DE4014756C2 - Meßverfahren zur Erfassung von Materialbewegungen - Google Patents

Meßverfahren zur Erfassung von Materialbewegungen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Bewegungen, insbesondere Geschwindigkeiten eines bewegbaren Materials (Werkstoffs).
Verfahren der genannten Art werden vielfach industriell und fertigungstechnisch im gesamten Bereich des Maschinenbaus, vorzugsweise im Bereich der Automatisierungstechnik eingesetzt (vgl. Messen, Prüfen, Automatisieren, Mai 1985, Seite 236 ff.).
Bevorzugte Einsatzgebiete für das erfindungsgemäße Verfahren liegen an Fertigungsmaschinen, Fertigungsstraßen oder an Maschinen, wie Kranen, Spills, Winden, Drahtzieh- und Verseilanlagen. Auch die Anwendung im Walzwerksbereich und bei der Fördertechnik sind denkbar. Ein wesentlicher Gesichtspunkt neben der Möglichkeit der Messung von Bewegungen, und hierbei vorzugsweise der Geschwindigkeit, ist die Anwendung in der Prozeßsteuerung, der Prozeßüberwachung sowie der Fertigungslenkung (CIM, CAM = computer aided manufacturing). In zunehmenden Maße werden auch für die genannten Anwendungsgebiete elektronische Schaltungen und Steuerungen sowie elektronische Sensoren und Meßfühler eingesetzt, die den Prozeß- oder numerischen Steuerungen Informationen über den System- oder Fertigungszustand übermitteln. Die erfaßten Meßgrößen, wie Geschwindigkeiten, Drehgeschwindigkeiten, Drehzahlen, Längen, Wegdifferenzen, Beschleunigungen, können auf zweierlei Arten ausgewertet werden. Einmal zur Prozeßführung oder -steuerung, zum zweiten zur Prozeßüberwachung. Hand in Hand geht hiermit die Notwendigkeit, daß die zu überwachenden Systemgrößen, wie beispielsweise eine maximale Geschwindigkeit oder eine vorgegebene Länge bzw. Wegdifferenz, ausfallsicher und zuverlässig gemessen werden müssen.
Ein besonderes Problem stellt hierbei die kontinuierliche Erfassung der genannten Geschwindigkeiten und Längeneinheiten dar.
Es sind hierfür optische Verfahren, z. B. Lasermeßeinrichtungen, allgemein bekannt, die unter Laborbedingungen hervorragende Ergebnisse aufweisen. Aufgrund ihrer Empfindlichkeit und nicht unwesentlich auch aufgrund ihrer hohen Kosten sind sie für den Einsatz in der Fertigungs- und Steuerungstechnik nicht geeignet.
Als kostengünstige und einfache Lösung findet in der Industrie nach wie vor das Reibrad bzw. die Laufrolle als sensorische Einheit Anwendung. Diese Technik ist grundsätzlich mit einem Meßfühler verbunden, da die auf mechanischen Friktionskräften beruhende mechanische Kopplung zwischen Reibrad und bewegtem Körper, Gegenstand oder Material grundsätzlich einen Schlupf erfordert. Der Schlupf ist definiert als Differenz zwischen der Geschwindigkeit des Laufrades und der Geschwindigkeit des Körpers oder Materials an der Berührungsstelle bzw. Fläche. Die Größe des Schlupfes hängt wesentlich von der Oberflächenbeschaffenheit des Materials oder bewegten Körpers ab, sie hängt ferner von dem Grad der Verunreinigung der Oberfläche des Körpers oder des Materials, z. B. durch Kühl- oder Schmiermittel, sowie im besonderen von der Normal-Andruckkraft des Reibrades an den bewegbaren Körper ab.
Empfindliche Materialien, z. B. dünne Drähte oder Materialien mit empfindlicher Oberfläche sind aufgrund der mechanischen Beanspruchung durch Abtastung mittels des Reibrades nicht für diese Art der Sensorik geeignet.
