DE706309C - Verschiebungsmesser mit Traegerfrequenz - Google Patents

Description

• Verschlebungsmesser nuit Trägerfrequenz Die. Erfindung betrifft einen Verschiebungsinesser, z. B. einen Schwingungsmesser, Dehnungsniesser o. dgl., mit Trägerfrequenz, büi dem bekanntlich ein vor den Polen eines Magnetsystems angeordneter Ankdr sieh nach Maßgabe von auf ihn von außen wirkenden Meßkräften von oder zu den Polen verstellt und dadurch eine Modulation der Trägerfrequenz bewirkt.
• Bei den bisher bekanntgewordenen Versehiebun . -smessern der geschilderten Art liefert ein außerhalb des Geräts befindlicher Wechselstromgenerator (Motor- oderRöhrengenerator) den Wechselstrom als Trägerfrequenz, der in den Verschiebungsmesser geleitet und hier nioduliert wird. Derartige Anordnungen bringen mancherlei Schwierig,-keiten und Nachteile mit sich. So ist es z. B. schwierig, aus einem Motorgenerator einen reinen, nicht bereits vormodulierten Wechselstrom, z. B. von Auswuchtfehlern herrührend, zu erhalten. Schließt man andererseits bei Verwendung mehrerer 'Verschiebungsmesser diese an demselben Generator an, so muß man letzteren stark überdimensionieren, wenn man durch Belastungswechsel bedingte gegenseitige Beeinflussungen der Verschiebungsmesser vermeiden will. Überhaupt bringt die Verwendung eines Motor- oder - Röhrengenerators einen erheblichen und im Hinblick auf die Transportmöglichkeit der ganzen Meßeinrichtung unerwünschten Aufwand mit sich.
• Die geschilderten Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch behoben, daß die Trägerfrequenz im\'ersr-hiebun,-smesser selbst erzeugt wird. Dies kann entweder in der Weise - 2 eschehen, daß man neben dem bereits im Gerat vorhandenen Anker, der die Modulation der Trägerfrequenz bewirkt, einen

  Z%%-Llitull vor dun Polun des Magflasysternes

  angeordneten Anker vor.,icht, der uni eine

  v(-)rztigs#:%-,2ise durch Steinen Schwerpunkt

  -ehe- )"ic Schwingbewogungen aus-

  RUvt und himnit die Trigerfrequenz erzetwy.

  oder es kann einfacher in besnndviTr Aus-

  lildung der Ertindung der bereits vorhandene

  Anker selbst. der si-ch miter dein Einfluß der

  Mellkräftu von unfl. zu, den Polen des -Magnet-

  s -steines verstellt. durch zusätzliche auf ihn

  wirkende Kräfte nin uine vorzugsweise durch

  stnen Schneilmnkt gAendc Drehachse

  Scliwitigl)e##-cgiiii",uii ausführen. Die die

  ,rrägerfrequonz erzeugenden Scliwriigl)e#ve-

  , l'111111e11 " düs Ankel -S M -Ullit#ll Unter Plell11t7t1ng

  Viller inid Inus Wuchsel-

  richters, vorzugs-wüle dur-ch In rnagnetisches

  WechscIfeld, in durn sich der Anker Mündet

  erzeugt. Werl)vi kann zw«kmäMg das

  Ankursvstein tI, L'ziterbrecher für den Wich-

  sunni Ausglildet sein Wer mit einem sol-

  chen in nwehanischer Whindung stehen.

  Zwelks Erripfindlichkuitsrugelung des --Meß-

  g er. 'itk#> ist die des Anker-

  svsteins (durch Änderung der Masse des

  Ärkers und dur vui-#'iiidci-licli

  vorgesehen.

  Ein des Erj-Indungs-

  gegamtandes ist in der Zeklinung in perspek-

  tivischer Ansicht (lar-est,#lIt.

