DE938278C - Elektrischer Beschleunigungsmessgeber - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausgestaltung und Verbesserung von elektrischen Beschleunigungsmeßgebern, insbesondere für ein mit Trägerfrequenz-Modulation arbeitendes Anzeigegerät.

Die Erfindung besteht darin, daß ein an sich bekannter, in eine Spule oder Kondensator eintauchender Kern, vom freien Ende einer am anderen Ende eingespannten Zunge gleicher Biegefestigkeit gehalten wird. Gegenüber den Zungen mit über ihre ganze Länge gleichbleibender Dicke ermöglicht die Zunge nach der Erfindung eine wesentliche Erhöhung der Zungen-Eigenfrequenz, ohne daß die Zunge wesentlich schwerer wird. Außerdem ermöglicht der in die Doppelspule hineinragende Tauchkern eine lange Kennliniengerade, wodurch es möglich ist, unter Verwendung der gleichen Skala das Gerät auf verschiedeneEmpnndlichkeiten zuschalten.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt Abb. ι den Geber im Längsschnitt,

Abb. 2 den Geber in Draufsicht, bei abgenommenem Gehäusedeckel,

Abb. 3 das Gesamtschaltschema des mit Trägerfrequenz-Modulation arbeitenden Meßgerätes, Abb. 4 ein Frequenz-Diagramm, Abb. 5 eine Fehlerkurve und Abb. 6 das Schema eines Ölspaltdämpfers.

Wie die Abb. 1 und 2 zeigen, besteht der Geber aus einem durch einen Deckel 1 abgeschlossenen Gehäuse 2 mit einer lagerbockartigen Bodenverstärkung 3, auf welcher eine Zunge 4 angeordnet ist.

Die Zunge ist als freitragender U-Träger mit gleichbleibendem Biegemoment ausgebildet und trägt an ihrem Ende einen Tauchkern. Es besteht dieser aus zwei Weicheisenabschnitten 10, 10, die

durch einen mittleren Nichteisen-Kernabschnitt ii voneinander getrennt sind. Es taucht dieser Kern in die Doppelspule 12, 13 ein, die bezüglich ihrer Anordnung den Spulen 5, 5_a des Schaltschemas nach Abb. 3 entspricht. Der Kern 10, 11, 10 wird von der Zunge 4 in solcher Höhenlage gehalten, daß die Mitte des mittleren Kernabschnittes 11 in Höhe des Spulentrennwand 14 zu liegen kommt. Das Ausweichen des Kernes aus dieser Stellung nach oben oder unten hat eine Änderung der Spuleninduktion zur Folge, die z. B. an einem Oszillographen O des Meß- und Anzeigegerätes in der üblichen Weise sichtbar wird. Das U-Profil der Zunge 4 gibt dieser eine hohe Eigenfrequenz. Man kann auch eine Kapazitäts-Aufzeichnung vornehmen, wenn man an Stelle der Spulen am Tauchkern Tauchkondensatoren verwendet. Je eine der Spulen liegt in einem der Meßzweige einer Meßbrücke B, wie sie die Abb. 3 schematisch zeigt. Diese wird durch den Generator .T mit Trägerfrequenz versorgt. An die Brücke B ist ein Verstärker V, ein phasenempfindlicher Gleichrichter G und eine Siebkette 5" angeschlossen, deren Ausgang zu einem Oszillographen O oder einem Schreibgerät führt. Die Anschlüsse der Brücke an den Geber erfolgen durch eine Anschlußbüchse 8 in der Vorderwand i_a des Gerätegehäuses (Abb. 1).

Die Handhabung und Wirkungsweise des Gerätes ist folgende: Der Geber nach den Abb. 1 und 2 wird an das Gerät nach Abb. 3 angeschlossen und auf den zu untersuchenden Körper in beliebiger Weise befestigt; jedoch so, daß die zu untersuchenden Schwingungen möglichst senkrecht gegen die Zungenfläche wirken. Dk hierdurch entstehende Eintauchtiefe des Kernes 10, 11, 10 in die Doppelspule bewirkt eine Induktionsänderung, die in an sich bekannter Weise am Oszillographen O des Gerätes nach Abb. 3 sichtbar wird. An Stelle des Oszillographen kann man auch ein Zeigergerät, z. B. ein Wechsel-' oder Drehspulinstrument mit Trockengleichrichter verwenden. Durch eine geeignete Wahl der Schaltungselemente kann der gewünschte Meßbereich beliebig festgelegt werden, wie weiter unten noch eingehender erläutert wird. Die beiden Meßbrücken-Spulen 5, 5_a bewirken zwar jeweils für sich eine hyperbolische Aufzeichnung, - ergänzen sich aber gegenseitig zu- einer linearen Aufzeichnung.

