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Hilfsgerät zur stroboskopischen Frequenz- oder Drehzahlmessung
Bei
der stroboskopischen Frequenz- oder Drehzahl messung von bewegten Gegenständen erscheint
der bei Beleuchtung mittels Lichtblitzen in jeweils derselben Stellung beobachtete
Gegenstand als stillstehend. Diese Erscheinung tritt aber nicht nur auf, wenn die
Frequenz oder die Drehzahl des Gegenstandes gleich der Frequenz des Blitzes ist,
sondern auch dann, wenn die Frequenz oder die Drehzahl des Gegenstandes ein ganzzahliges
Vielfaches der Blitzfrequenz ist. Es sind dann die meist als Punkte auf dem Gegenstand
(Welle od. dgl.) angebrachten Markierungen als sogenannte einfache Bilder zu erkennen.
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Die Ermittlung der wirklichen Frequenz oder Drehzahl wird nun dadurch
erschwert, daß bei ungenügender Markierung auch mehrfache Bilder, die ebenfalls
bei ganz bestimmten Vielfachen auftreten, leicht mit den einfachen Bildern verwechselt
werden und so zur falschen Ermittlung der Frequenz oder der Drehzahl führen können.
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Um aus zwei beobachteten stillstehenden einfachen Bildern die wirkliche
Frequenz oder Drehzahl zu errechnen, dient in bekannter Weise die Formel f1 # f0
fv = , f1 - f0 wenn die Bilder unmittelbar benachbart sind, oder die Formel fv =
n # , fn - f0 wenn das zweite Bild das n-te auf das erste Bild
folgende
ist, worin ei und f0 die Lage der Bilder innerhalb des Frequenz- oder Drehzahlbereiches
und f,, die wirkliche Frequenz oder Drehzahl bedeuten. Bei Heranziehung von doppelten
oder mehrfachen Bildern wird die Berechnung der wirklichen Frequenz oder Drehzahl
noch umständlicher.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Hilfsgerät zur Frequenz- oder
Drehzahlmessung mittels eines Stroboskops, beispielsweise eines Elektronenstroboskops,
und bezweckt die Ermittlung der wirklichen Frequenz oder Drehzahl des Gegenstandes
aus den beobachteten, durch Änderung der Blitzfrequenz zum Stillstand gebrachten
einfachen oder mehrfachen Bildern, ohne daß hierzu vorgebildete Hilfskräfte zur
Ausführung der Rechnungen erforderlich sind.
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Das Hilfsgerät gemäß der Erfindung hat die Form eines Rechenschiebers
mit zwei oder mehreren festen Skalen und ist dadurch gekennzeichnet, daß auf dem
Schieber die Frequenzen oder Drehzahlen des zu messenden Gegenstandes eingetragen
sind und die festen Skalen von dem Punkt »Eins« an der dem Schieber oben benachbarten
festen Skala ab die Lage der einfachen oder mehrfachen Bilder innerhalb des Frequenz-
oder Drehzahlbereiches angeben. Mit'einem solchen Hilfsgerät sind auch unvorgebildete
Kräfte in kurzer Zeit in der Lage, aus den beobachteten Bildern die wirkliche Frequenz
oder Drehzahl ohne Vornahme von Rechnungen lediglich durch Einstellung des Schiebers
festzustellen.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung kann der Rechenschieber unmittelbar
auf der Skala des Stroboskops selbst dadurch gebildet werden, daß unter Umkehrung
der Bewegungsverhältnisse als Schieber die logarithmisch eingeteilte feste Frequenzskala
des Stroboskops dient und die festen Skalen auf einem um die Frequenzskala des Stroboskops
drehbaren Ring angebracht sind. Man kann dann unmittelbar bei der Beobachtung der
Bilder auch gleichzeitig die wirkliche Frequenz oder Drehzahl des Gegenstandes ermitteln.
Mit dem erfindungsgemäßen Hilfsgerät werden Irrtümer in der Feststellung der Frequenz
oder Drehzahl weitgehend ausgeschaltet. Die Sicherheit in der Richtigkeit der Messung
steigt erheblich, während der Zeitaufwand und die Anforderungen an die Vorbildung
des Personals weitgehend gesenkt werden.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Darstellung ein- und mehrfacher Bilder, die bei
verschiedenen Umfangswinkeln des zu messenden Gegenstandes entstehen, Fig. 2 eine
Draufsicht auf einen Teil des Rechenschiebers gemäß der Erfindung und Fig. 3 eine
Draufsicht auf die als Rechenschieber ausgebildete Skala eines Stroboskops.
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Zur sicheren Unterscheidung einfacher und mehrfacher Bilder werden
zweckmäßig nicht, wie oft angewandt, einfache Punktmarkierungen auf dem zu beobachtenden
Gegenstand angebracht, sondern mehrere Marken, die deutlich unterschieden werden
können, in gleicher Teilung über den Umfang verteilt, z. B. Striche in verschiedener
Richtung. Es ergeben sich dann bei einem Umfangswinkel des zu beobachtenden Gegenstandes
von o, go, I80 und 270° die einfachen Bilder nach der Reihe a, die doppelten Bilder
nach der Reihe b und vierfache Bilder nach der Reihe c in Fig. I. Achtfache Bilder
sehen genau so aus wie vierfache, sie erscheinen aber schon jeweils nach 45° Umfangswinkel.
