DE9107467U1 - Arrangement for hardness measurement - Google Patents
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Description
- 1 - 14.36.1991- 1 - 14.36.1991
Die Neuerung betrifft eine Anordnung zur Härtemessung durch Eindrücken eines Normprüfkörpers in die Oberfläche eines zu prüfenden Materials, wobei der Weg der Eindringtiefe (Eindringweg) mittels einer Wegmeßeinrichtung 5 und die Eindringkraft mittels einer Kraftmeßeinrichtung gemessen wird.The innovation concerns an arrangement for measuring hardness by pressing a standard test specimen into the surface of a material to be tested, whereby the path of the penetration depth (penetration path) is measured by means of a path measuring device 5 and the penetration force is measured by means of a force measuring device.
Die bisher bekannten Bestimmungsverfahren zur Härte eines Werkstoffes beruhen auf dem Eindrücken eines Prüfkörpers gemäß vorgegebenen Parametern in die Oberfläche des zu prüfenden Materials mit einer anschließenden Auswertung physikalischer Werte des Eindringvorgangs des Prüfkörpers.The methods known to date for determining the hardness of a material are based on pressing a test specimen into the surface of the material to be tested according to specified parameters, followed by an evaluation of the physical values of the penetration process of the test specimen.
Bei den verschiedenen zur Anwendung kommenden Meßverfahren unterscheiden sich die Prüfkörper ihrer Form nach, ebenso die Parameter des Eindrückens des Prüfkörpers beispielsweise die aufgewendete Kraft oder der Kraftverlauf, ferner die Auswertung z.B. nach Fläche, Eindringtiefe, Dämpfung eines schwingenden Stabes etc. Über Vergleichstabellen lassen sich die Härtemeßergebnisse der jeweiligen Verfahren miteinander vergleichen und von einem System auf das andere übertragen.In the various measuring methods used, the test specimens differ in their shape, as do the parameters for pressing the test specimen, for example the force applied or the force curve, and also the evaluation, e.g. according to area, penetration depth, damping of a vibrating rod, etc. The hardness measurement results of the respective methods can be compared with one another using comparison tables and transferred from one system to another.
5 Bei dem sogenannten Verfahren der Universalhärte, das z.Zt. für eine Normung vorbereitet wird, wird die Härte aus der Eindringtiefe, also aus dem Eindringweg, eines Normprüfkörpers in das zu prüfende Material und der dazu notwendigen Kraft definiert. Um die Härte nach5 In the so-called universal hardness method, which is currently being prepared for standardization, the hardness is defined from the penetration depth, i.e. the penetration path, of a standard test specimen into the material to be tested and the force required to do so. In order to determine the hardness according to
jO diesem Verfahren zu messen, sind folglich die beiden vorgenannten Größen zu messen. Die Eindringtiefe beträgt dabei bis zu 100 um. Die Eindringkraft beträgt bis zu 100 N.jO to measure using this method, the two above-mentioned quantities must be measured. The penetration depth is up to 100 um. The penetration force is up to 100 N.
Bei den Meßverfahren bedient man sich gewöhnlich einerThe measurement methods usually use a
- 2 - 14.06.1991- 2 - 14.06.1991
Kraftmeßeinrichtung zum Messen der Prüfkraft sowie einer Wegmeßeinrichtung zur Messung der Eindringtiefe bzw. des Eindringweges, den der Prüfkörper zurücklegt, wenn er in die Oberfläche des zu prüfenden Materials eingedrückt wird.Force measuring device for measuring the test force and a displacement measuring device for measuring the penetration depth or the penetration path that the test specimen travels when it is pressed into the surface of the material to be tested.
Für die Kraftmeßeinrichtung werden Kraftmeßdosen verwendet, die als fertige Komponenten im Handel erhältlich sind. Es kommen auch Federelemente in Verbindung mit Wegmeßeinrichtungen zum Einsatz. Letztere bestehen beispielsweise aus induktiven Weggebern, sogenannten Differential-Transformatoren, die ebenfalls als fertige Komponenten im Handel erhältlich sind.Load cells are used for the force measuring device, which are commercially available as finished components. Spring elements are also used in conjunction with displacement measuring devices. The latter consist, for example, of inductive displacement sensors, so-called differential transformers, which are also commercially available as finished components.
