DE3600306A1 - METHOD AND DEVICE FOR GENERATING ANGLE SPEED SIGNALS BY MAGNETIC RECORDING AND PLAYBACK - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR GENERATING ANGLE SPEED SIGNALS BY MAGNETIC RECORDING AND PLAYBACK

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DE3600306A1
DE3600306A1 DE19863600306 DE3600306A DE3600306A1 DE 3600306 A1 DE3600306 A1 DE 3600306A1 DE 19863600306 DE19863600306 DE 19863600306 DE 3600306 A DE3600306 A DE 3600306A DE 3600306 A1 DE3600306 A1 DE 3600306A1
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magnetic
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John Foster Schenectady N.Y. Wolfinger
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General Electric Co
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    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/487Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets

Description

Verfahren und Einrichtung zum Erzeugen von Winkelgeschwindigkeitssignalen durch magnetische Aufzeichnung undMethod and device for generating angular velocity signals by magnetic recording and

Wiedergabe.Reproduction.

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Tachometrie und insbesondere auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Aufzeichnen diskreter Bereiche von Magnetismus auf einen umlaufenden Körper, um in einem Wiedergabebetrieb ein sich wiederholendes Signal zu generieren, das die Winkelgeschwindigkeit des Körpers angibt.The invention relates to the field of tachometry and, more particularly, to a method and an apparatus for recording discrete areas of magnetism a revolving body to generate a repetitive signal in a reproducing mode that represents the Indicating angular velocity of the body.

Das Wissen der Drehgeschwindigkeit oder Winkelgeschwindigkeit eines umlaufenden Elementes ist häufig wichtig bei der Anwendung, Untersuchung und Diagnose von Arbeitsmaschinen. Es sind Tachometer entwickelt worden, die aufThe knowledge of the rotational speed or angular speed of a rotating element is often important the application, investigation and diagnosis of work machines. Speedometers have been developed that use

verschiedenen Arbeitsprinzipien beruhen, tun die erforderliche Winkelgeschwindigkeit zu erhalten. Beispielsweise besteht ein bekanntes Verfahren darin, axiale Streifen auf eine umlaufende Welle zu malen und einen optischen Aufnehmer (pickup) zu verwenden> um eine Änderung in dem reflektierten Licht abzutasten, wenn die Streifen bei der Rotation der Welle an dem Aufnehmer vorbeilaufen. Bei einem anderen Verfahren wird ein Zahnrad oder ein ähnlicher Gegenstand mit zahnähnlichen Vorsprüngen an einerdrehbare» Welle befestigt, und ein magnetischer Aufnehmer tastet die vorbeilaufenden Zähne ab, die gezählt werden, um die mittlere Wellengeschwindigkeit zu ermitteln.based on different working principles, do the required angular velocity to be obtained. For example One known method is to paint axial stripes on a rotating shaft and an optical one Use pickup> to make a change in the to scan reflected light as the strips pass the transducer as the shaft rotates. at Another method is to attach a toothed wheel or similar object with tooth-like projections to a rotatable » Shaft attached, and a magnetic pickup scans the passing teeth, which are counted, to determine the mean wave speed.

Es sind zahllose andere tachometrische Verfahren und Einrichtungen entwickelt worden, die alle auf das weit verbreitete Erfordernis hinweisen, eine ziemlich fundamentale Messung zu erhalten.There are countless other tachometric methods and devices have been developed, all of which indicate the widespread requirement that a fairly fundamental one Measurement to get.

Obwohl zahllose tachometrische Methoden zur Verfügung stehen, die unter gewissen Umständen völlig zufriedenstellend arbeiten, schließen untrennbar damit verbundene Erfordernisse deren Verwendung unter anderen Umständen aus. Beispielsweise erfordern die oben beschriebenen Verfahren eine physikalische Installation eines gewissen zusätzlichen Elementes zu einem drehbaren Körper. Selbst in solchen Fällen, wo eine derartige Installation physikalisch möglich ist, kann der erforderliche Aufwand nachteilig sein. Auch ein optisches Verfahren hat den weiteren Nachteil, daß die Lichtbahn zwischen dem Indikator (beispielsweise Streifen) und dem Detektor klar und frei von Hindernissen sein muß. Dies ist nicht immer möglich, insbesondere wenn eine Lichtverdunkelung auftreten kann aufgrund von öl oder anderen Flüssigkeitsnebeln oder wegen eines eventuellen Aufbaus von Schmutz oder Ruß auf dem Indikator und/oder Detektor.Although there are innumerable tachometric methods available, they may be perfectly satisfactory under certain circumstances work, inextricably linked requirements preclude their use in other circumstances. For example the methods described above require some additional physical installation Element to a rotatable body. Even in those cases where such an installation is physically is possible, the effort required can be disadvantageous. An optical process also has the further disadvantage that the light path between the indicator (e.g. strip) and the detector is clear and free of obstacles have to be. This is not always possible, especially if a darkening of the light may occur due to from oil or other liquid mist or because of a possible build-up of dirt or soot on the Indicator and / or detector.

Ein Bereich, in dem tachometrische Signale von besonderer Wichtigkeit sind und wo übliche Mittel sich als nicht zufriedenstellend erwiesen haben, ist die Überwachung von Torsionsschwingungen, die in großen Rotoren auftreten können, beispielsweise bei Rotoren und Wellen in Turbinen-Generatorsätzen, die zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden. Signale mit einer Wiederholungsrate proportional zur Drehgeschwindigkeit des Rotors, dienen als eine wichtige Eingangsgröße für Schwingungsmonitore. , wie sie beispielsweise in den US-Patentschriften 3 885 und 4 148 222 beschrieben sind. Wenn keine rechtzeitige Korrektur gegen unerwünschte Torsionsschwingungen vorgenommen wird, können dauerhafte Schäden an dem Rotor und/oder anderen Elementen des Turbinen-Generatorsatzes auftreten. Für eine höchste Betriebssicherheit von Überwachungsinstrumenten für Torsionsschwingungen ist eine sehr betriebssichere Rotordrehzahlanzeige erforderlich, die sehr kleine Änderungen in der augenblicklichen Winkelgeschwindigkeit des Rotors angeben kann.An area where tachometric signals are of particular importance and where common means prove to be unsatisfactory have proven is the monitoring of torsional vibrations that occur in large rotors can, for example, for rotors and shafts in turbine generator sets, that are used to generate electrical energy. Signals with a repetition rate proportional the speed of rotation of the rotor, serve as an important input variable for vibration monitors. , as described, for example, in U.S. Patents 3,885 and 4,148,222. If not timely Correction against unwanted torsional vibrations can be permanent damage to the rotor and / or other elements of the turbine generator set occur. For maximum operational safety of monitoring instruments a very reliable rotor speed display is required for torsional vibrations, the very small changes in the instantaneous angular velocity of the rotor can specify.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Signals zu schaffen, dessen Frequenz oder Wiederholungsrate eine Anzeige für die augenblickliche Winkelgeschwindigkeit eines umlaufenden Körpers ist, ohne daß eine spezielle Befestigung oder eine zusätzliche Markierung auf dem umlaufenden Körper erforderlich ist.It is therefore an object of the invention, a method and a device for generating an electrical signal to provide, its frequency or repetition rate, an indication of the instantaneous angular velocity a circumferential body is without a special attachment or an additional marking on the circumferential body is required.

