DE423972C - Erschuetterungsmesser oder Seismograph - Google Patents

Description

• Erschütterungsmesser oder Seismograph. Ein Erschütterungsmesser besteht bekanntlich aus einem mechanisch schwingungsfähigen System mit den erforderlichen Freiheitsgraden. Das Schwingungssystem wird aus träger Masse und einer Elastizität gebildet, deren Größen für die Schwingungsdauer, die Amplitude und den Energieinhalt des Systems rüaßgebend sind. Ferner sind vorgesehen Einrichtungen zum Dämpfen und Registrieren der Schwingungen. Die beiden letzten Aufgaben wurden bereits jetzt bei verschiedenen Erschütterungsmessern oder Seismographen auf elektromagnetischem Wege gelöst. Bei den bekannten Arten der Registrierung auf elektromagnetischem Wege wird fast stets durch das Registrieren <lern Schwingungssystem auch Energie entzogen, was eine Zusatzdämpfung bedeutet: Bei der mechanischen (z. B. Ruß) oder bei teilweise mechanischer Registrierung entstehen dagegen vorzugsweise Reibungsverluste.
• Die Erfindung will nun auch die bisher stets rein mechanisch (etwa durch Federn) hervorgebrachte oder durch Schwerkraftwirkung (z. B. Pendel) erzeugte Elästizitätsgröße ebenfalls ganz, vorzugsweise oder doch zum beträchtlichen Teile, durch elelciromagnetische Wirkungen ersetzen. Dadurch wird einerseits der Aufbau vereinfacht und anderseits die Energieausnutzung für das Registrieren besonders günstig, indem es so möglich wird, Reibungskräfte ganz auszuschalten und, wenn erforderlich, die gesamte dem Schwingungssystem zur praktisch im allgemeinen ja notwendigen Dämpfung entnommene Energie als nutzbare Registrierenergie zu verwerten, ohne einen anderen als den durch die elektrischen Vorgänge notwendig bedingten Energieverlust (Joulesche Wärme, Eisenverluste u. dgl.). Ferner ermöglicht es die elektromagnetische Elastizität, die genau bekannten und technisch heute so vorzüglich ausgebildeten Regelungsinethoden elektrischer Wechselstromwiderstände zur Variation aller Schwingungseigenschaften des schwingenden Systems in einheitlicher Weise auszunutzen.
• Die Zeichnung zeigt den Gegenstand der Erfindung schematisch an einem Ausführungsbeispiel.
• Auf einer starren Grundplatte i ist eine Säule 2 starr aufgesetzt. 3 ist die Masse des Schwingungssystems, die ganz oder vorzugsweise aus magnetisierbarem Material, z. B. Eisen von besonders geringer magnetischer Härte, hergestellt ist. Die Form dieses Körpers ist beliebig; sie wird zweckmäßig so gestaltet, daB von der sie umgebenden, auf-der Grundplatte i starr befestigten Spule :1. eine möglichst große magnetische Kraft auf den Körper 3 ausgeübt wird, die ihn in das Innere der Spule d. hineinzieht (z. B. Röhrenform), und daß er bei den Schwingungen einen möglichst kleinen Luftwiderstand erleidet (z. B. ellipsoidiscll). Da die Masse 3, wenn sie ganz frei beweglich wäre, an die Innenwand cler Spule d. herangezogen würde und um ihr, was praktisch meist wünschenswert ist, nur einen Freiheitsgrad (praktisch meist in senkrechter oder einer wagerechten Richtung) zu belassen, ist der Körper 3 z. B. zwischen Blattfedern 5 und 6 rein elastisch eingespannt. Die Spannung dieser Federn, die auch durch jede andere möglichst reibungsfreie Geradführung mit einem (oder der gewünschten Zahl von) Freiheitsgrade(n) oder bezüglich ihrer Elastizitätswirkung durch sonstige inechanisch-elastische Mittel ersetzt werden können, ist zweckmäßig einstellbar, wenn man die elektromagnetische Elastizität durch mechanische Elastizität ergänzen will. Liegt die Achse der Masse 3 senkrecht oder hat der Freiheitsgrad des Schwingungssvsteins- eine senkrechte Komponente, so wirkt als dritte Kraft auf den Körper 3 die Schwere ? zw. ein entsprechender Teil davon mit ein.
• Eine Batterie 7, deren Stromstärke noch durch einen Widerstand 8 nach Belieben geregelt werden kann, erregt in den Windungen der Spule d. die jeweils erforderlichen Ströme. Damit der Körper 3 (bei senkrechter Freiheit) beim Ausschalten des die Spule q. durchlaufenden Gleichstromes nicht die Federn 5 und 6 durch Herabfallen beschädigt, ist ein Anschlag 9 vorgesehen, der seine Fallbewegung begrenzt. Wird der Strom in der Spule q. eingeschaltet, so hebt sich der Körper 3, bis ein Gleichgewichtszustand zwischen der Schwerkraft, der Federkraft von 5 und 6 (oder anderer mechanisch-elastischer Bindungen des Körpers 3) und der elektromagnetischen Kraftwirkung der Spule .I auf den Kern 3 erreicht ist. Da die letztere Komponente mittels geeigneter Wahl der Spannung der Batterie 7 und der Größe des Widerstandes 8 fast beliebig geändert werden kann, so ist auf solche Weise auch die Größe der Elastizität des Schwingungskörpers und damit seine Eigenfrequenz kontinuierlich bequem veränderlich.
• Wird nun der Körper 3 in Schwingungen versetzt, so wird eine um so stärkere Induktion des magnetisierten Eisenstückes 3 auf die Spulen d. stattfinden, je größer der Anteil der elektromagnetischen Elastizität an der Gesamtelastizität des Schwingungskörpers 3 ist. In den Spulen.. wird ein Strom induziert, dessen Frequenz, Amplitude und Phase durch die Schwingungen der Masse 3 bestimmt sind. Dieser Strom kann z. B. mittels der mit io angedeuteten Vorrichtung registriert werden, indem man über einen geeignet gewickelten Transformator, der in die Zuleitung zur Spule d. eingeschaltet ist, den durch die Schwingungen der Masse 3 in der Spule q. dem Gleichstrom überlagerten Wechselstrom aussiebt, welchen man dann evtl. über Verstärkervorrichtungen (z. B. Kathodenröhrenverstärker) und gegebenenfalls über Fernleitungen (die evtl. elektrostatisch und elektromagnetisch gegen äußere Störangen gut zu schützen sind) zu einem Seitengalvanometer mit photographischer Registrierung oder zu einem anderen für quantitative Aufzeichnung elektrischer Wechselströme geeigneten Registrierinstrument leitet.
• Mit der Registrierung ist gleichzeitig, wie bereits bemerkt wurde, eine Dämpfung der Schwingungen der Masse 3 gegen die feste Spule q. verbunden. Man kann aber die Spule q. noch weiterhin zum Erzielen einer Zusatzdämpfung verwenden, indem man die in ihr durch Induktion erzeugte elektromagnetische Energie auf anderem Wege vernichtet. Man kann dazu in bekannter Weise Widerstände benutzen, die man der Spule q. als ganzem oder zu einzelnen Windungagruppen der Spule .I parallel schaltet. Man kann auch die Enden der Spule oder Spulen .1 oder einzehier Windungsgruppen dieser Spule oder Spulen über aus einstellbaren Selbatindtiktionen und Kapazitäten oder auch aus Widerständen gebildete Kreise i i schließen und diese auf Norgegebene Frequenzen, z. B. die Eigenfrequenz des Schwingungskörpers 3 selbst, mehr oder minder scharf abstimmen. Man erreicht dadurch, daB äußere Störungen aus unerwünschten Frequenzbereichen oder Eigenschwingungen des Erschütterungsmessers selbst, welche man in den Beobachtungen oder Registrierungen unterdrücken will, besonders stark selektiv gedämpft oder von der Fortleitung der ihnen entsprechenden elektromagnetischen Energie zu den Anzeigevorrichtungen ausgeschlossen werden. Dabei kann der Transformator io in diesen so gebildeten elektrischen Schwingungskreis gegebenenfalls auch mit eingeschlossen werden, uni möglichst viel Energie zum Registrieren zur Verfügung zu haben.
• Es kann auch in sinngemäßer L'nikehrung der vorstehenden Grundsätze der magnetisierbare Körper 3 mit der Grundplatte i fest verbunden und die stromdurchflossene Spule .1 mit den erforderlichen Freiheitsgraden schwingend angeordnet werden. Schließlich kann auch der Körper aus inagnetisierbarein Material (in dem ausgeführten Beispiel die -lasse 3) durch eine Spule ersetzt werden, welche gegebenenfalls vom gleichen Strome durchflossen wird wie die Spule 4., so daß die elastische Kraft des Schwingungskörpers als elektrodynamische Wirkung zustande kommt.