Ein spezieller Fall der Messung in einer Strömung zeigt der eingangs erwähnte Artikel von H. Ziesemer aus MPA 1985, Seite 236 ff. Dabei wird eine Kreuz-Korrelationstechnik eingesetzt, die in der Lage ist, natürliche Variationen von Charakteristika einer strömenden Flüssigkeit auszuwerten. Neben der flüssigen Strömung werden unter der dortigen Ziffer 1 verschiedene andere physikalische Eigenschaften auch eines bewegten Körpers vorgeschlagen, die als erwähnte natürliche Variationen eines Charakteristikums verwendbar sind. Allerdings werden in allen Beispielen zwei Sender und zwei Empfänger eingesetzt, die jeweils gegenüber der zwischenliegenden Strömung angeordnet sind.
Hier setzt die Erfindung an und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein für den rauhen Industriealltag einsetzbares Meßverfahren zur Erfassung von Bewegungen, insbesondere Geschwindigkeiten und/oder Längenänderungen zu schaffen, das verschleißfrei und schonend - und weniger aufwendig - ist. Diese Aufgabe wird mit der technischen Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung schlägt dabei vor, symmetrisch zu einer Prüfsonde zwei Detektoren anzuordnen. Eine Prüfsonde kann also gegenüber dem Stand der Technik eingespart werden; gleichwohl behält die Erfindung die berührungslose Erfassung bei, die für Verschleißfreiheit und Schonung der Detektoren und des bewegten Materials steht. Nachdem die Erfindung mit dem Gefügerauschen des bewegten Materials arbeitet, ist sie auch für den rauhen Industriealltag geeignet, da auch störende Partikel auf der Materialoberfläche verkraftet werden; sie tragen zum Gefügerauschen nichts bei.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt in der hohen Zuverlässigkeit, die durch Verschleißfreiheit und schonende Betriebsweise gewährt werden kann.
Günstig ist auch die berührungslose bzw. kontaktlose Bewegungserfassung. Das Bewegungssignal, insbesondere Geschwindigkeitssignal, wird unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit des bewegten Körpers oder Gegenstandes zur Verfügung gestellt.
Dreh- und Angelpunkt der erfindungsgemäßen Lehre ist die Auswertung des Gefügerauschens mit dem Kreuzkorrelator. Das Gefügerauschen wird hierbei mittels eines periodischen oder stochastischen Prüfsignals im Material induziert und mittels des programmtechnisch oder schaltungstechnisch realisierten Korrelators ausgewertet. Die Auswertung ergibt ein zuverlässiges Meßsignal für die Geschwindigkeit bzw. nach entsprechender Umformung ein solches für Weglängen oder Beschleunigungen des zu messenden Gegenstandes, Körpers oder Materials.
Das zuvor genannte Gefügerauschen stellt ein Frequenzgemisch dar. Dieses Frequenzgemisch setzt sich aus Frequenzanteilen zusammen, die während des Prüfens durch die Inhomogenitäten des Materials, durch Prüfsignale sowie durch allgemeine stochastische Störsignale entstehen. Die Anwendung des Korrelationsverfahrens ermöglicht es aufgrund des stochastischen Charakters der Störsignale innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne den Frequenzanteil herauszulösen, der mit den Inhomogenitäten des Materials korreliert ist. Wird das statistische Zufallssignal als Prüfsignal eingesetzt, so kann der für die Inhomogenitäten charakteristische Nutz-Signalverlauf aus dem - unter Umständen einen vielfach höheren Störanteil enthaltenden - Stör- und Nutzsignalgemisch herausgelöst werden. Dieser, mit den Inhomogenitäten des Materials charakteristische Frequenzanteil, bildet ein Maß für die Relativgeschwindigkeit zwischen dem bewegten Gegenstand, Körper oder Material und dem Wirbelstromprüfgerät.
Es ist möglich, sowohl das Wirbelstromprüfgerät bzw. seine Meßsignal abgebenden und Meßsignale aufnehmenden Sonden ortsfest anzubringen und u. a. die Geschwindigkeit v eines vorbeiziehenden Körpers oder Materials zu erfassen. Auf gleiche Weise ist es möglich, daß das genannte Material ortsfest verbleibt und die Sonde bzw. das Prüfgerät bewegt wird. Auch eine beiderseitige Bewegung ist denkbar.
