DE938273C

DE938273C - Method for measuring pressure forces

Info

Publication number: DE938273C
Application number: DEM19177A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr-Ing Kraechter
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1953-07-04
Filing date: 1953-07-04
Publication date: 1956-01-26

Description

Verfahren zum Messen von Druckkräften Es ist bekannt, daß Ultraschallwellen an der Trennstelle fester Körper gegen Luft fast völlig in den festen Körper reflektiert werden. Es ist ebenfalls bekannt, daß zwei aufeinandergepreßte hochpolierte Flächen teilweise ultraschalldurchlässig werden.Method for measuring compressive forces It is known that ultrasonic waves at the point of separation between solid and air, it is almost completely reflected into the solid will. It is also known to have two highly polished surfaces pressed together become partially ultrasound permeable.

Es hat sich nun gezeigt, daß die Ultraschalldurchlässigkeit zweier aufeinandergepreß ter Platten in einem gesetzmäßigen Zusammenhang mit dem Preßdruck steht. It has now been shown that the ultrasonic permeability of two pressed together plates in a regular connection with the pressing pressure stands.

Auf dieser Erkenntnis beruht die Erfindung, die ein Verfahren zum Messen von Druckkräften zum Gegenstand hat. Die Erfindung besteht darin7 daß man die Druckkräfte auf zwei, aufeinanderzulegende, an ihren Berührungsflächen planparallel geschliffene Stahlplatten überträgt und die dadurch an der gemeinsamen Berührungsfläche der Stahlplatten auftretende Änderung der Ultraschalldurchlässigkeit als Maß für die Größe der zu messenden Druckkraft bestimmt. Dabei kann man erfindungsgemäß derart verfahren, daß man entweder die von der gemeinsamen Berührungsfläche der beiden Stahlplatten reflektierte Ultraschallenergie oder die durch die gemeinsame Berührungsfläche der beiden Stahlplatten hindurchgegangene Ultraschallenergie oder schließlich die von der gemeinsamen Berührungsfläche der beiden Stahlplatten reflektierte und die durch diese hindurchgegangene Ultraschallenergie mißt. Based on this knowledge, the invention is based on a method for Measurement of compressive forces has the object. The invention consists in that one the compressive forces on two, one on top of the other, plane-parallel on their contact surfaces grinded steel plates transfers and the thereby on the common contact surface the change in the ultrasonic permeability occurring in the steel plates as a measure of determines the size of the compressive force to be measured. You can according to the invention in such a way proceed that one either of the common contact surface of the two Steel plates reflected ultrasonic energy or those through the common contact surface the ultrasonic energy passed through the two steel plates or finally the reflected from the common contact surface of the two steel plates and the measures through this passed ultrasonic energy.

Das Verfahren nach der Erfindung sei im folgenden mit Bezug auf die Abbildungen näher erläutert. The method according to the invention is set out below with reference to FIG Illustrations explained in more detail.

Abb. I zeigt schematisch ein zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendbares, nicht zum Erfindungsgegenstand gehörendes Meßgerät. Die Druckkräfte P wirken auf die Kopfplatte I einer Säule 2, welche den Quarzkopf 3 auf- nimmt und zur tbertragung der Druckkräfte auf die beiden planparallel geschliffenen Platten 4 und 5 auf diesen ruht. Diese beiden Platten aus Stahl hoher Festigkeit von beispielsweise 30 bzw. 20 mm Dicke werden mit den geschliffenen Seiten aufeinandergelegt. Durch die Schraubenfeder 6 wird der Quarzkopf auf die obere der beiden Platten leicht angedrückt. Die den Druck aufnehmende untergelegte Platte 7 weist eine Bohrung auf, welche ein Abfließen von Ultraschallenergie in die Unterlage verhindern soll. Gleichzeitig kann diese Bohrung bei Verwendung von getrennten Sende- und Empfangsquarzen, beispielsweise zum Messen der Änderung der Durchlässigkeif der Ultraschallenergie, zur wahlweisen Aufnahme eines der beiden dienen. Fig. I shows schematically a for performing the method according to the Invention usable measuring device not belonging to the subject matter of the invention. the Compressive forces P act on the head plate I of a column 2, which the quartz head 3 on- takes and to transfer the compressive forces to the two plane-parallel ground plates 4 and 5 rests on these. These two plates made of high steel Strengths of, for example, 30 or 20 mm thick are achieved with the sanded sides on top of each other. By the coil spring 6, the quartz head is on the top of the lightly pressed on both plates. The underlying plate that receives the pressure 7 has a bore, which allows ultrasonic energy to flow away into the base should prevent. At the same time, this hole can be used when using separate transmission and receiving crystals, for example for measuring the change in transmittance the ultrasonic energy, for the optional recording of one of the two.

