauer abgleichen.In FIG. 4 there is a variometer L with adjustable loss resistance R in the normal branch of the bridge. With this arrangement, the bridge can be adjusted more precisely.
In Fig.5 ist der komplexe Widerstand Z ersetzt durch eine weitere Erregerspule ES' mit Magnetkern M', in dessen Luftspalt sich ein mechanisch starr befestigter Torsionsschwinger T befindet. Die mechanisch starre Befestigung kann z. B. durch Verkleben des Torsionsschwingers T\m Luftspalt erreicht werden. Der Generator G wird hier mittels eines Übertragers an die Meßbrücke gekoppelt. Durch die Eintauchtiefe von T und Verlustwiderstand R läßt sich die Brücke wieder abgleichen.In FIG. 5, the complex resistor Z is replaced by a further excitation coil ES ' with a magnetic core M', in the air gap of which there is a mechanically rigidly attached torsional oscillator T. The mechanically rigid attachment can, for. B. can be achieved by gluing the torsional vibrator T \ m air gap. The generator G is coupled to the measuring bridge here by means of a transformer. The bridge can be adjusted again through the immersion depth of T and loss resistance R.
In Fig.6 ist die mit dem Meßinstrument Ml gemessene Amplitudenkurve über der Frequenz im Bereich der Resonanz eines Torsionsschwingers T dargestelltIn FIG. 6, the amplitude curve measured with the measuring instrument Ml is shown over the frequency in the region of the resonance of a torsional oscillator T.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (8)
Wird als Ausgangssignal des Generators ein eingeprägter Strom an die Erregerspule geliefert und der Scheinwiderstand der Erregerspule hochohmig gemessen, erhöht sich die Empfindlichkeit der Messung des Scheinwiderstandes.In the further claims, advantageous embodiments of the method according to the invention or arrangements for carrying out the method are specified.
If an impressed current is supplied to the excitation coil as the output signal of the generator and the impedance of the excitation coil is measured with a high resistance, the sensitivity of the measurement of the impedance increases.
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DE19803008586 DE3008586C2 (en) | 1980-03-06 | 1980-03-06 | Methods and arrangements for determining the natural frequency or quality of a mechanical torsional vibrator |
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DE3008586A1 DE3008586A1 (en) | 1981-09-10 |
DE3008586C2 true DE3008586C2 (en) | 1982-04-08 |
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1980
- 1980-03-06 DE DE19803008586 patent/DE3008586C2/en not_active Expired
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D2 | Grant after examination | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: AEG-TELEFUNKEN NACHRICHTENTECHNIK GMBH, 7150 BACKN |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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