Die bisher bekanntgewordenen Meßanordnungen für die Härtemessung bilden relativ komplizierte Konstruktionen, die entsprechend anfällig sind und einen entsprechenden Herstellungsaufwand erfordern.The measuring arrangements for hardness measurement known to date form relatively complicated structures, which are correspondingly vulnerable and require corresponding manufacturing effort.
Es besteht daher die Aufgabe, eine Anordnung zur Härtemessung zu schaffen, die sich durch einen einfachen Aufbau sowie durch geringen Herstellungsaufwand auszeichnet. The task is therefore to create an arrangement for hardness measurement that is characterized by a simple structure and low manufacturing costs.
Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Wegmessung ein mit mindestens einem Dehnungsmeßstreifen versehenes streifen- oder plattenförmiges sowie federnd eleastisches Element derart angeordnet und mit einem der beim Eindrücken des Normprüfkörpers bewegten Bauteile der Anordnung verbunden ist, daß mindestens der den Dehnmeßstreifen tragende Bereich des Meßelementes längs eines Biegeweges, der gleich dem oder proportional zu dem Eindringweg ist, elastisch verformbar ist und durch die Verformung in dem Meßelement 5 verursachte Zug- und/oder Druck- und/oder BiegespannungenAccording to the innovation, this task is solved in that for the distance measurement, a strip- or plate-shaped and spring-elastic element provided with at least one strain gauge is arranged in such a way and connected to one of the components of the arrangement that moves when the standard test specimen is pressed in, that at least the area of the measuring element carrying the strain gauge is elastically deformable along a bending path that is equal to or proportional to the penetration path, and tensile and/or compressive and/or bending stresses caused by the deformation in the measuring element 5
- 3 - 14.06.15)91- 3 - 14.06.15)91
unmittelbar auf den Dehnmeßstreifen übertragbar und so als Widerstandsänderungen der Dehnmeßstreifen auswertbar sind.can be transferred directly to the strain gauge and thus evaluated as resistance changes of the strain gauge.
Die neuerungsgemäße Lösung macht zur Messung des Eindringweges folglich von der Dehnungsmeßstreifentechnik Gebrauch, die eine einfache Meßanordnung und eine ebenso einfache Auswertung zuläßt.The innovative solution therefore uses strain gauge technology to measure the penetration path, which allows for a simple measuring arrangement and an equally simple evaluation.
Dabei besteht das Meßelement aus einem federnd elastischen Material, für das vorzugsweise Federstahl, Keramik oder glasfaserverstärktes Epoxydharz verwendet wird, und auf das streifen- plattenförmige Meßelement ist mindestens ein Dehnungsmeßstreifen aufgeklebt. Wenn das Meßelement, der Bewegung der Prüfspitze folgend, im Bereich der Hookschen Grade verformt wird, treten, je nach Ausführung der Wegeinleitung, Zugspannungen oder Druckspannungen oder Biegespannungen oder eine Mischform der vorgenannten Spannungen in dem Meßelement auf. Diese teilen sich dem oder den Dehnmeßstreifen mit, die ihren Widerstand entsprechend ändern. Diese Widerstandsänderung ist proportional dem eingeleiteten Weg, d.h. der Verformung, die dem zu messenden Eindringweg entspricht, nämlich diesem je nach Anordnung des Meßelementes entweder gleich oder jedenfalls proportional ist.The measuring element consists of a spring-elastic material, preferably spring steel, ceramic or glass-fiber-reinforced epoxy resin, and at least one strain gauge is glued to the strip-plate-shaped measuring element. If the measuring element is deformed in the Hooke's range following the movement of the test tip, tensile stresses or compressive stresses or bending stresses or a mixture of the aforementioned stresses occur in the measuring element, depending on the design of the path introduction. These are communicated to the strain gauge or strain gauges, which change their resistance accordingly. This change in resistance is proportional to the path introduced, i.e. the deformation that corresponds to the penetration path to be measured, i.e. is either equal to it or at least proportional to it, depending on the arrangement of the measuring element.