Erfindungsgemäß werden tachometrische Signale dadurch erzeugt, daß mehrere diskrete magnetische Bereiche in der Oberfläche eines umlaufenden Körpers entlang einer Umfangsbahn in einer Ebene hervorgerufen werden, die im wesentlichen senkrecht zur Drehachse des umlaufenden Körpers ist, wodurch getrennte oder diskrete Bereiche von permanentem Magnetismus gebildet werden, die abgetastet werden können, wenn der Körper rotiert, um das gewünschteAccording to the invention, tachometric signals are generated by that several discrete magnetic areas in the surface of a rotating body along a circumferential path are caused in a plane which is essentially perpendicular to the axis of rotation of the rotating body thereby creating separate or discrete areas of permanent magnetism which are scanned can when the body rotates to the desired one

-x--x-

Antwortsignal zu liefern, das ein Maß für die augenblickliche Winkelgeschwindigkeit des Körpers ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bildet eine einzelne Sonde, die in der Nähe einer umlaufenden Welle angeordnet und mit einer Induktionserregungsquelle verbunden ist, in einer ersten Betriebsart eine Einrichtung, um magnetische Bereiche zu induzieren, und in einer zweiten Betriebsart einer Einrichtung, um eine Bewegung der magnetischen Bereiche abzutasten. Ein zeitveränderliches Signal, dessen Frequenz gesteuert wird, damit sie ein Vielfaches der Wellendrehgeschwindigkeit oder Winkelgeschwindigkeit ist, kann verwendet werden, um die Induktionserregungsquelle derart zu synchronisieren, daß die induzierten magnetischen Bereiche gleichförmig und kontinuierlich beabstandet sind um die drehbare Welle herum, und die Anzahl der Bereiche, die entlang der gesamten Umfangsbahn induziert sind, unabhängig ist von der Drehgeschwindigkeit der Welle. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind besonders geeignet zum Generieren von Signalen, die ein Maß für die Winkelgeschwindigkeit des Rotors sind und die ferner eine Messung von Torsionsschwingungen in Rotoren großer Turbinen-Generatorsätze ermöglichen.To provide a response signal that is a measure of the instantaneous angular velocity of the body. In one Preferred embodiment forms a single probe that is placed in the vicinity of a rotating shaft and is connected to an induction excitation source, in a first mode of operation a device to magnetic Areas to induce, and in a second mode of operation of a device to move the magnetic areas to feel. A time-varying signal whose frequency is controlled to be a multiple of the Shaft rotation speed or angular speed can be used to power the induction excitation source synchronize such that the induced magnetic regions are uniformly and continuously spaced are around the rotatable shaft, and the number of areas that are induced along the entire circumferential path is independent of the speed of rotation of the shaft. Embodiments of the invention are particularly suitable for generating signals which are a measure of the angular velocity of the rotor and which also have a Enable measurement of torsional vibrations in rotors of large turbine generator sets.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention now comes with further features and advantages explained in more detail with reference to the description and drawing of exemplary embodiments.

Figur 1 - zeigt eine bevorzugte Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Signals, das ein Maß für die Wellendrehgeschwindigkeit gemäß der Erfindung ist.Figure 1 - shows a preferred circuit arrangement for generating a signal that is a measure of the Shaft rotation speed according to the invention.

Figur 2 - stellt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Aufzeichnungs/Wiedergabesonde dar, die für eine Verwendung mit der Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 geeignet ist.Figure 2 - illustrates a preferred embodiment of a record / playback probe suitable for a Use with the circuit arrangement according to Figure 1 is suitable.

Figur 3 - ist eine Seitenansicht der Aufzeichnungs/Wiedergabesonde gemäß Figur 2, die so angeordnet werden kann, daß sie die Drehzahl von einer umlaufenden Welle überwacht und/oder magnetische Bereiche auf der umlaufenden Welle induziert.Figure 3 is a side view of the recording / reproducing probe according to Figure 2, which can be arranged so that it the speed of a rotating Monitored shaft and / or induced magnetic areas on the rotating shaft.

ff Figur 1 zeigt schematisch eine Schaltungsanordnung und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals mit einer Wiederholungsrate oder Frequenz, die eine Anzeige bzw. ein Maß für die augenblickliche Winkelgeschwindigkeit oder Drehzahl einer umlaufenden Welle 10 ist. Eine Aufzeichnungs/Wiedergabe-Sonde 12 ist sehr nahe an der Welle 10 angeordnet und kann in wählbaren Betriebsarten arbeiten - einem ersten Modus zum Aufzeichnen, wobei ein Magnetfluß, der durch die Sonde bzw. den Meßkopf 12 erzeugt ist, kleine, lokalisierte, permanent-magnetische ümfangsbereiche in die Oberfläche der Welle 10 induziert, ff Figure 1 shows schematically a circuit arrangement and a device for generating a signal with a repetition rate or frequency, which is a display or a measure for the instantaneous angular velocity or rotational speed of a rotating shaft 10. A recording / playback probe 12 is arranged very close to the shaft 10 and can operate in selectable modes - a first mode for recording, wherein a magnetic flux generated by the probe or the measuring head 12 is small, localized, permanent- magnetic circumferential areas induced in the surface of the shaft 10,

Modus
und einem zweiten'zum fühlen oder Wiedergeben, wobei eine Bewegung von zuvor induzierten Magnetbereichen abgetastet und ein elektrisches Signal, das auf die Bewegung anspricht, erzeugt wird. Die Welle 10 kann eine große Welle oder ein Rotor des Typs sein, der in elektrischen Turbinen-Generatorsätzen von Energiebetrieben gefunden wird. Die Aufzeichnungs/Wiedergäbe-Sonde 12 kann eine elektromagnetische Vorrichtung sein, wie sie im folgenden näher erläutert wird.
mode
and a second 'for feeling or reproducing, wherein a movement of previously induced magnetic areas is scanned and an electrical signal responsive to the movement is generated. Shaft 10 may be a large shaft or a rotor of the type found in electric turbine generator sets of power companies. The recording / reproducing probe 12 may be an electromagnetic device such as will be further explained below.

Ein Schalter 13 kann betätigt werden, um entweder den ersten oder zweiten Betriebsmodus der Sonde 12 zu wählen, die durch die Schalterstellungen R (Rekord bzw. Aufzeichnen) bzw. P (Wiedergabe bzw. Playback) bezeichnet sind. In dem Aufzeichnungsmodus ist ein gemeinsamer Anschluß C des Schalters 13 mit einem Anschluß R des Schalters 13 verbunden, damit der Sonde 12 ein Erregungssignal zugeführt werden kann, so daß ein genügend intensives elektrisches Signal zum Induzieren von magnetischen BereichenA switch 13 can be operated to either the to select the first or second operating mode of the probe 12, which is activated by the switch positions R (record or record) and P (playback). In the recording mode, a common port is C of the switch 13 to a terminal R of the switch 13 connected so that the probe 12 can be supplied with an excitation signal, so that a sufficiently intense electrical Signal to induce magnetic areas

