DE4014756C2 - Meßverfahren zur Erfassung von Materialbewegungen - Google Patents
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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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DE4014756A1 DE4014756A1 (de) | 1991-11-21 |
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