Die neuerungsgemäße Lösung zeichnet sich vor allem durch eine einfache Herstellung und durch geringen 0 Aufwand aus. Es kann auf bekannte Technologien, nämlich auf die Dehnmeßstreifentechnologie und bekannte Auswertungssysteme zurückgegriffen werden. Die Auswertung kann mit Gleichspannungstechnologien erfolgen, die sich durch kurze Zeitkonstanten auszeichnen.The innovative solution is characterized above all by its simple production and low cost. It can be made use of well-known technologies, namely strain gauge technology and well-known evaluation systems. The evaluation can be carried out using direct current technologies, which are characterized by short time constants.
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Außerdem kann mit dem gleichen Meßelement durch Hinzufügen eines weiteren Federelementes auch die Eindringkraft gemessen werden. Hierfür ist neuerungsgemäß vorgesehen, daß nach Art einer Druckmeßdose in einem steifen Gehäuse ein Federelement, nämlich ein Block mit linearer Kraft/Weg-Kennlinie in der Kraftübertragung angeordnet ist, und in der oberen Öffnung des Gehäuses oberhalb des Federelementes das streifen- oder plattenförmige Meßelement für die Messung des Eindringweges eingespannt ist.In addition, the penetration force can also be measured with the same measuring element by adding another spring element. For this purpose, the innovation provides that a spring element, namely a block with a linear force/displacement characteristic curve in the force transmission, is arranged in a rigid housing in the manner of a pressure cell, and the strip or plate-shaped measuring element for measuring the penetration distance is clamped in the upper opening of the housing above the spring element.
Grundsätzlich kann die neuerungsgemäße Anordnung sehr klein gewählt werden, wobei z.B. als Meßelement eine kreisförmige Platte mit einem Durchmesser von ca. 20 mm verwendet werden kann. Es ist vorteilhaft, wenn das Meßelement derart mit der Prüfspitze verbunden ist, daß der Verformungsbereich des Meßelementes beim Messen dem Weg der Prüfspitze unmittelbar folgt.In principle, the arrangement according to the innovation can be chosen to be very small, whereby, for example, a circular plate with a diameter of approx. 20 mm can be used as the measuring element. It is advantageous if the measuring element is connected to the test probe in such a way that the deformation area of the measuring element directly follows the path of the test probe during measurement.
Eine vorteilhafte Anordnung ergibt sich vor allem dann, wenn das Meßelement eine an mindestens zwei gegenüberliegenden Seiten eingespannte Platte ist, deren Mitte im wesentlichen den elastischen Verformungsbereich bildet.An advantageous arrangement is obtained especially when the measuring element is a plate clamped on at least two opposite sides, the center of which essentially forms the elastic deformation region.
Eine neuerungsgemäße Weiterbildung und Zusammenfassung der verschiedenen Bauteile sieht vor, daß eine in einem Kopf eines Gehäuses gehaltene und geführte Prüfspitze zum Messen mit einer Prüfkraft durch einen mit einer 0 Druckhülse verbundenen Kraftaufnehmer beaufschlagbar ist, wobei das Meßelement im Bereich des Kraftaufnehmers im Gehäuse eingespannt und mit der Prüfspitze oder dem Kraftaufnehmer verbunden ist.An innovative further development and combination of the various components provides that a test probe held and guided in a head of a housing can be subjected to a test force by a force transducer connected to a pressure sleeve, whereby the measuring element is clamped in the area of the force transducer in the housing and connected to the test probe or the force transducer.
5 Neuerungsgemäß ist auch eine kapazitive Wegmessung5 According to the innovation, a capacitive distance measurement
- 5 - 14.06.1- 5 - 14.06.1
vorgesehen, die anstelle der Wegmessung mittels des elastischen mit Dehnungsmeßstreifen verbundenen Meßelementes treten kann. Bei der kapazitiven Wegmessung wird eine mit dem zu messenden Eindringweg der Prüfspitze übereinstimmende oder zu diesem proportionale Abstandsänderung von Kapazitäten herbeigeführt und die hierdurch verursachte dielektrische Änderung der Kapazitäten zur Ermittlung des Eindringweges festgestellt.which can be used instead of the distance measurement using the elastic measuring element connected to strain gauges. In the capacitive distance measurement, a change in the distance of capacitances that corresponds to or is proportional to the penetration path of the test probe to be measured is brought about and the dielectric change in the capacitances caused by this is determined in order to determine the penetration path.