auf der Oberfläche der Welle 10 der Sonde 12 zugeführt wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das in Figur 1 dargestellt ist, werden die magnetischen Bereiche induziert, während die Welle 10 rotiert. Eine Synchronisationseinrichtung 14 kann einen Wellenrotationssensor oder einen variablen Reluktanz-Aufnehmer aufweisen zum Abtasten einer physikalischen Ungleichförmigkeit, wie beispielsweise einen Vorsprung oder eine Vertiefung, in der Welle 10. Die Synchronisationseinrichtung 14 erzeugt ein Synchronisations- oder Wellenrotationssignal, das eine volle Umdrehung der Welle 10 angibt und das über einen Verstärker 16 einer Induktionserregungsquelle 15 zugeführt wird, die einen Begrenzer 17, eine phasenstarre Schleife 18, einen Zeitbasisgenerator 20, ein aktives Filter 25 mit einem geeigneten Bandpaß für Signalfrequenzen, die durch den Frequenzteiler 20 bestimmt sind, und einen Verstärker 26 aufweist. Es ist auch möglich, ohne das aktive Filter 25 zu arbeiten, wodurch die Werte des Divisors des Frequenzteilers 20 geändert werden können, ohne daß die Frequenzeigenschaften des aktiven Filters 25 geändert werden müssen. Das Synchronisationssignal, das am Eingang des Begrenzers 17 verfügbar ist, bewirkt, daß die Induktionserregungsquelle 15 das Erregungssignal, das durch die Sonde 12 geliefert wird, mit der Winkelgeschwindigkeit der Welle 10 synchronisiert wird, wodurch gleichförmig beabstandete Bereiche von Magnetisierung auf der Oberfläche der Welle 10 erzeugt werden und sichergestellt wird, daß die Anzahl von induzierten magnetischen Bereichen auf der gesamten Umfangsbahn auf der Oberfläche der Welle 10 unabhängig ist von der Winkelgeschwindigkeit der Welle 10. Das bedeutet, daß die Erregungsquelle 15 nicht frei läuft mit einer konstanten Frequenz, sondern daß sie eine Ausgangsgröße oder ein Erregungssignal mit einer Frequenz erzeugt, die ein vorbestimmtes Vielfaches der Winkelfrequenz der Welle 10 ist, um sicherzustellen, daß das magnetische Umfangsmuster, dasfed to the probe 12 on the surface of the shaft 10 will. In the preferred embodiment shown in Figure 1, the magnetic regions induced while the shaft 10 rotates. A synchronization device 14 can be a shaft rotation sensor or have a variable reluctance pickup for sensing physical nonuniformity, such as for example a projection or a recess in the shaft 10. The synchronization device 14 generates a synchronization or shaft rotation signal indicative of a full revolution of the shaft 10 and over an amplifier 16 of an induction excitation source 15 is fed to a limiter 17, a phase-locked loop 18, a time base generator 20, an active Filter 25 with a suitable bandpass filter for signal frequencies which are determined by the frequency divider 20, and has an amplifier 26. It is also possible to work without the active filter 25, whereby the values of the Divisors of the frequency divider 20 can be changed without affecting the frequency properties of the active filter 25 need to be changed. The synchronization signal, which is available at the input of the limiter 17, causes that the induction excitation source 15 the excitation signal, supplied by the probe 12 is synchronized with the angular velocity of the shaft 10, whereby uniformly spaced areas of magnetization are generated on the surface of the shaft 10 and ensured becomes that the number of induced magnetic areas on the entire circumferential orbit on the surface of the shaft 10 is independent of the angular velocity of the shaft 10. This means that the excitation source 15 does not run freely at a constant frequency, but that it is an output or an excitation signal generated at a frequency that is a predetermined multiple of the angular frequency of the shaft 10 to ensure that the magnetic circumferential pattern that

st — - st -

um die Welle 10 herum induziert werden soll, bei jeder Umdrehung der Welle 10 koinzident induziert wird.to be induced around the shaft 10, is induced coincidentally with each revolution of the shaft 10.

Das Synchronisationssignal, das dem Eingang des Verstärkers 16 zugeführt wird, kann auf irgendeine geeignete Weise entwickelt werden. Bei einem Turbinen-Generatorsatz eines Energiebetriebs wird es am besten von dem erzeugten Signal der elektrischen Leistung mit einer Nenn- oder Netzfrequenz erhalten, die z.B. in den Vereinigten Staaten von Amerika 60 Hz beträgt.The synchronization signal applied to the input of amplifier 16 can be in any suitable manner to be developed. In a turbine generator set of a power company, it is best from the generated signal the electrical power with a nominal or network frequency obtained, which is 60 Hz in the United States of America, for example.

Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die exakte Frequenz des Synchronisationssignals nicht kritisch ist, sie soll nur proportional zu der Winkelgeschwindigkeit der Welle sein. Das Synchronisationssignal wird im Verstärker 16 verstärkt, und das Ausgangssignal des Verstärkers 16 wird der Begrenzerschaltung 17 zugeführt, die die Amplitude des Synchronisationssignals begrenzt, so daß ein Signal mit einer im wesentlichen konstanten Amplitude und gleicher Frequenz wie das Synchronisationssignal am Ausgang des Begrenzers 17 zur Verfügung steht. Die Ausgangsgröße des Begrenzers 17 wird einem ersten Eingang einer phasenstarren Schleife 18 zugeführt. Die phasenstarre Schleife 18 und der Zeitbasisgenerator 20 arbeiten zusammen, um eine Frequenz-Syntheseschaltung zu bilden zum Erzeugen eines Ausgangssignals von der phasenstarren Schleife 18 mit einer Frequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches des Signals ist, das dem ersten Eingang der phasenstarren Schleife 18 zugeführt wird.It should be noted, however, that the exact frequency of the synchronization signal is not critical, it should only be proportional to the angular velocity of the shaft. The synchronization signal is generated in the amplifier 16 amplified, and the output signal of the amplifier 16 is fed to the limiter circuit 17, which the amplitude of the synchronization signal limited, so that a signal with a substantially constant amplitude and the same Frequency as the synchronization signal at the output of the limiter 17 is available. The output size of the limiter 17 is fed to a first input of a phase-locked loop 18. The phase-locked loop 18 and the time base generator 20 cooperate to form a frequency synthesis circuit for generating an output signal from phase locked loop 18 at a frequency that is an integral multiple of Signal that is applied to the first input of the phase-locked loop 18.

Die Arbeitsweise der phasenstarren Schleife 18, eine bekannte Schaltungsanordnung, ist so ausgelegt, daß die Frequenz des Signals, das am Ausgang des Zeitbasisgenerators 20 ansteht und einem zweiten oder Rückführungseingang der phasenstarren Schleife 18 zugeführt wird, so gesteuert wird, daß die Frequenz des dem zweiten Ein-The operation of the phase locked loop 18, a known circuit arrangement, is designed so that the Frequency of the signal that is present at the output of the time base generator 20 and is fed to a second or feedback input of the phase-locked loop 18, is controlled so that the frequency of the second input

• · ί s: ϊ• · ί s: ϊ

- js -- js -

gang der phasenstarren Schleife 18 zugeführten Signals präzise die gleiche ist wie die Frequenz des Signals, das dem ersten Eingang der phasenstarren Schleife 18 zugeführt wird. Der Zeitbasisgenerator 20 weist einen Frequenzteiler oder Zähler auf, dessen Signalausgangsfrequenz ein vorgewähltes Untervielfaches der Eingangsfrequenz des Signals ist, das dem Zeitbasisgenerator 20 vom Ausgang der phasenstarren Schleife 18 zugeführt wird. Da die Frequenz des Signals am zweiten Eingang der phasenstarren Schleife 18 so konditioniert ist, daß sie präzise gleich der Frequnez des Signals am ersten Eingang der phasenstarren Schleife 18 ist, ist deshalb das Ausgangssignal der phasenstarren Schleife 18 notwendigerweise ein Vielfaches der Frequenz des Signals am ersten Eingang der phasenstarren Schleife 18, wobei das Vielfache präzise gleich dem Divisor des Zeitbasisgenerators 20 ist. Beispielsweise kann der Zeitbasisgenerator 20 so aufgebaut sein, daß die Frequenz seines Eingangssignals durch einen Faktor 60 dividiert wird. Die phasenstarre Schleife 18, die die Funktion hat, die Frequenz des am zweiten Eingang gelieferten Signals auf beispielsweise einen Zyklus pro Umdrehung zu halten, damit sie gleich einer angenommenen Signalfrequenz von einem Zyklus pro Umdrehung am ersten Eingang der phasenstarren Schleife 18 ist, muß dann ein Signal mit einer Frequenz von 60 Zyklen/Umdrehung am Ausgang der phasenstarren Schleife 18 liefern.output of the phase-locked loop 18 is precisely the same as the frequency of the signal that is fed to the first input of the phase-locked loop 18. The time base generator 20 has a frequency divider or counter whose signal output frequency is a preselected submultiple of the input frequency of the signal which is fed to the time base generator 20 from the output of the phase locked loop 18. Since the frequency of the Signal at the second input of the phase-locked loop 18 is conditioned so that it precisely equals the Frequnez of the signal at the first input of the phase-locked loop 18 is therefore the output signal of the phase-locked loop Loop 18 necessarily a multiple of the frequency of the signal at the first input of the phase-locked loop 18, the multiple being precisely equal to the divisor of the time base generator 20. For example, the time base generator 20 be constructed in such a way that the frequency of its input signal is divided by a factor of 60 will. The phase-locked loop 18, which has the function, the frequency of the signal delivered at the second input for example to keep one cycle per revolution so that it is equal to an assumed signal frequency of one cycle per revolution at the first input of the phase-locked loop 18, a signal must then have a Supply frequency of 60 cycles / revolution at the output of the phase-locked loop 18.