Andere mehrfache Bilder können ebenfalls deutlich unterschieden werden. Zur einwandfreien
und. schnellen Ermittlung genügen im allgemeinen einfache und doppelte Bilder, auch
wenn die wirkliche Frequenz oder-Drehzahl außerhalb des Meßbereiches des Gerätes
liegt.
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Zur einfachen und sicheren Ermittlung der wirkt lichen Frequenz oder
Drehzahl aus der Beobachtung der in vorstehender Weise auf dem zu messenden Gegenstand
angebrachten Markierungen dient gemäß der Erfindung der in Fig. 2 dargestellte Rechenschieber.
Dieser besitzt einen Schieber 1 und zwei feste Skalen 2 und 3, die oberhalb und
unterhalb desselben angeordnet sind. Auf dem Schieber sind in logarithmischer Teilung
die Frequenzen oder Drehzahlen aufgetrågen. Die feste Skala 2 und die feste Skala
3 geben in Strichmarkierungen (ebenfalls logarithmisch geteilt) von einem Punkt
»Eins« ab die Lage der einfachen und doppelten Bilder innerhalb des Frequenz- oder
Drehzahlbereiches an. Der Anfangspunkt »Eins« dieser Strichmarkierungen ist in Fig.
2 mit 4 bezeichnet und durch ein Dreieck, dessen Spitze auf den Schieber gerichtet
ist, besonders hervorgehoben. Die Lage der Strichmarkierungen auf. den Skalen 2
und 3 ergibt sich aus folgender Überlegung : a) Ein einfaches Bild tritt stets dann
auf, wenn sich z. B. die Welle, deren Drehzahl zu messen ist, I-, 2-, 3-... mal
gedreht hat während der Zeit zwischen zwei Blitzen. Demnach ist die Lage der Strichmarkierungen
auf der Skala 2, ausgehend vom Punkt »Eins« (4 in der Zeichnung), (bei gleicher
Einheit der logarithmischen Teilung wie auf dem Schieber) bei den Punkten I, I/2,
..... . i/m (im Beispiel 100, 50, 33,3...). b) Ein doppeltes Bild tritt stets dann
auf, wenn sich n+I die Welle I/2-, 3/2-, 5/2-+ t-mal gedreht hat während der Zeit
zwischen zwei Blitzen. Demnach ist die Lage der Strichmarkierungen Eins« auf der
Skala 3 (ebenfalls ausgehend vom Punkt »Eins« auf der 2 Skala 2) bei den Punkten
2, 2/3, 2/5 ~ (im n + 1 Beispiel 200, 66,7, 40...).
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Die Ermittlung der wirklichen Frequenz oder Drehzahl aus den beobachteten
Bildern geht folgendermaßen vor sich: Es sei beispielsweise bei der Frequenz 100
ein einfaches Bild festgestellt worden. Um zu prüfen, ob dies die wirkliche Frequenz
oder Drehzahl ist, wird die Zahl 100 auf dem Schieber I unter die Markierung 4 auf
der festen Skala 2 der einfachen Bilder eingestellt und dann durch Beleuchtung der
Markierungen mit den im Frequenzbereich des Stroboskops liegenden Frequenzen, bei
denen nach Angabe der auf den Skalen 2 und 3 befindlichen Strichmarkierungen weitere
einfache bzw. doppelte Bilder auftreten müssen, wenn 100 die richtige Frequenz ist,
geprüft, ob bei diesen auch einfache oder doppelte Bilder erscheinen. Ist dies bei
allen in den
Meßbereich des Stroboskops fallenden Frequenzen der
Fall, so ist die Frequenz oder Drehzahl 100 mit Sicherheit die wirkliche Frequenz
oder : Drehzahl.
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Ist jedoch eines der Bilder nicht bei der jeweils durch den Rechenschieber
angegebenen Frequenz oder Drehzahl aufzufinden, so ist der Schieber 1 so weit nach
links zu verschieben, bis die Zahl 100 unter die benachbarte Strichmarkierung für
die Lage eines einfachen Bildes steht und die Prüfung der sich dann ergebenden Frequenzen
oder Drehzahlen der erscheinenden weiteren einfachen oder doppelten Bilder zu wiederholen,
bis alle durch die Strichmarkierungen angegebenen Lagen der Bilder innerhalb des
Meßbereiches des Stroboskops beobachtet werden können.
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In der Stellung des Schiebers I, in der das der Fall ist, gibt die
Markierung 4 auf der Skala 2 dann die wirkliche Frequenz oder Drehzahl an.
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Um die Ermittlung der wahren Frequenz oder Drehzahl des zu messenden
Gegenstandes noch weiter zu vereinfachen, ist es zweckmäßig, den Rechenschieber
von der Skala des Stroboskops bilden zu lassen.
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Hierbei muß dann die Skala 5 des Stroboskops, an der mittels des Zeigers
6 die jeweils eingestellte, im Stroboskop erzeugte Blitzfrequenz abgelesen wird,
logarithmisch eingeteilt sein, wodurch die Genauigkeit der Ablesung gegenüber der
normalerweise angewandten linearen Einteilung nicht beeinträchtigt wird.
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Die sonst festen Skalen 2 und 3 oder mehrere sind auf einem Ring 7
angeordnet, der um die Skala 5 drehbar ist. Die Ermittlung der wahren Frequenz oder
Drehzahl erfolgt mit diesem runden Rechenschieber in gleicher Weise wie mit dem
Rechenschieber nach Fig. 2.