Die Auswertung erfolgt zweckmäßig durch einen kapazitiven Spannungsteiler. Eine vorteilhafte Auswertung ergibt sich, wenn sich aus der Änderung der Kapazitäten in der Schaltung eines kapazitiven Spannungsteilers durch einen Mischer zum Mischen der Eingangsspannung mit der Ausgangsspannung und durch einen Tiefpaß zum Entfernen einer später noch näher bezeichneten Frequenz der Eindringweg unmittelbar aus einer einfachen Gleichung, die noch näher bezeichnet wird, ablesen läßt.The evaluation is conveniently carried out using a capacitive voltage divider. An advantageous evaluation is obtained if the change in the capacitances in the circuit of a capacitive voltage divider through a mixer for mixing the input voltage with the output voltage and through a low-pass filter for removing a frequency that will be described in more detail later allows the penetration path to be read directly from a simple equation that will be described in more detail later.
Beispiele der Neuerung werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:Examples of the innovation are explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing show:
Fig. 1 eine rein schematische Darstellung des Prinzips einer Härtemessung;Fig. 1 is a purely schematic representation of the principle of hardness measurement;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines Geräts zur Härtemessung unter Benutzung einer neuerungsgemäßen
Anordnung;
30Fig. 2 is a sectional view of a device for measuring hardness using an arrangement according to the invention;
30
Fig. 3 eine schematische Darstellung der WirkungsweiseFig. 3 a schematic representation of the mode of operation
eines streifen- bzw. flächenförmigen Meßelementes als wesentlicher Bestandteil einer neuerungsgemäßen Anordnung zur Härtemessung; 35a strip- or surface-shaped measuring element as an essential component of an innovative arrangement for hardness measurement; 35
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Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Weiterbildung zur gleichzeitigen Messung des Eindringweges sowie der Eindringkraft während der Härtemessung;Fig. 4 a schematic representation of a further development for the simultaneous measurement of the penetration path and the penetration force during the hardness measurement;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Prinzips einer kapazitiven Wegmessung;Fig. 5 is a schematic representation of the principle of a capacitive displacement measurement;
Fig. 6 ein Ersatzschaltbild zu der Anordnung nachFig. 6 an equivalent circuit diagram for the arrangement according to
Figur 5;
10Figure 5;
10
Fig. 7 eine Schaltanordnung mit einem kapazitiven Spannungsteiler;Fig. 7 shows a switching arrangement with a capacitive voltage divider;
Fig. 8 eine aus der Schaltung gemäß Figur 7 entwickelte Meßschaltung zur Vereinfachung der Auswertung.Fig. 8 shows a measuring circuit developed from the circuit according to Figure 7 to simplify the evaluation.
Bei Härtemessungen der hier betroffenen Art wird, wie in Figur 1 veranschaulicht ist, eine Prüfkraft F über eine Kraftmeßeinrichtung 1 auf einen Prüfkörper 3 auf-In hardness measurements of the type concerned here, as illustrated in Figure 1, a test force F is applied to a test specimen 3 via a force measuring device 1.
gebracht, der unter der Einwirkung der Kraft in die Oberfläche 5 eines zu prüfenden Materials 4 eindringt und dabei den Eindringweg s zurücklegt. Dieser Weg wird durch eine Wegmeßeinrichtung 2 gemessen. Die Prüfkraft F entspricht, von Übertragungsverlusten in der Meßeinrichtung abgesehen, der zu messenden Eindringkraft.which, under the effect of the force, penetrates into the surface 5 of a material 4 to be tested and in doing so travels the penetration distance s. This distance is measured by a distance measuring device 2. The test force F corresponds, apart from transmission losses in the measuring device, to the penetration force to be measured.
In dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer neuerungsgemäß ausgerüsteten Härtemeßeinrichtung übergreift eine Druckhülse 7, auf die die Prüfkraft F aufgebracht wird, ein Gehäuse 6, an dem ein im wesentlichen konisch zulaufender Kopf 9 mit einer Führung 10 für eine Prüfspitze 11 angeschlossen ist, deren vorderes Ende dem genormten Prüfkörper 3 in der Prinzipdarstellung von Figur 1 entspricht. Die Prüfspitze 11 ist an einemIn the embodiment of a hardness measuring device equipped with the new feature shown in Figure 2, a pressure sleeve 7, to which the test force F is applied, covers a housing 6, to which a substantially conical head 9 is connected with a guide 10 for a test tip 11, the front end of which corresponds to the standardized test body 3 in the schematic diagram of Figure 1. The test tip 11 is attached to a
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in dem Kopf 9 sowie in dem Gehäuse 6 angeordneten Kraftaufnehmer 12 befestigt. Zur Messung überträgt die Druckhülse 7 über einen Druckstempel 8 die Prüfkraft F auf den Kraftaufnehmer 12 und damit auf die Prüfspitze 11, die so in die Oberfläche des zu prüfenden Materials eingedrückt wird, und zwar unter Zurücklegung des Eindringweges s. In dem Kraftaufnehmer 12 kann die Prüfkraft F in herkömmlicher Weise gemessen werden .in the head 9 and in the housing 6 arranged force transducer 12. For the measurement, the pressure sleeve 7 transfers the test force F via a pressure stamp 8 to the force transducer 12 and thus to the test tip 11, which is then pressed into the surface of the material to be tested, specifically by covering the penetration path s. The test force F can be measured in the force transducer 12 in the conventional manner.
Der Eindringweg s wird mittels eines Meßelementes gemessen, das als federnd eleastische Platte randseitig im Gehäuse 6 bzw. Kopf 9 eingespannt ist, und zwar so, daß der während der Messung in Längsrichtung des Gehäuses 6 bewegte Kraftaufnehmer 12 die Platte 13 verformt. Diese Verformung wird durch an dem Meßelement 13 befestigte Dehnmeßstreifen 14 registriert. Die Verformung des Elementes 13 aufgrund der auftretenden Spannungen bewirkt entsprechende Widerstandsänderungen in den Dehnmeßstreifen 14, die in bekannter Weise ausgewertet werden können, so daß sich eine einfache Messung des Eindringweges s ergibt.The penetration path s is measured by means of a measuring element which is clamped as a spring-elastic plate on the edge of the housing 6 or head 9, in such a way that the force sensor 12, which moves in the longitudinal direction of the housing 6 during the measurement, deforms the plate 13. This deformation is registered by strain gauges 14 attached to the measuring element 13. The deformation of the element 13 due to the stresses that occur causes corresponding resistance changes in the strain gauges 14, which can be evaluated in a known manner, so that a simple measurement of the penetration path s is obtained.
Das Prinzip dieser neuerungsgemäßen Wegmessung ist in Fig. 3 dargestellt. Die für die Biegung des plattenförmigen Meßelementes 13 und für die Überwindung der Reibung der Prüfspitzenlagerung erforderliche Kraft wird durch eine Nullung der Meßeinrichtung ohne Material, also im "Leerlauf", erfaßt. Die Kraft/Weg-Kennlinie ohne Material wird während dieses Vorgangs erfaßt und zur Korrektur der Meßwerte festgehalten. Der Meßvorgang gibt somit eine genaue Kraft/Weg-Kennlinie für den gemessenen Werkstoff. Die Auswertung kann durch die Berechnung der SteigungThe principle of this innovative displacement measurement is shown in Fig. 3. The force required for bending the plate-shaped measuring element 13 and for overcoming the friction of the test probe bearing is recorded by zeroing the measuring device without material, i.e. in "idle mode". The force/displacement characteristic curve without material is recorded during this process and recorded to correct the measured values. The measuring process thus gives an accurate force/displacement characteristic curve for the measured material. The evaluation can be carried out by calculating the gradient
_ &Dgr; F_ Δ F
S'AS S 'AS
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sowie durch die Ermittlung der Mikrohärte IHVand by determining the microhardness IHV
erfolgen.take place.
Die Darstellung in Fig. 3 zeigt das Meßelement 13' in der unbelasteten Ausgangslage, in der es sich im wesentlichen in einer Ebene erstreckt, sowie in der Meßlage, in der es unter der Einwirkung der Prüfkraft F entsprechend gewölbt verformt ist, wobei in der vorliegenden Meßanordnung der größte Verformungsweg in der Mitte liegt und dem Eindringweg s entspricht.The illustration in Fig. 3 shows the measuring element 13' in the unloaded initial position, in which it extends essentially in one plane, as well as in the measuring position in which it is deformed in a correspondingly curved manner under the influence of the test force F, whereby in the present measuring arrangement the greatest deformation path is in the middle and corresponds to the penetration path s.