Das mit den Inhomogenitäten des Materials korrelierte Nutzsignal oder eine entsprechende Frequenz ist charakteristisch für eine bestimmte Position des Materials. Wird das Material bewegt, so entsteht in einem gegenüber dem ersten Detektor ortsversetzten Empfänger (Detektor) ein gleichartig charakteristisches Signal, das lediglich laufzeitversetzt ist. Nach Entfernung der Prüfsignal- und Störsignalanteile durch Korrelation kann bei gemäß der Korrelation gewähltem Zeitversatz im Korrelator die Zeit ermittelt werden, die verstrichen ist, bis das charakterische Signal von dem einen Detektor zu dem zweiten Detektor gelangt ist. Bei bekannter Ortsdifferenz (Distanz) der Detektoren kann hieraus eine Geschwindigkeit errechnet werden.
Die erfindungsgemäße Lehre ist vorrangig für Messungen an metallischen Materialien geeignet. Es können gemäß vorteilhafter Weiterbildung auch die Bewegung bzw. Geschwindigkeit nichtmetallischer Materialien erfaßt werden, hierfür wird der Verschiebungsfluß in den isolierenden Materialien angewendet.
Andere im Stand der Technik vorgeschlagene Lösungen bieten nicht die vorgenannten Vorteile und Möglichkeiten und offenbaren dem Fachmann nicht mehr, als er schon im eingangs erwähnten MPA- Artikel entnehmen konnte.
  • (a) DE 28 56 032 A1 zeigt das Messen der Durchflußgeschwindigkeit eines Strömungsmittels durch eine Rohrleitung, ggf. kann ein "Störkörper" in die Strömung eingebracht werden. Auf die Möglichkeit, einen divergierenden Strahl (Meßstrahl) einzusetzen, der mit mehreren Empfängern zusammenarbeiten sollen, ist dort auf Seite 27 hingewiesen, aber ohne weitere Angaben, wie sie (die Empfänger) anzuordnen sind. PRBS werden auch angesprochen. Nicht allerdings werden feste Werkstoffe angesprochen.
  • (b) Eine berührungslose Lagebestimmung von Objekten zeigt die DE 31 45 717 A1, bei der zwei gegenphasige Wechselspannungen zu zwei felderzeugenden Elektroden geführt werden. Mit dieser Anordnung können gekrümmte Schweißnaht-Bahnen verfolgt werden (dort Seite 16, Seite 8 und Seite 14), wobei jedoch die Konturen des Objektes zutage liegen müssen (dort Seite 7 unten). Die Erfindung arbeitet dagegen ohne Konturen, nur mit dem Gefügerauschen.
  • (c) SU 42 61 93 - übersetzt in Kurzfassung in Soviet Inventions Illustrated Vol No. W32, Seite 1 - zeigt ein Wirbelstrom- Meßgerät. Drei Wirbelstromsensoren messen Inhomogenitäten des vorbeiziehenden blattförmigen Materials. Dabei wird eine dreifach kaskadierte Modulation verwendet, die PRB-Signale vermeiden helfen soll.
  • (d) SU 638 470 - übersetzt in Kurzfassung in Soviet Inventions Illustrated Vol. C38, Seite 7 - bezieht sich auf einen Wirbelstrom-Magnetsensor in einer berührungslosen Meßanordnung. Ein Einstell-Teil wird vorgeschlagen, mit dem die e.m.f. (induzierte Spannung) symmetriert wird. Die Geschwindigkeit ergibt sich dort aus einer Störung der durch das Einstell-Teil symmetrierten e.m.f. Sensor und Detektor sind auf derselben Toroidspule angeordnet.