Das aktive Filter 25, dessen Eingang mit dem Ausgang der phasenstarren Schleife 18 verbunden ist, weist einen engen Bandpaß und ein Glättungsfilter auf, dessen Bandpaß um die gewünschte Erregungsfrequenz zentriert ist. Die Glättungswirkung des Filters 25 ist so ausgelegt, daß das Ausgangssignal der phasenstarren Schleife 18, das im wesentlichen den Aufbau einer Rechteckwelle haben kann, eine Sinuswellenqualität erhält, bevor es einem Leistungsverstärker 26 zugeführt wird. Das Ausgangssignal aus dem Lei-The active filter 25, the input of which is connected to the output of the phase-locked loop 18, has a narrow one Bandpass filter and a smoothing filter, the bandpass filter of which is centered around the desired excitation frequency. The smoothing effect of the filter 25 is designed so that the output signal of the phase-locked loop 18, which is substantially Can have the construction of a square wave, gets a sine wave quality before going to a power amplifier 26 is fed. The output signal from the line

stungsverstärker 26 wird über einen Reihenresonanzkondensator 27 und einen Schalter 13 der Sonde 12 zugeführt. Der Kondensator 27 sorgt in Verbindung mit der Induktivität der Sonde 12 ebenfalls für eine Filterung, so daß das aktive Filter 25 weggelassen werden kann, falls dies gewünscht ist.power amplifier 26 is via a series resonance capacitor 27 and a switch 13 of the probe 12 is supplied. The capacitor 27 provides in connection with the inductance the probe 12 also for filtering so that the active filter 25 can be omitted if so desired is.

Die Sonde bzw. der Meßfühler 12, der in den Figuren 2 und 3 genauer dargestellt ist, enthält einen geblechten Eisenkern 51 mit einem schmalen Querspalt 52 durch das eine Ende und mit zwei Spulen 53 und 54, die um gegenüberliegende Schenkel des Kerns 51 gewickelt sind. Der SchlitzThe probe or the sensor 12, which is shown in FIGS 3 is shown in more detail, contains a laminated iron core 51 with a narrow transverse gap 52 through one End and with two coils 53 and 54, which are wound around opposite legs of the core 51. The slot

52 ist vorzugsweise lang genug in axialer Richtung, um eine axiale Bewegung der Welle 10 aufzunehmen, die beispielsweise aufgrund thermischer Expansion oder Lagerabnutzung auftreten kann, um eine angemessene Magnetflußkommunikation zwischen der Sonde 12 und den Magnetbereichen beizubehalten, die auf der Oberfläche der Welle 10 induziert sind. Für den Kern 51 kann auch ein toroidförmiger Ferritkern verwendet werden. Die Spulen 53 und 54 können beispielsweise jeweils etwa 550 Windungen aus Draht mit dem US-Standard AWG No. 26 haben. Die Spulen52 is preferably long enough in the axial direction to accommodate axial movement of the shaft 10, for example due to thermal expansion or bearing wear, adequate magnetic flux communication can occur to maintain between the probe 12 and the magnetic areas that are on the surface of the shaft 10 are induced. A toroidal ferrite core can also be used for the core 51. The coils 53 and 54 For example, about 550 turns of wire with the US standard AWG No. 26 have. The spools

53 und 54 sind vorzugsweise parallel geschaltet während des Aufzeichnungsmodus und in Reihe geschaltet während des Wiedergabebetriebs; die gewünschte Verbindungskonfiguration kann durch einen Schalter wählbar gemacht werden. In Figur 1 ist die Sonde 12 nur mit einer einzigen Spule gezeigt, um die bevorzugte Schaltungsanordnung zu erläutern und das Verständnis zu erleichtern.53 and 54 are preferably connected in parallel during the recording mode and in series during the playback operation; the desired connection configuration can be made selectable with a switch. In FIG. 1, the probe 12 is shown with only a single coil in order to explain the preferred circuit arrangement and to facilitate understanding.

Im Betrieb wird die Sonde 12 sehr nahe an der Welle 10 fest angeordnet, so daß der Schlitz 52 im wesentlichen parallel zur Drehachse der Welle 10 verläuft, wie es in Figur 3 dargestellt ist. Der Magnetfluß, der in dem geblechten Kern 51 durch Erregungsstrom aus dem Kondensator 27 (Figur 1) durch die Spulen 53 und 54 der SondeIn operation, the probe 12 becomes very close to the shaft 10 fixedly arranged so that the slot 52 is substantially parallel to the axis of rotation of the shaft 10, as shown in FIG Figure 3 is shown. The magnetic flux generated in the laminated core 51 by excitation current from the capacitor 27 (Figure 1) through the coils 53 and 54 of the probe

erzeugt wird, ist im wesentlichen in dem Kern 51 eingeschlossen, außer Ober dem Schlitz 52. Wenn den Spulen 53 und 54 des Meßfühlers 12 Erregungsstrom zugeführt wird, durchquert Magnetfluß den Schlitz oder Spalt 52, so daß ein Teil des Flusses aus den den Spalt 52 begrenzenden Rändern des Kerns 51 austritt und in die umlaufende Welle 10 eintritt, wodurch lokalisierte Bereiche von Magnetismus in die Oberfläche der Welle 10 induziert werden. Das so induzierte magnetische Muster stimmt mit der zeitveränderlichen Form des ErregungsStroms überein, der den Spulen 53 und 54 von dem Verstärker 26 über den Kondensator 27 "zugeführt ist, so daß, bei einem sinuswellenförmigem Erregungsstrom, das magnetische Muster um den Umfang der Welle 10 herum im wesentlichen eine Sinuswellenform hat. Eine Sinuswelle ist als Erregungssignal bevorzugt, um induktive Effekte, wie beispielsweise Klingeln, mit Signalen zu vermeiden, die eine schnellere Anderungsgeschwindigkeit haben. Die Positionierung der Sonde 12, um magnetische Bereiche auf der Oberfläche der Welle 10 zu induzieren, stellt sicher, daß die Sonde 12 in einer Magnetflußverbindung mit den induzierten Magnetbereichen während des Wiedergabemodus steht.is generated is essentially enclosed in the core 51, except above slot 52. When energizing current is supplied to coils 53 and 54 of probe 12, Magnetic flux traverses the slot or gap 52 so that some of the flux from the gap 52 bounding it Exits edges of the core 51 and enters the rotating shaft 10, creating localized areas of magnetism be induced into the surface of the shaft 10. The magnetic pattern induced in this way agrees with the time-varying one Shape of the excitation current that the coils 53 and 54 from the amplifier 26 through the capacitor 27 "is supplied so that, with a sinusoidal excitation current, the magnetic pattern around the circumference of the shaft 10 has a substantially sinusoidal waveform. A sine wave is preferred as the excitation signal in order to generate inductive effects, such as ringing, with signals to avoid having a faster rate of change to have. The positioning of the probe 12 to induce magnetic areas on the surface of the shaft 10, ensures that the probe 12 is in magnetic flux communication with the induced magnetic areas during the playback mode.