In Fig. 4 ist rein schematisch eine Meßeinrichtung dargestellt, in der die Prüfkraft F mit einem Federelement 17 und der Eindringweg s wieder mittels eines flächenhaften Meßelements 13 gemessen wird. Diese Meßeinrichtung läßt sich als fertiges Bauteil in sonst beliebig gestaltete Härtemeßgeräte einbauen. Eine zylindrische Wandung 15 mit einem Boden 16 bildet ein steifes Gehäuse, dessen obere Öffnung durch das plattenförmige Meßelement 13 überspannt ist. Das Federelement 17 besteht aus einem federnden Block, beispielsweise aus Gummi, mit einer linearen Kraft/Weg-Kennlinie. Diese Einrichtung ist wie eine Kraftmeßdose, mit der gleichzeitig eine Wegmessung vorgenommen wird, zu verwenden. Die Wegmessung mit dem Meßelement 13 läuft in der bereits vorstehend geschildertem Weise ab. Die Baugröße dieses Elementes kann außerordentlich klein gewählt werden, so kann die kreisförmige Platte des Meßelementes 13 beispielsweise einen Durchmesser von 20 mm haben.Fig. 4 shows a purely schematic measuring device in which the test force F is measured with a spring element 17 and the penetration distance s is again measured using a flat measuring element 13. This measuring device can be installed as a finished component in hardness measuring devices of any design. A cylindrical wall 15 with a base 16 forms a rigid housing, the upper opening of which is spanned by the plate-shaped measuring element 13. The spring element 17 consists of a spring block, for example made of rubber, with a linear force/distance characteristic curve. This device can be used like a load cell with which a distance measurement is carried out at the same time. The distance measurement with the measuring element 13 takes place in the manner already described above. The size of this element can be chosen to be extremely small, for example the circular plate of the measuring element 13 can have a diameter of 20 mm.
In den Figuren 5, 6, 7 und 8 ist dargestellt, wie sichFigures 5, 6, 7 and 8 show how
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Veränderungen von Kapazitäten Cl, C2 zur Messung eines Weges, nämlich im vorliegenden Fall zur Messung des Eindringweges s benutzt werden können.Changes in capacitances Cl, C2 can be used to measure a path, namely in this case to measure the penetration path s.
Die Grundelemente der kapazitiven Wegmessung sind in Figur 5 dargestellt. Aus drei elektrisch leitenden Platten Al, A2 und A3 werden zwei Konsendatoren Cl (zwischen Al und A2) und C2 (zwischen A2 und A3) gebildet. Der Abstand zwischen den Platten Al und A2 beträgt si, und der Abstand zwischen den Platten A2 und A3 beträgt s2. Wenn die Platte A2 mit einer Hilfseinrichtung H um den zu messenden Weg s bewegt wird, ändert sich auch die Größe der Kondensatoren Cl, C2.The basic elements of capacitive displacement measurement are shown in Figure 5. Two capacitors Cl (between Al and A2) and C2 (between A2 and A3) are formed from three electrically conductive plates Al, A2 and A3. The distance between the plates Al and A2 is si, and the distance between the plates A2 and A3 is s2. If the plate A2 is moved by the distance s to be measured using an auxiliary device H, the size of the capacitors Cl, C2 also changes.
Ci « Ci «
cz=eA cz= eA
si &ggr;.si &ggr;.
Mit £ = Dielektrizitätskonstante und A = Fläche der Platten Al, A2, A3. Aus der vorstehenden Beziehung ergibt sich, daß die Kondensatoren Cl, C2 größer bzw. kleiner werden, wenn sich ein Weg s ergibt.With £ = dielectric constant and A = area of the plates Al, A2, A3. From the above relationship it follows that the capacitors C1, C2 become larger or smaller when a path s occurs.
Fig. 6 zeigt ein Ersatzschaltbild der Anordnung von Fig. 5, und wenn man diese Anordnung als kapazitiven Spannungssteiler verwendet, ergibt sich die in Fig. 7 dargestellte Schaltung.Fig. 6 shows an equivalent circuit of the arrangement of Fig. 5, and if this arrangement is used as a capacitive voltage regulator, the circuit shown in Fig. 7 results.