  Zwei M -Igliete l# 2, VOll (1,#llell jeder ans

  einern durch ebium Lufteleit untertrochenen

  E-isenkreis mit ahgeschrägten Polen 31 S,

  A-. S' besteht, sind in 1111111agnetischull

  Traggliedern buf-estigt. Diü 'Magnete kömen

  pernianunter -Natur sein xvie in dem zeich-

  netsch %gestellten AusführungJwispiel an-

  genommen wordull ist. oder durch CG1Ich-

  strnin fremd erregt >ein. An den Trag-

  glbdem 3. 4 sthl bädemehs iVdkelstÜclje

  5, f A. G 1wIstgL von dwien jedes Paar

  Ine Blattfeder 7, 7' tr"igt. Beide Blanfede-rn

  verlaufen parallel« zueinander und ktnwn in

  zwoi parallelun El#erien durchgebogen \verden,

  ivie es für die Blattfeder 7 durch Richtungs-

  pfeilu ;#til#,#U(IV-,1'.l##,# `st. Senkrecht zu den

  Blattfudurn verl#inft ein Torsionsdraht oder

  -hand t). dessen in der -Mitte der

  Blattfu,lui-ii hefestigt sind. Ein stabförnilger

  1,) ist a111

  Festigt. und zwar g geht der Torsinnsdraht

  hirch dun Sch##erpunkt dus Ankers liindurch,

  :4o der Ank,#r tun die Achse Jes Torsions-

  tUahtes schwingimr gelagert lt. Div Enden

  i i. i C des Anker io erstrecken sich Ns in

  die Näho der flie X. S und 20 S' der Ma-

  gnute " z so dah du je eine magnetische

  Brückv für die Luftspaite z-wischen den

  Alagnutpoloi lildum Auf diese Weise können

  weini der Anker urn sInc Diehachse 1

  Schwingung ven',#lzt wird. die Enden 1 1, 1 l'

  ! les Anke rs i o vor den Polen der Magnete 1, 2

  hin und her schwingen, wie durch den Pfeil

  21 angedeutet ist. Anderergeits kann der

  Alstand zwischen den finden des Ankers und

  Mii Polen in Abhängigkeit von Meßkräften,

  die an du Mitte der Blattfedern 7, 7' in Rich-

  tung des Pfeils 8 angreifen, verändert wer-

  den. Uni den Anker io in Schwingung zu

  versetzen, sind Spulen 12, ist vorgesehen,

  welelw je ein Ende des Ankers io umgeben.

  Diese Spulen können beispielsweise von dem

  Anker, den Stützgliedern 14 oder den Blatt-

  federn 7, 7' getragen werden. Durch diese

  Spulen werden Gleichstromirnpulse von

  wechselnder Richtung hindurchgeschickt, wo-

  durch die Luden des Ankers abwechselnd

  magnetisiert werden, so daß die Enden des

  Ankers vor den Polen schwingen. Die Gleich-

  stromirnpulse wechselnder Richtung werden

  mit Hilfe einer Gleichspannungsquelle 13 mit

  Hilfe einer besonders ausgebildeten Unter-

  brecheranordnung erzeugt. Hierzu sind die

  i i, i i' des Ankers io mit einem Kon-

  taktglied 14, 14' versehen. Als Gegenkontakte

  dienen die an den Traggliedern 3, 4 befestig-

  ten einstellbaren Schrauben 15, 15'. Der

  Gegenkontakt 1,5 ist mit dem positiven Pol

  der Gleichspannungsquelle 13 verbunden,

  während der andere (3egenkontakt i§ mit

  dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle

  verbunden ist. Die Gleichspannungsquelle 13

  beshzt eine Mittenanzapfung 16, welche an

  das eine Ende der Spule Ist angeschlossen ist,

  die ihrerseits in Reihe mit der Spule 12 liegt,

  Wen anderes Ende zu der Schraube 17 hin-

  geführt ist, welche mit der gegenüber dem

  (Gestell 3, 4, 6 isolierten Blattfeder 7 in leiten-

  der Verbindung steht. Die Blattfeder 7, der

  ,rorsionsdraht 9 und der Anker io dienen zur

  Strorn,fortleiturig von der Schraube 17 zu

  jedem der beiden Kontaktglieder 14 oder 14'.

  Die beiden Kontiktvorrichtungen wirken so,

  daß, wenn der Ankw im tIneWushn

  schwingt, der obere Kontakt geschlossen und

  der untere Kontakt geöffnet ist, während,

  wenn der Anker entgegen dem Uhrzeigersinn

  schwingt, der obere Konta:kt geöffnet und der

  untere Kontakt geschlossen ist. Die Magnet-

  systeine 1, 2 tragen Spulen 18, 18', in welchen

  der als Trägerfrequenz wirkende Wechsel-

  stroin bei Bewegungen des Ankers io erzeugt

  wird.

  Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

  Es sei zunächst angenommen, daß keine

  Krüfte vorhanden sind, die den Anker io in

  Richtung zu oder von den Polen der älagnet-

  systerne a 2 vustellen und daß der Anker

  sich in einer seiner Endlagen befindet, bei-

  spielsweise in der, in der der Kontakt 14, 15

  geschlossen ist, während der Kontakt 14', 15'

  geöffnet ist. Es fließt dann Strom von dein

  positiven Pol der Spannungsquelle 13 Über den Kontakt i_#, 14, den 'Anker io, den Torsionsdraht 9, die Blattfeder 7 zur Schraube 17 und von dort durch die hintereinandergeschalteten Spulen 12, 12' zur 2vlittenanzapfung 16 der Gleichsparinungsquelle 13. *Infolge davon wird der Anker lo magnetisiert. Es sei angenommen, daß der Wicklungssinn der Spulen 12, 12' so gewähltworden ist, daß der Anker sich unter dem Einfluß der Magnetisierung von dieser Endlage zur anderen End-1 age 11 fortbewegt, 2-1 in welcher der Kontakt i 5 , 14 unterbrochen und der Kontakt 15', i-# ge-,chlossen ist. Der Strom fl,*eßt dann von der llittenanzapfung 16 der Spannungsquelle 13 durch die hintereinandergeschalteten Spulen 12', 12 zur Schraube 17 und von dort durch die Blattfeder 7, den Torsionsdraht 9, den Anker io und den Kontakt i-4#, 15' zum negativen Pol der Spannungsquelle 13. Der Ankerio wird daher umgekehrt magnetisiert. Als Folge davon kehrt er in die vorher angenommene Ausgangslage wieder zurück, wobei der Kontakt i-#, 15' geöffnet wird undder Kontakt 14,. 15 geschlossen wird. Dieses Spiel wiederholt sich dauernd, so daß der Anker in periodisch,- Schwingungen gerät. Während einer Schwingungsperiode des Ankers io ändert sich der magnetische Widerstand zwischen den Polen allmählich von einem 'Minimum in der 'Mittellage des Ankers io zu einem Maximum in der einen Endlage des Ankers und nimmt dann wieder zu einem Minimum ab, wenn der Anker sich in seiner Mittellage befindet. Dasselbe geschieht, wenn der Anker aus dieser Mittellage in seine andere Endlage und ivieder zurückschwingt. Es ändert s;ch also der magnetische Widerstand und dadurch zugleich der magnetische Kraftb Z3 linienfluß in den Luftspalten jedes Magnetsvstems 1, 2 periodisch. Diese Kraftflußänderungen induzieren dadurch in den Spulen 18, 1,9', welche die Magnete 1, 2 umgeben, elektroi-nagnetische Kräfte von verhältnisim - hoher Periodenzahl und gleicher Aniplitude. Diese elektromotorischen Kräfte dienen als Trägerfrequenz. Die einen Enden dieser Spulen sind miteinander verbunden und die anderen Enden zu ein-cm Anzeigeinstrument2o geführt in der Weise, daß die elektroniotorischen Kräfte der beiden Spulen 18, icS' einander entgegenwirken. In dem angenommenen Fall, daß keine Kräfte auf die Blattfedern verstellend einwirken, ist die Anzeige des Meßinstrumentes 2o gleich Null.
• Wenn jedoch infolge einer zu messenden Verschiebung die Blattfedern 7, 7' auf- oder abwirts geboggen werden, wird der Anker io zu den Polen des einen Magnetsvstems hin und von den Polen des anderen Magnetsyste.nis weg bewegt, so daß der magnetische Kraftlinienfluß, der sich bei schwingendem Anker von einem Maximum zu einem Minimum und wieder umgekehrt iiiidert, bei (lern einen Svstem zunimmt und bei dein anderen System abnimmt, d.h. die Ainplitude der in einer der Spulen 18, 18' erzeugten Trägerfrequenz nimmt zu, während die Aniplitude der in der anderen Spule erzeugten Trägerfrequenz abnimmt. Die Trägerfrequenz wird also moduliert. Die Differenz der Am-plituden der von den beiden Spulen 18, 18' gelieferten ##7echselspannungen wird angezeigt durch das Instrument 2o. Die Blattfedern 7, 7' können beispielsweise in Ab- hängigkeit von einer zu messenden Dehnung oder einer Schwingung bewegt sein.
• b 21 Entgegen den bekannten Vorrichtungen wird also die Trägerfrequenz in dem Gerät selbst erzeugt. Dieselbe Wirkung -' könnte man auch erreichen, wenn man an Stelle eines einzigen Ankers deren zwei nimmt, von denen einer vor den Polen der Magnetsvsteme schwingt, um die Trägerf requenz zu erzeugen, während der andere in Abhängigkeit von der zu messenden Verschiebung in Richtung zu oder von den Polen bewegt wird, wodurch die Trägerfrequenz moduliert wird.
• Um die Empfindlichkeit d-er Meßeinrichtung zu verändern, könnte entweder die gesamte Masse der von den Blattfedern -etrag,enen Einrichtung geändert werden, oder es könnte die Spannung der Federn verändert werden. Die Veränderung der Masse läßt sich z. B. mit Hilfe von zusätzlichen Gewichten verändern, die an der Mitte der Blattfedern angebracht werden, während die Federkraft durch Einstellung derselben oder durch Auswechseln der Federn erreicht werden kann.
• Soll das neue Gerät als Dehnungsinesser gebraucht werden, so ist nur notwendig, das Ankersvstem mit einem Stellglied zu versehen oder in Verbindung zu bringen und ferner einen festen Anschlag am Gehäuse oder an den permanenten Magneten anzubringen. Der zu untersuchende Körper wird dann in an sich bekannter Weise zwischen Stellglied und Anschlag gelegt, so daß eine auftretende Dehnung das Stellglied und damit das Aukersvst,eni verschiebt, wodurch eine '.Modulation des vorn Anker in den Spulen erzeugten Wechselstrornes, wie oben beschrieben, erfolgt.
• Z,