Der Wert des in Figur 1 gezeigten Kondensators 27 ist so gewählt, daß, wenn der Schalter 13 in der Aufnahmestellung R ist, die Sonde 12 und der Kondensator 27 einen abgestimmten Reihenschwingkreis bilden, der auf der Frequenz des Erregungssignals in Resonanz schwingt. Wie es für abgestimmte Reihenschwingkreise charakteristisch ist, heben sich die Reaktanz der Sonde 12 (vorwiegend induktiv) und des Kondensators 27 auf, mit dem Ergebnis, daß der Strom, der während des Aufnehmes durch die Sonde 12 fließt, viel größer ist als er im allgemeinen ohne einen abgestimmten Reihenschwingkreis erreichbar ist, wodurch die magnetische Aufzeichnung verbessert wird. Der Wert des Kondensators ist so gewählt, daß in der Wxedergabestellung P der Schal-The value of the capacitor 27 shown in Figure 1 is selected so that when the switch 13 is in the receiving position R is, the probe 12 and the capacitor 27 form a tuned series resonant circuit based on the frequency of the excitation signal oscillates in resonance. As is characteristic of tuned series resonant circuits, lift the reactance of the probe 12 (mainly inductive) and the capacitor 27, with the result that the current, that flows through the probe 12 during the acquisition is a lot is greater than it is generally achievable without a tuned series resonant circuit, whereby the magnetic Recording is improved. The value of the capacitor is chosen so that in the playback position P the switching

4t4t

ter 13 die Sonde 12 mit dem Kondensator 28 parallel schaltet, um einen abgestimmten Parallelschwingkreis zu bilden, der auf der Frequenz des Erregungssignals in Resonanz schwingt, die zum Aufzeichnen der magnetischen Bereiche in der Oberfläche der Welle 10 verwendet ist. In denjenigen Fällen, wo die Welle eines Turbinen-Generators überwacht wird, kann die Resonanzfrequenz beispielsweise 3600 Hz betragen. Der abgestimmte Parallelschwingkreis liefert in dem Wiedergabemodus eine viel größere Amplitude des induzierten Signals, als es ein nicht abgestimmter Kreis tun würde, an und nahe der Resonanzfrequenz. Das in dem Parallelschwingkreis induzierte Signal wird dem Eingang eines Verstärkers 30 zugeführt. Das Wiedergabesignal, in dem eine Frequenz proportional zu der augenblicklichen Geschwindigkeit der Welle 10 kodiert ist, wird durch den Verstärker 30 verstärkt, und das verstärkte Signal, das am Ausgang des Verstärkers 30 ansteht, kann beispielsweise als die Eingangsgröße zu einem Torsionsschwingungs-überwachungsinstrument verwendet werden, beispielsweise für elektrische Turbinen-Generatoren von Energieversorgungsbetrieben. Selbstverständlich ist es nicht notwendig, daß die den Kondensator 27 bzw. den Kondensator 28 aufweisenden Stromkreise exakt auf ihre entsprechenden vorbestimmten Resonanzfrequenzen abgestimmt sind. Es ist jedoch zu beachten, daß für Stromkreise, die nicht auf die entsprechende vorbestimmte Resonanzfrequenz abgestimmt sind, die Spannungen und der Strom kleiner sind als sie in einem Schwingkreis erreichbar sind, und es kann möglich sein, daß Werte für den Kondensator 27 und den Kondensator 28 vorgesehen sind, daß die entsprechenden Kreise so stark verstimmt sind, daß die Spannungen und Ströme in den entsprechenden Stromkreisen nicht ausreichen, die gewünschten Wirkungen gemäß der vorliegenden Erfindung hervorzurufen.ter 13 connects the probe 12 in parallel with the capacitor 28 in order to form a tuned parallel resonant circuit, which resonates at the frequency of the excitation signal which is used to record the magnetic areas in the surface of the shaft 10. In those Cases where the shaft of a turbine generator is monitored, the resonance frequency can for example 3600 Hz. The tuned parallel resonant circuit delivers a much larger amplitude in the playback mode of the induced signal than an untuned circuit would, at and near the resonance frequency. This in The signal induced in the parallel resonant circuit is fed to the input of an amplifier 30. The playback signal, in which a frequency is encoded proportional to the instantaneous speed of the shaft 10 is given by the Amplifier 30 amplified, and the amplified signal that is present at the output of amplifier 30, for example can be used as the input variable to a torsional vibration monitoring instrument, for example for electric turbine generators from energy supply companies. Of course it is not necessary that the circuits having the capacitor 27 and the capacitor 28 exactly to their corresponding predetermined ones Resonance frequencies are matched. It should be noted, however, that for circuits that do not have the appropriate predetermined resonance frequency are tuned, the voltages and the current are smaller than they in one Resonant circuit are achievable, and it may be possible that values for the capacitor 27 and the capacitor 28 are provided that the corresponding circles are so badly detuned that the voltages and currents in the corresponding Circuits are insufficient to produce the desired effects according to the present invention.

Zum Überwachen der augenblicklichen Winkelgeschwindigkeit der Welle 10 ist die Arbeitsweise der SchaltungsanordnungFor monitoring the current angular speed of shaft 10 is the mode of operation of the circuit arrangement

gemäß Figur 1 wie folgt. Der Schalter 13 wird zunächst in die Stellung R für den Aufzeichnungsmodus gebracht, um eine Magnetisierung von kleinen, in Umfangsrichtung angeordneten, lokalisierten Bereichen auf der Oberfläche der Welle 10 durch die Sonde 12 zu ermöglichen, die als ein Elektromagnet arbeitet, um ein magnetisches Muster bei einem Erregungssignalstrom zu induzieren, der vorzugsweise sinusförmig ist und von dem Verstärker 26 über den Kondensator 27 zugeführt wird. Die induzierten Magnetbereiche sind vorzugsweise entlang einer Umfangsbahn in einem Wellenabschnitt angeordnet, der im wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse ist. Die Induktivität der Sonde 12 bildet zusammen mit der vorbestimmten Kapazität des Kondensators 27 vorzugsweise einen Reihenschwingkreis, der auf die gewünschte Frequenz des Erregungssignals abgestimmt ist. Das der Sonde 12 zugeführte Erregungssignal wird mit der Rotation der Welle 10 durch das Synchronisationssignal synchronisiert, beispielsweise ein Signal pro einer Umdrehung, wie es vorstehend beschrieben wurde, das von dem WeIlenrotationssensor 14 geliefert wird. Die Frequenz des Synchronisationssignals wird durch die phasenstarre Schleife 18 und den Zeitbasisgenerator 20 multipliziert, und ein Signal mit einer Frequenz, die ein ganzzahliges Vielfaches des Synchronisationssignals ist, wird dem Leistungsverstärker 26 über das aktive Filter 25 zugeführt. Die Permanenz des magnetischen Musters, das auf der Welle 10 aufgezeichnet ist, hängt von der Permeabilität des Materials der Welle 10 und von der physikalischen Behandlung der Welle 10 ab, beispielsweise einem Aussetzen gegenüber magnetischen Streufeldern. Für übliche Wellen jedoch, die Magnetmaterial, wie beispielsweise Eisen, aufweisen, insbesondere wenn diese Wellen in ainer Betriebsumgebung angeordnet sind, ist das Muster relativ permanent bzw. dauerhaft, so daß, wenn die magnetisierten Bereiche einmal auf der Oberfläche der Welle 10 induziert sind, der Schalter 13 in die Wiedergabeposition P gebrachtaccording to Figure 1 as follows. The switch 13 is initially brought into the position R for the recording mode in order to avoid magnetization of small, circumferentially arranged, localized areas on the surface of the shaft 10 through the probe 12 to enable acting as a Electromagnet works to induce a magnetic pattern in an excitation signal current, which is preferably is sinusoidal and is supplied from the amplifier 26 via the capacitor 27. The induced magnetic areas are preferably arranged along a circumferential path in a shaft section that is substantially is perpendicular to the axis of rotation. The inductance of the probe 12 forms together with the predetermined capacitance of the capacitor 27 is preferably a series resonant circuit which is tuned to the desired frequency of the excitation signal is. The excitation signal supplied to the probe 12 becomes with the rotation of the shaft 10 by the synchronization signal synchronized, for example one signal per revolution, as described above, which is supplied by the shaft rotation sensor 14. the Frequency of the synchronization signal is multiplied by the phase-locked loop 18 and the time base generator 20, and a signal with a frequency that is an integral multiple of the synchronization signal, is fed to the power amplifier 26 via the active filter 25. The permanence of the magnetic pattern that recorded on the shaft 10 depends on the permeability of the material of the shaft 10 and on the physical Treatment of the shaft 10, for example exposure to stray magnetic fields. For usual However, shafts that have magnetic material such as iron, especially when these shafts are in ainer Operating environment, the pattern is relatively permanent, so that when the magnetized Areas once induced on the surface of the shaft 10, the switch 13 is brought to the playback position P.