Hierbei ergibt sich mit der Eingangsspannung U„ in Verbindung mit in Abständen si, s2 aus der vorbeschriebenen Anordnung gemäß Fig. 5 für den zu messenden Eindringweg s die Beziehung:Here, with the input voltage U" in connection with distances si, s2 from the previously described arrangement according to Fig. 5, the following relationship arises for the penetration path to be measured s:
- 10 -- 10 -
- 10 - 14.Ob.1991- 10 - 14.Ob.1991
S2 -/ v5 \ Formel I S2 -/ v5 \ Formula I
&ngr; st +si "*" si +s: &ngr; st +si "*" si +s:
Es ist ersichtlich, daß die Ausgangsspannung U. dem Produkt, gebildet aus der Eingangsspannung U und dem Klammerausdruck, entspricht, der sich aus einer Bauformkonstanten = und einem QuotientenIt is clear that the output voltage U corresponds to the product formed from the input voltage U and the expression in brackets, which consists of a design constant = and a quotient
zusammensetzt, der einer zum Meßweg s proportionalen Größe entspricht. Die Vorteile dieser Anordnung sind:which corresponds to a value proportional to the measuring path s. The advantages of this arrangement are:
- Einfacher Aufbau- Easy construction
- Lineare Abhängigkeit des Ausgangssignals von der zu messenden Größe- Linear dependence of the output signal on the quantity to be measured
- Möglichkeit der einfachen Auswertung- Possibility of easy evaluation
Eine dieser Möglichkeiten zur einfachen Auswertung des Ausgangssignals ist in der Schaltung von Fig. 8 dargestellt.One of these possibilities for simple evaluation of the output signal is shown in the circuit of Fig. 8.
Dabei wird die Ausgangsspannung U, mit der Eingangsspan nung U„ gemischt. Dabei ergibt sich:The output voltage U, is mixed with the input voltage U". This results in:
wird mit dem Tiefpaß die Frequenz ^_ CO^ X entfernt, so daß rieh ergibt:the frequency ^_ CO^ X is removed with the low-pass filter, so that rieh results in:
mit Formel I 35with Formula I 35
- 11 -- 11 -
- 11 - 14. 06. '.9- 11 - 14. 06. '.9
konstante Gleichspannung zu s porportionale Gleich-constant DC voltage to s proportional DC
spannungtension
oder /J = W\*S+D "fit 6 * Uor /J = W\*S+D "fit 6 * U
vS^ &Tgr;*"-S.vS^ &Tgr;*"-S.
Die konstante b kann durch eine Offset-Einrichtung O entfernt werden, so daß sich ergibt:The constant b can be removed by an offset device O, resulting in:
M = &thgr; · mM = θ · m
In Fig. 8 ist ein Mischer mit M, ein Tiefpaß mit T und die Offseteinrichtung mit O bezeichnet.In Fig. 8, a mixer is designated by M, a low-pass filter by T and the offset device by O.
Auf dem flächenhaften bzw. streifenförmigen Meßelement können zur Wegmessung statt üblicher Dehnungsmeßstreifen auch Widerstandsbahnen aufgebracht, befestigt oder direkt auf dem Meßelement ausgebildet, beispielsweise aufgedampft werden.Instead of using conventional strain gauges, resistance tracks can be applied, attached or formed directly on the measuring element, for example by vapor deposition, to the flat or strip-shaped measuring element for distance measurement.
Claims (11)
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Wegmessung Widerstandsbahnen statt Dehnungsmeßstreifen unmittelbar auf dem flächenhaften oder streifenformigen Meßelement befestigt, aufgebracht oder unmittelbar dort ausgebildet sind.11. Arrangement according to one or more of the preceding
Claims, characterized in that
For displacement measurement, resistance tracks instead of strain gauges are attached, applied or formed directly on the flat or strip-shaped measuring element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9107467U DE9107467U1 (en) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | Arrangement for hardness measurement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9107467U DE9107467U1 (en) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | Arrangement for hardness measurement |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9107467U1 true DE9107467U1 (en) | 1992-10-22 |
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ID=6868406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9107467U Expired - Lifetime DE9107467U1 (en) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | Arrangement for hardness measurement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9107467U1 (en) |
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