Ohne Dämpfung der Zunge wird über der halben Eigenfrequenz f_e,_% (Abb. 4) die Abweichung von dem geforderten quadratischen Verlauf q durch die Resonanz der Zunge immer größer. Man muß also zum Vermeiden von Meßfehlern eine Aufziehung oberhalb der halben Eigenfrequenz verhindern. Dafür gibt es mehrere Wege. Ein solcher ist, daß die Eigenfrequenz f_T derart gewählt wird, daß der vom Trägerfrequenzgerät übertragbare Bereich f_ü bei f_e/2 abschließt, wie die Abb. 4 zeigt. In diesem Fall ist die Trägerfrequenz f_T nach der Eigenfrequenz/_e der Zunge zu richten. Hat man umgekehrt eine zu große hohe Trägerfrequenz f_T und damit einen großen übertragbaren Bereich f_ü, dann kann dieser Bereich durch Siebketten im Ausgang oder durch Bandfilter im Trägerfrequenzteil beschnitten werden.

Will man den Geber an ein Trägerfrequenzgerät anschließen, dessen übertragbarer Bereich zu groß ist, z. B., wenn das Trägerfrequenzgerät auch noch für andere Zwecke verwendet werden soll, oder wünscht man einen möglichst großen Meßbereich eines Beschleunigungsgebers, dann kann man, allerdings unter Verzicht auf eine extreme Meßgenauigkeit, den Meßbereich f_ü : f_e auf etwa 1,5 erweitern, wenn man eine geeignete Dämpfung vorsieht. Man kann z. B. das Gebergehäuse mit Öl füllen. Da es jedoch kein ausreichend dickes öl gibt, mit welchem sich eine genügend große Dämpfungswirkung erzielen läßt, wird nach der Erfindung eine Ölspaltdämpfung vorgeschlagen, wie sie die Abb. 6 zeigt. Zu diesem Zweck ist am freien Ende der Zunge 4 eine Platte 50 befestigt, welche als Dämpfungsfläche wirkt. Um diese möglichst klein halten zu können, damit die Eigenfrequenz des aus Zunge und Platte bestehenden Systems nicht zu klein wird, wird weiterhin vorgeschlagen, diese Platte innerhalb eines mit dem Gehäuse 2 fest verbundenen Gehäuses 15 schwingen zu lassen, das auf "der Ober- und/oder Unterseite der Platte einen Spalt 16 frei läßt, aus welchem das öl bei einer Bewegung der Dämpfungsplatte 50 erst verdrängt werden muß. Die Dämpfung ist derart abzustimmen, daß die Anzeige X₁ unterhalb der .Eigenfrequenz des Systems so weit unterhalb des verlangten Sollwertes M liegt, wie die Anzeige X₂ in der Eigenfrequenz darüber liegt. Es kann dann mit einer Meßgenauigkeit, die durch diese Abweichung gegeben ist, das Gerätvon 0 bis etwa dem anderthalbfachen der Zungen-Eigenfrequenz angewendet werden. Da gegebenenfalls mit auftretenden Erwärmungen des Gerätes gerechnet werden muß, z.B. bei der Vornahme von Beschleunigungsmessungen an Brennkraft- oder Dampfmaschinen, muß die Viskosität des Öles möglichst konstant sein. Es wird also für die beschriebenen Gebergehäuse eine Silikonfüllung vorgeschlagen.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrischer Beschleunigungsmeßgeber, insbesondere für ein mit Trägerfrequenz-Modulation arbeitendes Anzeigegerät, dadurch ge-..kennzeichnet, daß" ein an sich bekannter, in eine Spule oder Kondensator eintauchender Kern, " vom freien Ende einer am anderen Ende· fest eingespannten Zunge gleicher Biegefestigkeit gehalten wird.

   •2.-Meßgeber nach Anspruch 1, dadurch ge-, kennzeichnet, daß die Zunge mit einer Dämp-■ fung versehen, insbesondere in einem geschlossenen, vorzugsweise mit Silikatöl gefüllten Gehäuse angeordnet ist und dort mit einem ölspaltdämpfer (14, 15) zusammenwirkt.

   3. Meßgeber nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet," daß der zu übertragende Frequenzbereich (f_a) bei der halben Zungen-Eigenfrequenz (f_e) endet, entweder da-

   durch, daß die Trägerfrequenz derart gewählt ist, daß der Übertragungsbereich des Trägerfrequenzgerätes bei der halben Eigenfrequenz aufhört oder daß dieser bei größerem Übertragungsbereich des Trägerfrequenzgerätes durch Siebketten (S) im Ausgang oder durch Bandfilter im Trägerfrequenzteil (G bzw. V) auf die halbe Eigenfrequenz beschnitten wird.

   4. Meßgeber nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine solche Abstimmung, daß sein Meßbereich unter Anordnung einer Dämpfung bis zum eineinhalbfachen der Meßzungen-Eigenfrequenz (f_e) reicht.

   5. Meßgeber nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine solche Abstimmung, daß seine Sollwertabweichung (x_v X₂) nach oben und unten gleich ist.

   Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 311 637, 2618776, 2653302;

   »Funktechnik«, Heft 8, April 1951, S. 217.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   509 625 1.56