werden kann zum überwachen der Drehgeschwindigkeit oder des Wiedergabesignals, das in der Sonde 12 durch die magnetisierten Bereiche induziert ist, wenn die Welle 10 umläuft. Das Wiedergabesignal wird in einem Parallelschwingkreis entwickelt, der die vorbestimmte Kapazität des Kondensators 28 und die Induktivität der Sonde 12 enthält/ und der Parallelschwingkreis schwingt vorzugsweise bei der Frequenz des Erregungssignals, das zum Induzieren der magnetischen Bereiche auf der Oberfläche der Welle 10 verwendet ist. In dem Wiedergabesignal ist eine Frequenz kodiert, die proportional zu der augenblicklichen Winkelgeschwindigkeit der Welle 10 ist, so daß sehr kleine Änderungen in der Wellengeschwindigkeit ermittelt werden können, e
künde.
can be used to monitor the rotational speed or the playback signal induced in the probe 12 by the magnetized areas as the shaft 10 rotates. The playback signal is developed in a parallel resonant circuit which contains the predetermined capacitance of the capacitor 28 and the inductance of the probe 12 / and the parallel resonant circuit preferably vibrates at the frequency of the excitation signal used to induce the magnetic regions on the surface of the shaft 10. A frequency is encoded in the playback signal which is proportional to the instantaneous angular velocity of the shaft 10, so that very small changes in the shaft velocity can be determined, e
announce.

nen, etwa in der Größenordnung von 2x10 Radian pro Se-on the order of 2x10 radians per se-

Gegenüber dem vorstehend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel sind jedoch noch weitere Ausführungsbeispiele möglich. Beispielsweise wurde eine elektromagnetische Sonde 12 mit zwei Betriebsarten zum Aufzeichnen und Wiedergeben beschrieben, es können aber auch zwei getrennte Sonden 12 und 40 verwendet werden, wobei die Sonde 12 zum Aufzeichnen und die Sonde 40 zur Wiedergabe dient, wie es in der Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 gezeigt ist. In diesem Fall wählt der Schalter 13 permanent die Stellung R, oder die Sonde 12 ist direkt mit dem Kondensator 27 ohne einen Schalter 13 verbunden. Diese Anordnung gestattet ein kontinuierliches Aufzeichnen und eine kontinuierliche Wiedergabe, wenn die Welle 10 umläuft. Die Sonde 40, die in bezug auf die Welle 10 fest angeordnet und gegenüber der Sonde 12 in Umfangsrichtung verschoben ist, steht in einer magnetischen Flußverbindung mit dem magnetischen Muster, das durch die Sonde 12 auf der Oberfläche der Welle 10 induziert ist.Compared to the preferred embodiment described above however, other exemplary embodiments are also possible. For example, there was an electromagnetic Probe 12 described with two modes of operation for recording and playback, but two separate modes can also be used Probes 12 and 40 can be used, with probe 12 is used for recording and the probe 40 is used for playback, as shown in the circuit arrangement according to FIG is. In this case, the switch 13 permanently selects the R position, or the probe 12 is directly connected to the capacitor 27 connected without a switch 13. This arrangement allows continuous recording and continuous Playback when shaft 10 rotates. The probe 40, which is fixedly arranged with respect to the shaft 10 and is displaced in the circumferential direction relative to the probe 12, is in magnetic flux communication with the magnetic pattern induced by the probe 12 on the surface of the shaft 10.

ίΑίΑ

Ein Kondensator 44 und die Sonde 4O bilden einen Parallelschwingkreis, und der Wert der Kapazität des Kondensators 44 ist so gewählt, daß der Parallelschwingkreis vorzugsweise bei der vorbestimmten Frequenz des Erregungssignals in Resonanz schwingt. Das am Ausgang anstehende Wiedergabesignal aus dem Parallelschwingkreis, der aus der Sonde 40 und dem Kondensator 44 besteht, wird einem Verstärker 42 zugeführt, dessen Ausgangssignal als das Eingangssignal zu einem Torsionsschwingungs-Überwachungsinstrument verwendet werden kann, beispielsweise für elektrische Turbinen-Generatoren von Energieversorgungsunternehmen, wie es vorstehend beschrieben wurde.A capacitor 44 and the probe 4O form a parallel resonant circuit, and the value of the capacitance of the capacitor 44 is chosen so that the parallel resonant circuit is preferred resonates at the predetermined frequency of the excitation signal. The playback signal present at the output the parallel resonant circuit, which consists of the probe 40 and the capacitor 44, becomes an amplifier 42, the output of which is used as the input to a torsional vibration monitoring instrument can be used, for example, for electric turbine generators from utility companies, such as it has been described above.

Es ist weiterhin nicht notwendig, daß die Welle 10 magnetische Bereiche aufweist, die induziert sind, während sie in ihrer gewünschten Betriebsumgebung angeordnet ist. Die magnetischen Bereiche können auf der Oberfläche der Welle 10 an einer Stelle entfernt von ihrem endgültigen Verwendungsplatz induziert werden, teilweise aufgrund der Permanenz der induzierten Magnetbereiche, und die Wiedergabeschaltung, wie sie hier beschrieben ist, kann dazu verwendet werden, die zuvor induzierten Magnetbereiche an dem endgültigen Verwendungsplatz der Welle 10 abzutasten. Die Kenntnis der Frequenz des Erregungssignals, das zum Induzieren der Magnetbereiche verwendet ist, gestattet, daß der Wert des Kondensators 28 oder 44 gewählt wird, um einen Parallelschwingkreis zu bilden.Furthermore, it is not necessary that the shaft 10 have magnetic regions that are induced during it is located in its desired operating environment. The magnetic areas can be on the surface of the shaft 10 may be induced at some point away from their final place of use, in part due to permanence of the induced magnetic areas, and the reproducing circuit as described here can be used for this are to scan the previously induced magnetic areas at the final place of use of the shaft 10. the Knowing the frequency of the excitation signal used to induce the magnetic areas allows the value of the capacitor 28 or 44 is chosen to form a parallel resonant circuit.

Somit wurden ein Verfahren und eine Einrichtung beschrieben zur Erzeugung eines elektrischen Signals, dessen Frequenz oder Wiederholungsrate ein Maß für die augenblickliche Winkelgeschwindigkeit eines rotierenden Körpers ist, ohne daß eine spezielle Befestigung oder zusätzliche Markierungen auf dem rotierenden Körper nötig sind.Thus, a method and a device have been described for generating an electrical signal, its frequency or repetition rate is a measure of the instantaneous angular velocity of a rotating body, without the need for a special fastening or additional markings on the rotating body.