Eine symmetrische Anordnung von zwei Detektoren zu (nur) einer Prüfsonde ist im dargelegten Stand der Technik nicht angelegt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Prozesses mit seiner Steuerung bzw. Regelung,
Fig. 2a einen prinzipiellen Aufbau eines Korrelators sowie
Fig. 2b ein Detail-Blockschaltbild des Korrelators von Fig. 2a,
Fig. 3a ein Wirbelstromprüfgerät, welches zur Bestimmung der Geschwindigkeit v eines bewegbaren Körpers gemäß der Erfindung einsetzbar ist sowie
Fig. 3b eine Anordnung von Primär-Induktionsspule und Sekundär-Detektorspule, die zur Messung der Geschwindigkeit eines bewegten Drahtes vorgesehen sind und
Fig. 4 ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild zur Bestimmung weiterer Systemgrößen, wie Drehzahl, Weglänge oder Beschleunigung.
Fig. 1 zeigt mit der Bezugsziffer 1 einen eine Drehbewegung oder Linearbewegung ausführenden bewegbaren Körper oder bewegbares Material. Dieses kann beispielsweise ein metallischer Leiter, ein Draht oder ein in eine Drehbank eingespanntes Werkstück sein. In seiner nächsten Umgebung ist ein Wirbelstromprüfgerät W angeordnet, das mit einem Korrelator K verbunden ist. Der Korrelator K gibt ein der Geschwindigkeit v des Gegenstandes oder Materials entsprechendes Signal ab. Dieses ist mit vmess bezeichnet. Dieses Signal wird nun einerseits zu Überwachungszwecken und andererseits zu Steuer- und Regelprozessen einem Prozeßrechner P zugeführt. Der Prozeßrechner P kann ebenso durch einen Mikrorechner gebildet sein, der einzelne Teile von größeren Prozessen steuert bzw. regelt. Ihm kann ein entsprechender Geschwindigkeitssollwert oder Maximalwert vorgegeben werden, seine Ausgangsgrößen werden von Stellgrößen y1, y2 . . . gebildet, die den im linken Halbbild von Fig. 1 gezeigten Prozeß steuern und beeinflussen. Als Stellgrößen können beispielsweise Sollwerte für numerisch gesteuerte Maschinen oder direkte Spannungs- oder Stromwerte eingesetzt werden, die bereits die Antriebe steuern, welche die Geschwindigkeit oder Drehzahl des bewegbaren Körpers verursachen. Ebenfalls ist ein Integrator I vorgesehen, der das gemessene Geschwindigkeitssignal vmessin ein Wegsignal smess oder Δsmess umsetzt. Dieser Integrator kann schaltungstechnisch oder programmtechnisch realisiert sein. Ebenso kann der Korrelator K schaltungstechnisch oder programmtechnisch aufgebaut sein, er kann ebenso Bestandteil des Prozeß- oder Mikrorechners P sein.
Der in Fig. 1 gezeigte Korrelator K kann nun auf zwei Weisen arbeiten, einmal direkt ("on-line") oder indirekt ("off-line"). Im ersten Fall gibt der Korrelator ein kontinuierliches (direktes) Geschwindigkeitssignal aufgrund von aktuell eintreffenden Eingangsgrößen, die ihm von dem Wirbelstromprüfgerät W zugeleitet werden, ab. Im zweiten Fall werden die von dem Wirbelstromprüfgerät W zugeführten Signale zunächst entsprechend gewandelt und angepaßt und dann gespeichert, um im nachhinein (indirekt) eine Korrelation mit einem als "Datensatz" oder als "Datenblock" gespeicherten Wertebereich durchzuführen ("off-line").