Sollen Druckkräfte durch Messen der Änderung der Reflexion an der Grenzfläche zwischen den beiden Platten bestimmt werden, so kann beispielsweise folgendermaßen verfahren werden: Bei Verwendung eines Ultiaschallgerätes, welches nach dem Impulsreflexionsverfahren arbeitet, erregt man den kombinierten Sende-Empfangs-Quarz, ohne daß zunächst die beiden Platten einer Druckbelastung ausgesetzt werden. Auf dem Leuchtschirm des Ultraschallgeräts erscheint dann ein Bild wie in Abb. 2 gezeigt. Beim Skalenteil I zeigt sich das Echo von der Grenzfläche in Gestalt einer Zacke von einer bestimmten Höhe. Nach Aufbringen einer gewissen Druckbelastung erscheint dann außer dem Echo von der Grenzfläche bei Skalenteil 1 noch ein weiteres Echo, und zwar von der Rückseite der Platte 2; kurz vor Skalenteil 3 (s. Abb. 3). Während sich mit steigender Belastung das Echo bei Skalenteil 1 verkleinert, wächst das Echo bei Skalenteil 3. Werden nun die Energie und die Verstärkung des Ultraschallgerätes so eingestellt, daß man im Linearitätsbereich des Verstärkers arbeitet, so ergibt sich zwischen den aufgebrachten Drücken und der Höhe der Echozacken die in Abb. 4 und 5 wiedergegebene Beziehung. Shall compressive forces by measuring the change in reflection at the Interface between the two plates can be determined, for example proceed as follows: When using an ultrasonic device which works according to the pulse reflection method, one excites the combined transmit / receive quartz, without first the two plates are subjected to a pressure load. on An image as shown in Fig. 2 then appears on the luminescent screen of the ultrasound device. At division I, the echo from the interface appears in the form of a spike of a certain height. After applying a certain pressure load appears then in addition to the echo from the interface at scale division 1 there is another echo, from the back of the plate 2; shortly before division 3 (see Fig. 3). While If the echo at scale division 1 decreases with increasing load, it grows Echo at division 3. Now the energy and the amplification of the ultrasound device adjusted so that one works in the linearity range of the amplifier, so results between the applied pressures and the height of the echo peaks, the values shown in Fig. Relationship shown in 4 and 5.

Die Ordinate gibt die Höhe der Echozacken in willkürlichen Längeneinheiten an, während als Abszisse die Druckbelastung in t gewählt ist. Es ergibt sich eine eindeutige Beziehung zwischen den einwirkenden Druckkräften und der Höhe der Echozacken: Während der Reflexion der Ultraschallwellen an der Grenzfläche der beiden Platten mit steigendem Druck stetig abnimmt (Abb. 4), steigt die Durchlässigkeit für Ustraschallwellen an der Trennstelle in gleichem Maße stetig an (Abb. 5).The ordinate gives the height of the echo peaks in arbitrary length units while the pressure load in t is selected as the abscissa. There is one clear relationship between the acting pressure forces and the height of the echo peaks: During the reflection of the ultrasonic waves at the interface between the two plates steadily decreases with increasing pressure (Fig. 4), the permeability for ultrasonic waves increases at the point of separation to the same extent (Fig. 5).

Beide Beziehungen sind für die Messung von Druckkräften zu verwenden. Sowohl bei ansteigender Belastung (x) als auch bei fallender Belastung (o) decken sich die Werte praktisch völlig.Both relationships are to be used for the measurement of compressive forces. Cover both with increasing load (x) and with falling load (o) the values practically completely.

Die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse bewegt sich ebenfalls innerhalb der Ablesegenauigkeit.The reproducibility of the results is also within the reading accuracy.

Diese Messungen brauchen nun nicht nur durch die Ablesung der Höhe der Echozacken des Impuls-Reflexionsgerätes zu erfolgen, es kann auch genau so gut jedes andere bekannte Gerät zum Messen von Ultraschallenergie benutzt werden, z. B. nach entsprechender Verstärkung ein Zeigerinstrument, dessen Skala direkt in Druckkräften geeicht ist. These measurements now need not just by reading the height the echo peaks of the pulse reflection device, it can also do just as well any other known device for measuring ultrasonic energy can be used, e.g. B. after appropriate reinforcement a pointer instrument, the scale directly in Pressure forces is calibrated.

Da bei Verwendung einer Braunschen Röhre die Anzeigeträgheit sehr klein ist, können damit auch dynamische Vorgänge aufgenommen und registriert werden.Since when using a Braun tube, the display inertia is very high is small, dynamic processes can also be recorded and registered with it.

Da bekanntlich Platten mit geschliffener und polierter Oberfläche bereits bei sehr geringen Druckkräften einen Teil der Ultraschallenergie durchlassen, so können solche Platten vorzugsweise zum Messen von kleinen Druckkräften benutzt werden. As is well known, plates with a ground and polished surface let part of the ultrasonic energy pass even with very low compressive forces, such plates can preferably be used to measure small compressive forces will.

PATENTANsRucHE: I. Verfahren zum Messen von Druckkräften, dadurch gekennzeichnet, daß man die Druckkräfte auf zwei, aufeinanderzulegende, an ihren Berührungsflächen planparallel geschliffene Stahlplatten überträgt und die dadurch an der gemeinsamen Berührungsfläche der Stahlplatten auftretende Änderung der Ultraschalldurchlässigkeit als Maß für die Größe der zu messenden Druckkraft bestimmt. PATENT REQUIREMENTS: I. Method for measuring compressive forces, thereby characterized in that the pressure forces on two, one on top of the other, on their Contact surfaces plane-parallel ground steel plates transfers and the thereby Change in ultrasound permeability occurring at the common contact surface of the steel plates determined as a measure of the magnitude of the compressive force to be measured.

Claims

2. The method according to claim I, characterized in that the Ultrasonic energy reflected from the common contact surface of the two steel plates measures.

3. The method according to claim I, characterized in that the passed through the common contact surface of the two steel plates Measures ultrasonic energy.

4. The method according to claim I, characterized in that the reflected from the common contact surface of the two steel plates and the measures through this passed ultrasonic energy.