Claims (19)

PatentansprücheClaims 1.1. Geschwindigkeitsmeßinstrument zum Messen der Winkelgeschwindigkeit einer drehbaren Welle , gekennzeichnet durch: eine elektromagnetische Sonde (12), die in bezug auf die Welle (10) in einer festen Stellung nahe der Wellenoberfläche angeordnet ist und die in einer ersten Betriebsart zum Induzieren eines magnetischen Umfangsmusters auf der Wellenoberfläche und in einer zweiten Betriebsart arbeiten kann zum Erzeugen eines Ausgangssignals bei einer Bewegung des magnetischen Musters, während die Welle umläuft, wobei das Ausgangssignal eine Frequenz hat, die ein Maß für die augenblickliche Winkelgeschwindigkeit der Welle ist, eine mit der Sonde (12) verbundene Schalteinrichtung (13) zum Umschalten zwischen den ersten und zweiten Betriebsarten undSpeed measuring instrument for measuring angular speed a rotatable shaft characterized by: an electromagnetic probe (12) related to on the shaft (10) is arranged in a fixed position near the shaft surface and the in a first mode of operation for inducing a magnetic circumferential pattern on the shaft surface and can operate in a second mode of operation to generate an output signal upon movement of the magnetic pattern as the wave rotates, the output signal being a frequency has, which is a measure of the instantaneous angular velocity of the shaft, a switching device connected to the probe (12) (13) to switch between the first and second operating modes and eine Erregungseinrichtung (15), deren Ausgang in der ersten Betriebsart über die Schalteinrichtung (13) mit der Sonde (12) verbunden ist und die ein Erregungssignal liefert, das der Sonde (12) während der ersten Betriebsart zugeführt wird, die dadurch das magnetische Muster induziert, wobei die Erregungseinrichtung (15) Synchronisierungs-an excitation device (15), the output of which in the first operating mode via the switching device (13) is connected to the probe (12) and the one Provides excitation signal which is supplied to the probe (12) during the first mode of operation, the thereby induces the magnetic pattern, the excitation device (15) synchronizing mittel aufweist zum Synchronisieren der Frequenz des Erregungssignals mit der Drehgeschwindigkeit der Welle derart, daß das magnetische Muster unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Welle ist.comprises means for synchronizing the frequency of the excitation signal with the speed of rotation of the shaft in such a way that the magnetic pattern is independent of the rotational speed of the shaft is. 2. Meßinstrument nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Kondensator (27) zwischen den Ausgang der Erregungseinrichtung (15) und die Schalteinrichtung (13) geschaltet ist zur Bildung2. Measuring instrument according to claim 1, characterized in that a first capacitor (27) between the Output of the excitation device (15) and the switching device (13) is connected to the formation w eines Reihenschwingkreises mit der Sonde in der w of a series resonant circuit with the probe in the ersten Betriebsart, und ein zweitei* Kondensator (28) mit der Sonde verbunden ist zur Bildung eines Parallelschwingkreises mit der Sonde in der zweiten Betriebsart.first mode, and a second * capacitor (28) connected to the probe to form a parallel resonant circuit with the probe in the second operating mode. 3. Meßinstrument nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet,3. Measuring instrument according to claim 2, characterized in that daß der Reihenschwingkreis und der Parallelschwingkreis jeweils bei der Frequenz des Erregungssignals in Resonanz schwingen.that the series resonant circuit and the parallel resonant circuit each at the frequency of the excitation signal vibrate in resonance. 4. Geschwindigkeitsmeßinstrument zum Messen der Winkelgeschwindigkeit einer drehbaren Welle, gekennzeichnet durch:4. Speed meter for measuring angular speed a rotating shaft, characterized by: eine erste elektromagnetische Sonde (12), die in einer festen Stellung bezüglich der Welle (10) nahe an der Wellenoberfläche angeordnet ist und die ein in Umfangsrichtung verlaufendes magnetisches Muster auf der Wellenoberfläche induziert,a first electromagnetic probe (12) which is in a fixed position with respect to the shaft (10) is arranged close to the shaft surface and the one extending in the circumferential direction magnetic Pattern induced on the wave surface, eine zweite elektromagnetische Sonde (40), die in einer festen Stellung in bezug auf die Welle (10) und in einer Magnetflußverbindung mit dem magnetischen Muster angeordnet ist und die ein Ausgangssignal bei einer Bewegung des magnetischen Mustersa second electromagnetic probe (40) which is in a fixed position with respect to the shaft (10) and disposed in magnetic flux communication with the magnetic pattern and having an output signal upon movement of the magnetic pattern erzeugt, wenn die Welle umläuft, wobei das Ausgangssignal eine Frequenz hat, die ein Maß für die augenblickliche Winkelgeschwindigkeit der Welle ist, undgenerated when the wave rotates, the output signal having a frequency that is a measure of is the instantaneous angular velocity of the shaft, and eine Erregungseinrichtung (15), die mit der ersten Sonde (12) zur Erzeugung eines Erregungssignals verbunden ist, wodurch die erste Sonde (12) das magnetische Muster induziert, und die Erregungseinrichtung Synchronisierungsmittel aufweist zum Synchronisieren der Frequenz des Erregungssignals mit der Drehgeschwindigkeit der Welle derart, daß das magnetische Muster unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Welle ist.an excitation device (15) connected to the first probe (12) for generating an excitation signal is connected, whereby the first probe (12) induces the magnetic pattern, and the excitation device has synchronization means for Synchronizing the frequency of the excitation signal with the speed of rotation of the shaft such that the magnetic pattern is independent of the speed of rotation of the shaft. 5. Meßinstrument nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Kondensator (28) zwischen die erste Sonde (12) und die Erregungseinrichtung (15) ge- λ schaltet ist zum Bilden eines Reihenschwingkreises mit der ersten Sonde, und5. Measuring instrument according to claim 4, characterized in that a first capacitor (28) between the first Probe (12) and the excitation device (15) ge λ is switched to form a series resonant circuit with the first probe, and daß ein zweiter Kondensator (44) mit der zweiten Sonde (40) verbunden ist zur Bildung eines Parallelschwingkreises mit der zweiten Sonde.that a second capacitor (44) is connected to the second probe (40) to form a parallel resonant circuit with the second probe. 6. Meßinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungseinrichtung (15) eine phasenstarre Schleife (18) aufweist zum Erzeugen des Erregungssignales, und daß die Synchronisierungseinrichtung einen Wellenrotationsfühler (14) aufweist zur Lieferung eines Synchronisierungssignals an die phasenstarre Schleife (18).6. Measuring instrument according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the excitation device (15) has a phase-locked loop (18) for generating the excitation signal, and in that the synchronizing means comprises a shaft rotation sensor (14) for delivery a synchronization signal to the phase locked loop (18). 7. Meßinstrument nach Anspruch 5 , dadurch gekenn zeichnet, daß der Reihenschwingkreis und der Parallelschwing-7. Measuring instrument according to claim 5, characterized in that the series resonant circuit and the parallel resonant • * · * ■■*• * · * ■■ * kreis jeweils bei der Frequenz des Erregungssignals in Resonanz schwingen.circle oscillate in resonance at the frequency of the excitation signal. 