Fig. 2a zeigt prinzipiell den Aufbau des Korrelators K mit seinen zwei Eingangssignalen ua und ub. Als Ausgangsgröße gibt der Korrelator K in dem Anwendungsbeispiel eine gemessene Geschwindigkeitsgröße vmess ab, die der Geschwindigkeit v oder der Relativgeschwindigkeit zwischen Sonde/Empfänger 10, 11, 14 des Wirbelstromprüfgerätes W und dem Gegenstand, Körper oder Material 1 entspricht. Die zwei Eingangsgrößen ua und ub können auf verschiedene Arten mit Signalen von dem Wirbelstromprüfgerät W beaufschlagt werden. Fig. 2b zeigt ein Blockschaltbild des Korrelators K von Fig. 2a. Sowohl das erste als auch das zweite Eingangssignal ua, ub werden einem Multiplizierer 16 zugeführt, dessen Ausgangs-Multiplikationsprodukt einem Glättungsglied 15 zugeführt wird, welches ein Integrator, ein Tiefpaß dessen Grenzfrequenz deutlich unterhalb der Eingangsfrequenz des Korrelators liegt - oder ein gleitender Mittelwertbildner - der jeweils einen Mittelwert über eine vorgegebene Anzahl von Datenwerten bildet - sein kann. Das zweite Eingangssignal ub des Korrelators wird, abhängig von der Verwendung des Korrelators, entweder aus einem direkt von dem Wirbelstromprüfgerät W abgegebenen Signal oder von einem Ausgangssignal eines Totzeit- oder Laufzeitgliedes 13 gebildet, dessen Eingangssignal eines der Signale des Wirbelstromprüfgerätes ist. Das Laufzeit- oder Totzeitglied kann auch als Tiefpaß ausgebildet sein mit vorgegebener Phasenschiebung aV für eine vorgegebene Eingangsfrequenz.
Die Fig. 3a zeigt ein Detail-Blockschaltbild des Wirbelstromprüfgerät W mit einer Prüfsonde 10 und zwei symmetrisch dazu angeordnete Detektoren 11, 14 zur Erfassung des Gefügerauschens des vorbeiziehenden Gegenstandes oder Materials 1. Fig. 3b zeigt schematisch eine mögliche Anbringung der als Prüfsonde 10 und Detektor 11 einsetzbaren Induktions- bzw. Meßspulen.
Vorteilhaft ist eine ringförmige oder kreissegmentartige bzw. toroidförmige Spule 11, 14 als Detektor einsetzbar. Sie gibt das dem Gefügerauschen proportionale Signal ua, ub ab. Es sind ferner nicht dargestellt, jedoch ebenso einsetzbar eine Differenzspule, die aus zwei gegensinnig und in unmittelbarer Nachbarschaft angeordneten Spulen besteht, oder eine der Primär-Induktionsspule ähnliche Sekundär-Erfassungsspule.
Fig. 3a zeigt ferner im Wirbelstromprüfgerät W einen Steuer- und Verstärkungsteil 12 sowie einen Prüfsignalgenerator 17. Dieser steuert die genannte Prüfsonde bzw. Primär-Induktionsspule 10 mit einem Prüfsignal u1 an. Dieses Prüfsignal besteht vorteilhaft aus einem sinusförmigen oder anders gearteten Frequenzsignal der Frequenz 10 kHz bis 100 kHz. Ebenso ist ein pseudostatistisches PRB-Signal einsetzbar, das für die Kreuzkorrelation einsetzbar ist. Das PRB-Signal wird in üblicher Weise durch rückgekoppelte Schieberegister digital gebildet und weist regelmäßig eine wesentlich höhere Periodendauer auf, als die größere Zeitkonstante des Systems.
Fig. 3a zeigt ferner Detektoren 11, 14, die als Sekundär-Erfassungsspulen dem Gefügerauschen entsprechende Signale ua, ub von dem vorbeiziehenden Material 1 aufnehmen. Diese Detektoren sind entweder unterhalb oder in unmittelbarer Nachbarschaft der Prüfsonde 10 neben dem bewegten Material 1 angeordnet. Ihre Ausgangssignale ua, ub werden ebenfalls der Steuer- und Verstärkereinheit 12 des Wirbelstromprüfgerätes zugeführt.
Die Anordnung der zweiten Detektorspule 14 ist symmetrisch zu der bereits vorgesehenen Prüfsonde 10 und dem ersten Detektor 11, wenn alle drei Spulen 10, 11, 14 im wesentlichen in gleichem Abstand von dem bewegten Material 1 angeordnet sind. Besonders vorteilhaft ist die Nebeneinander-Anbringung von beiden Detektorspulen 11, 14 und die Anbringung der Primär-Induktionsspule 10 oberhalb der Detektorspulen 11, 14 bezüglich des bewegten Materials 1.