Claims (1)

1. PATENT-ANspRÜCHE: i. Erschütterungsmesser oder Seisinog:-aph, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastizität seines Schwingungssystems (3) ganz oder zum beträchtlichen Teile auf elektromagnetischen bzw. elektrodvnamischen Wirkungen (.4) beruht. a. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenz des Schwingungskörpers (3) durch Regelung des elektromagnetischen oder des elektrodynamischen Feldes iinderbar ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung des Schwingungskörpers (3) durch Regelung der elektrischen Eigenschaften des Schließungskreises der das eleIktromagnetische oder elektrodynamische Feld erzeugenden Spule (q.) oder Spulen einstellbar ist. .. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch Überbrückung der (las elektromagnetische Feld bildenden Spule (..1) oder Spulen oder einzelner Windungsgruppen derselben durch abgestimmte elektrische Schwingungskreise (i i) für vorgegebene Frequenzbereiche selektive Dämpfungen erreicht oder infolge der von der Frequenz abhängigen Wechselstroimviderstände dieser Schwingungskreise die Stromverteilung im Schließungskreise oder in den Schließungskreisen der das Feld erzeugenden Spule (q.), Spulen oder einzelner Windungsgruppen derselben so beeinflußbar ist, daß unerwünschte Frequenzen von den Anzeigevorrichtungen selektiv ferngehalten werden. 5. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für das Registrieren erforderliche Energie dem die Elastizität des Schwingungskörpers (3) oder einen Teil derselben bildenden elekti-oniagnetisclieii 1#elde entnommen ist.