8. Einrichtung zum Messen der Winkelgeschwindigkeit einer umlaufenden Welle eines Turbinen-Generatorsatzes, 8. Device for measuring the angular velocity of a rotating shaft of a turbine generator set, gekennzeichnet durch : eine elektromagnetische Sonde, die in einer festen Stellung in bezug auf die Wellenoberfläche angeordnet ist und die in einer ersten Betriebsart ein in Umfangsrichtung verlaufendes magnetisches Muster auf der Wellenoberfläche induziert und in einer zweiten Betriebsart ein Ausgangssignal erzeugt bei einer Bewegung des magnetischen Musters, wenn die Welle umläuft, wobei das Ausgangssignal eine Frequenz hat, die ein Maß für die augenblickliche Winkelgeschwindigkeit der Welle ist,characterized by: an electromagnetic probe that is in a fixed Position is arranged with respect to the shaft surface and in a first mode of operation induces a circumferential magnetic pattern on the shaft surface and in a second operating mode, an output signal is generated upon movement of the magnetic Pattern when the wave rotates, the output signal having a frequency that is a measure of is the instantaneous angular velocity of the shaft, eine mit der Sonde (12) verbundene Schalteinrichtung zum selektiven Umschalten zwischen den ersten und zweiten Betriebsarten,a switching device connected to the probe (12) to selectively switch between the first and second operating modes, eine Erregungseinrichtung, deren Ausgang in der ersten Betriebsart über die Schalteinrichtung mit der Sonde verbunden ist und die während der ersten Betriebsart ein Erregungssignal an die Sonde liefert, wodurch die Sonde das magnetische Muster induziert, an excitation device, the output of which in the first operating mode via the switching device is connected to the probe and which supplies an excitation signal to the probe during the first operating mode, whereby the probe induces the magnetic pattern, einen ersten Kondensator (27), der zwischen den Ausgang der Erregungseinrichtung und die Schalteinrichtung geschaltet ist zur Bildung eines Reihenschwingkreises mit der Sonde in der ersten Betriebsart, unda first capacitor (27) connected between the output of the excitation device and the switching device is switched to form a series resonant circuit with the probe in the first operating mode, and einen zweiten Kondensator (28), der mit der Schalteinrichtung verbunden ist und in der zweiten Betriebsart einen Parallelschwingkreis mit der Sonde bildet.a second capacitor (28) connected to the switching device and in the second mode of operation forms a parallel resonant circuit with the probe. 38003063800306 9. Einrichtung nach Anspruch 8 ,
dadurch gekenn zeichnet, daß der Reihenschwingkreis und der Parallelschwingkreis jeweils mit der Frequenz des Erregungssignales in Resonanz schwingen.
9. Device according to claim 8,
characterized in that the series resonant circuit and the parallel resonant circuit each vibrate in resonance with the frequency of the excitation signal.
10. Einrichtung nach Anspruch 8 ,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungseinrichtung eine phasenstarre Schleife aufweist zum Erzeugen des Erregungssignals bei einem Synchronisationssignals, das der phasenstarren Schleife durch einen Wellenrotationsfühler zugeführt ist.
10. Device according to claim 8,
characterized in that the excitation means comprises a phase locked loop for generating the excitation signal upon a synchronization signal supplied to the phase locked loop by a shaft rotation sensor.
11. Einrichtung zum Messen der Winkelgeschwindigkeit einer drehbaren Welle eines Turbinen-Generatorsatzes ,11. Device for measuring the angular velocity a rotating shaft of a turbine generator set, gekennzeichnet durch: eine erste elektromagnetische Sonde (12), die in einer festen Stellung nahe der Wellenoberfläche angeordnet ist, zum Induzieren eines in Umfangsrichtung verlaufenden magnetischen Musters auf der Wellenoberfläche,characterized by: a first electromagnetic probe (12) inserted in a fixed position near the shaft surface for inducing a circumferential direction running magnetic pattern on the shaft surface, eine zweite elektromagnetische Sonde (40), die in Magnetflußverbindung mit dem Magnetmuster angeordnet ist,a second electromagnetic probe (40) disposed in magnetic flux communication with the magnetic pattern is, eine Erregungseinrichtung, deren Ausgang mit der ersten Sonde verbunden ist zum Zuführen eines Erregungssignals zur ersten Sonde, wodurch die erste Sonde das magnetische Muster induziert, einen ersten Kondensator (28), der zwischen den Ausgang der Erregungseinrichtung und die erste Sonde geschaltet ist, zur Bildung eines Reihen Schwingkreises mit der ersten Sonde, und einen zweiten Kondensator (44), der mit der zweiten Sonde verbunden ist, zur Bildung eines Parallel-an excitation device, the output of which is connected to the first probe, for supplying an excitation signal to the first probe, whereby the first probe induces the magnetic pattern, a first capacitor (28) connected between the Output of the excitation device and the first probe is connected to form a series Resonant circuit with the first probe, and a second capacitor (44) connected to the second Probe is connected to form a parallel Schwingkreises mit der Sonde.Resonant circuit with the probe. 12. Einrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenschwingkreis und der Parallelschwingkreis jeweils bei der Frequenz des Erregungssignals in Resonanz schwingen.12. Device according to claim 11, characterized in that that the series resonant circuit and the parallel resonant circuit each at the frequency of the excitation signal vibrate in resonance. 13. Einrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungseinrichtung eine phasenstarre Schleife aufweist zum Erzeugen des Erregungssignals bei einem Synchronisationssignal, das der phasenstarren Schleife durch einen Wellenrotationsfühler zugeführt ist.13. Device according to claim 11, characterized in that the excitation device is phase-locked Loop for generating the excitation signal in the case of a synchronization signal which the phase locked loop is fed through a shaft rotation sensor. 14. Verfahren zum Erzeugen eines sich wiederholenden Signals, dessen Wiederholungsgeschwindigkeit proportional zu der augenblicklichen Winkelgeschwindigkeit einer drehbaren Welle ist, dadurch gekennzeichnet, daß14. Method for generating a repetitive signal whose repetition speed is proportional to the instantaneous angular velocity of a rotatable shaft, characterized in that that eine vorbestimmte Anzahl von diskreten magnetischen Bereichen in der Oberfläche der Welle entlang einer Umfangsbahn induziert werden und die Bewegung der magnetischen Bereiche an einer stationären Einrichtung vorbei abgetastet wird zum Abfühlen von magnetischen Feldern, während die Welle rotiert, um das sich wiederholende Signal zu erzeugen, wobei die Fühleinrichtung in Magnetflußverbindung mit den magnetischen Bereichen angeordnet ist.along a predetermined number of discrete magnetic areas in the surface of the shaft a circumferential path are induced and the movement of the magnetic areas on a stationary device is scanned for sensing magnetic fields while the The shaft rotates to produce the repetitive signal, with the sensing device in magnetic flux communication is arranged with the magnetic areas. 15. Verfahren nach Anspruch 14 ,
dadurch gekenn zeichnet, daß die magnetischen Bereiche induziert werden,
15. The method according to claim 14,
characterized in that the magnetic areas are induced,
— 7 ""
während die Welle umläuft.
- 7 ""
while the wave rotates.
16. Verfahren nach Anspruch 15 ,16. The method according to claim 15, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Bereiche kontinuierlich in der Oberfläche der Welle induziert werden und die Bewegung der magnetischen Bereiche kontinuierlich abgetastet wird.characterized in that the magnetic areas are continuously in the Surface of the shaft are induced and the movement of the magnetic areas is continuous is scanned. 17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16 , dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Anzahl diskreter magnetischer Bereiche unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Welle ist.17. The method according to claim 15 or 16, characterized in that the predetermined number of discrete magnetic areas regardless of the speed of rotation the wave is. 18. Verfahren nach Anspruch 14, 15 oder 16 , dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Bereiche bei einem Erregungssignal von einem Reihenschwingkreis induziert werden, der bei der Frequenz des Erregungssignals in Resonanz schwingt.18. The method according to claim 14, 15 or 16, characterized in that the magnetic areas are induced by an excitation signal from a series resonant circuit, which resonates at the frequency of the excitation signal. 19. Verfahren nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Bereiche dadurch abgetastet werden, daß ein Strom in einem Parallelschwingkreis induziert wird, der die Fühlmittel enthält und bei der Frequenz des Erregungssignals in Resonanz schwingt.19. The method according to claim 14, 15 or 16, characterized in that the magnetic areas are scanned by a current in a parallel resonant circuit which contains the sensing means and resonates at the frequency of the excitation signal swings.
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