Der Kreuzkorrelator ist für eine mittelbare Erfassung der Geschwindigkeit vorgesehen, wobei eine bezüglich Temperatur und anderen Umgebungsbedingungen besonders unabhängige Variante vorliegt. Hierbei werden die zwei Detektoren 11, 14 eingesetzt. Die von beiden Detektoren 11, 14 über die Steuer- und Verstärkereinheit 12 den beiden Eingängen zugeführten Gefügerauschsignale ua und ub werden kreuzkorreliert. Die Zeitverzögerungsschaltung 13 wird hierbei so abgeglichen, daß das Korrelationsergebnis ein Maximum ergibt. Für diesen Fall ist die Zeitverzögerung TV des Laufzeitgliedes 13 Berechnungsgrundlage für die Geschwindigkeit bei bekanntem Abstand der beiden Detektoren 11, 14.
Fig. 4 zeigt beispielhaft einen Aufbau zur Bestimmung weiterer Systemgrößen aus einer gewonnenen Meßgröße für die Geschwindigkeit des bewegten Materials 1. Hierbei wird die erfaßte Geschwindigkeit vmess über einen Integrator in eine Weglänge smess umgesetzt. Weglängendifferenzen s₁-s₂ oder delta s (Δs) können über Differenzen von Integratorständen ermittelt werden. Ebenso ist es über einen Differenzierer 20 möglich, aus dem Geschwindigkeitsmeßsignal ein Beschleunigungssignal amess zu gewinnen. Bei einer Drehbewegung des Materials kann bei bekanntem Umfang 2πR über eine Division eine Winkelgeschwindigkeit oder eine Drehfrequenz fmess ermittelt werden.
Das anhand der Ausführungsbeispiele gezeigte Verfahren sowie die hierfür eingesetzten Vorrichtungen haben beispielhaften Charakter, sie können sowohl auf analogen Systemen wie auch in Digital- oder Mikrorechnern realisiert werden. Insbesondere die Korrelation läßt sich bei heutigem Stand der Mikroelektronik vorteilhaft über digitalgewandelte Analoggrößen berechnen. Die hierfür einzusetzenden Abtast- und Halteglieder sowie die zugehörigen A/D-Wandler sind bekannt und sollen daher nicht näher erläutert werden.

Claims (9)

1. Meßverfahren zur Erfassung von Bewegungen, insbesondere Geschwindigkeiten, eines bewegten Materials, bei dem
  • (a) ein Wirbelstromprüfgerät (W, 10, 11, 12, 13, 14) mit einer Prüfsonde (10) und symmetrisch dazu angeordnetem ersten (11) und zweiten (14) Detektor verwendet wird, wobei die Prüfsonde (10) ein pseudostatistisches oder ein periodisches Prüfsignal (u₁, PRBS) an das bewegte Material abgibt;
  • (b) beide Detektoren (11, 14) Meßsignale (ua, ub) abgeben, welche im wesentlichen aus dem Gefügerauschen des bewegten Materials bestehen und unter Einfluß des Prüfsignals (u₁, PRBS) und der Bewegung des Materials gebildet werden;
  • (c) die Meßsignale (ua, ub) einem Kreuzkorrelator (K) zugeführt werden, der nach einer Kreuzkorrelation ein Signal (vmess) abgibt, das der Geschwindigkeit (v) des bewegten Materials entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Prüfsonde (10) und die Detektoren (11, 14) in geringem Abstand nahe dem bewegten Material (1) - insbesondere übereinander - angeordnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem
  • (a) die Detektoren (11, 14) eine vorgegebene Distanz in oder entgegen der Bewegungsrichtung (v) voneinander beabstandet angeordnet werden;
  • (b) eines der von den Detektoren (11, 14) abgegebenen Meßsignale (ua, ub) um einen vorgebbaren Phasenwinkel (αV) oder eine vorgebbare Zeitspanne (TV) verschoben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der erste und zweite Detektor (11, 14) jeweils in näherungsweise gleichem Abstand von der zwischen ihnen liegenden Prüfsonde (10) angeordnet werden, wobei der erste und der zweite Detektor (11, 14) um die vorgegebene Distanz beabstandet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die vorgegebene Distanz sowie die vorgebbare Zeitspanne (TV) bzw. der vorgebbare Phasenwinkel (αV) dann zur Berechnung der aktuellen Geschwindigkeit (vmess) herangezogen werden, wenn das Ergebnis der Kreuzkorrelation (Φxy) abhängig von der vorgebbaren Zeitspanne bzw. Phasenwinkel (TV, αV) ein Maximum ergibt.