Claims (1)

1. PA TENT ANS PR Ü C Il E: i. Verschieibungsmesser mit Trägerfrequenz, -wie Schwingungs- oder Delinungsmüsser o. dgl., bei dem ein vor den Polen eines --\lagnetsvsteins angeordneter Anker sich nach Maßgabe von auf ihn voll auGun voll (-)fler zu dün Poleu -,-erstellt und dadurch uine #ler l'r:i",erizreqtienz he- wirkt, dadurch daß die Tr-ägerfn#quenz Ini Verscliiebungstnesser erzeil"t 2. nach An- #pruch 1. (1 ti rch einen zweiten vor den PNen des --\ra-iietsysteiiis ,ingeordnetun Anker, der uni eine zii"sweiso durch -;einen SeInverpunkt "t##lieiidu F)reliacii-;e rliv Tr:i"erfrvqticiiz erzeugende SchwIngbe,#vegungen ausführt. Vurschiehungsinesser nach An- 3. sprucli i, dadurcli (laß dur bereits v(-ii-Iiaii(luiiv Anker selbst, der s;ch unter duni eici- --\feßlzr.qfte von und züi dun des verstellt. diii-##li z-is:itzliclie. auf ihn wir- k#,#tide Kr:Ute unt uipl# durcli seinen Schwerpunkt --liende Drcliacli#;e die erzetigende -Schwing- 1.)vw,c"iiii"eii ausführt. nach An- spruch i bis 3, (1-whirch gekennzeichnet, dafl, die div Trägerfrequenz erzeugenden Schwingbewegungen des Ankers unter Be- nutz1111,7 e, 11 e l* und eines dureh eiii in.i,#ticti- lies in (Ivin sicli der Anker befind,#t. erzeugt wurden. Verschiebungsinesser nach An- sprucli 4, dadurch gekennzeichnet, daß das als Unterbreclier für den Gleichstroin ausgebildet ist oder mit einem in inechanischer Verbindung steht. 6. Nrerschiebungsinesser nach An- spruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, dag der Anker zwischen zwei Polpaaren gelagert ist, von denen jedes mit einer Spul.e in Verhindung steht. 7. Verscliiebungsmesser nach An- spruch i his 0, dadurch gekennzeichnet, daß die l-,'igeiischwingung des Anker- t' el svsterns (durch Änderung der Masse des Ankers und der Rückstellkraft) zwecks l-'.ini)fiii(Iliclil,eitsregelulig veränderlich ist. N. Verschiebungsniesser 1 nach An- spruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß der Anker in seinem Schwerpunkt auf Queriedern gelagert ist, die nur in der Richtung der 'Meßkräfte eine Durch- biegt111, -estatten. g. Verschiebungsniesser nach An- spruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zuin Gebrauch des Gerätes als Dehnung'sine#ser die Verschiebung des Ankers von und zu den Polen -von einem Stellglied veranlaßt wird, das in an sich bekannter Weise mit einem am Dehnungs- inesser festen Organ zusammen die zu inessende Strecke abgreift.