6. Verfahren nach einem der vorherstehenden Ansprüche, bei dem
  • (a) für die Prüfsonde (10) eine Primär-Induktionsspule - ins­ besondere eine Tastspule -, eine sechseckförmige oder runde Segmentspule oder eine im wesentlichen toroidförmige, das bewegte, vorwiegend runde Material (1) ganz oder teilweise umfassende Ringspule verwendet wird und/oder
  • (b) als erster und/oder zweiter Detektor (11, 14) eine Sekundär-Induktionsspule verwendet wird, insb. in einer der vorgenannten Spulenarten.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest einer der Detektoren (11, 14) als Differenzspule ausgebildet ist.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem aus dem der Geschwindigkeit entsprechenden Signal durch analoge oder digitale Integration und/oder Differentiation Beschleunigungs- und/oder Weglängensignale (a, s) oder deren Differenzen (Δs, Δa) gebildet werden, die gegebenenfalls einem Prozeß- oder Mikrorechner (P) zur Überwachung und/oder Steuerung eines Prozesses oder der Bewegung (v, s, a) des Materials (1) zugeführt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Kreuzkorrelator (K)
  • (a) eine Multipliziereinrichtung (16) aufweist, die ein unverzögertes (ua) und ein phasenverzögertes bzw. zeitversetztes Meßsignal (ub′) multipliziert;
  • (b) eine Glättungseinrichtung (15) aufweist, vorzugsweise einen Integrator oder Tiefpaß, die das Multiplikationsprodukt zur Unterdrückung von Störsignalen glättet und das Signal (vmess) abgibt, welches der Geschwindigkeit (v) des bewegten Materials (1) proportional ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10231180A1 (de) * 2002-07-10 2003-10-30 Siemens Ag Messumformer
DE10227645A1 (de) * 2002-06-20 2004-01-15 Ifc Intelligent Feeding Components Gmbh Bandfördereinrichtung

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE516072C2 (sv) * 2000-03-27 2001-11-12 Stiftelsen Metallurg Forsk Sätt att mäta en förflyttning av ett föremål med hjälp av en virvelströmgivare
CN100585404C (zh) * 2002-10-11 2010-01-27 迪姆肯公司 速度检测装置
FR2860073B1 (fr) * 2003-09-24 2007-04-13 Peugeot Citroen Automobiles Sa Methode d'evaluation de la vitesse longitudinale d'un vehicule a partir de mesures caracterisant le comportement vertical des roues, et vehicule automobile associe
DE102007039435A1 (de) 2006-12-15 2008-06-19 Prüftechnik Dieter Busch AG Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen von Partikeln in einer strömenden Flüssigkeit
DE102007039434A1 (de) 2007-08-21 2009-02-26 Prüftechnik Dieter Busch AG Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Partikeln in einer strömenden Flüssigkeit
DK2673594T3 (en) * 2011-02-09 2016-04-18 Balluff Gmbh A method for detecting a rotation angle of a shaft and / or on the shaft torque occurring and device for carrying out the method
CN111043946B (zh) * 2020-01-09 2021-05-28 合肥工业大学 一种电涡流位移传感器磁场干扰噪声测试系统
CN114280324B (zh) * 2021-12-30 2024-04-30 上海兰宝传感科技股份有限公司 高灵敏度纺纱钢丝圈测速方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2856032A1 (de) * 1978-01-03 1979-07-12 Coulthard John Vorrichtung und verfahren zum messen der geschwindigkeit einer relativbewegung zwischen einem ersten koerper und einem zweiten koerper bzw. einem stroemungsmittel
DE3145717A1 (de) * 1981-11-19 1983-05-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Vorrichtung zur beruehrungslosen lagebestimmung von objekten

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10227645A1 (de) * 2002-06-20 2004-01-15 Ifc Intelligent Feeding Components Gmbh Bandfördereinrichtung
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