DE962293C

DE962293C - Device for measuring vibrations

Info

Publication number: DE962293C
Application number: DEN9045A
Authority: DE
Inventors: Wilhelmus Joannes Reichert
Original assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Current assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Priority date: 1953-06-12
Filing date: 1954-06-11
Publication date: 1957-04-18

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen von Schwingungen, insbesondere Bodenschwingungen, mittels einer Spule, die sich in einem magnetischen Feld ausschließlich in axialer Richtung bewegen kann und mittels einer oder mehrerer Federn aufgehängt ist. Solche Vorrichtungen sind an sich bekannt und werden als Seismo¹-meter bezeichnet.The invention relates to a device for measuring vibrations, in particular floor vibrations, by means of a coil which can move in a magnetic field exclusively in the axial direction and is suspended by means of one or more springs. Such devices are known per se and are referred to as Seismo ^1- meter.

Es ist äußerst wichtig, daß die Eigenfrequenz der sich bewegenden Teile des Seismometers so niedrig wie möglich liegt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß eine schwache Aufhängefeder und eine große sich bewegende Masse verwendet wird. In diesem Fall gibt es jedoch eine untere Grenze der Eigenfrequenz, da die· Federn sich durchzusenken beginnen oder in anderer Weise unfähig sind, das Schwingungssystem in seiner richtigen Lage zu halten, oder das System zu große Abmessungen, annimmt, wenn die Masse zu groß für die sehr schwachen Federn ist.It is extremely important that the natural frequency of the moving parts of the seismometer be so as low as possible. This can be achieved by using a weak suspension spring and a large moving mass is used. In this case, however, there is a lower one Limit of the natural frequency, as the springs begin to sag or otherwise incapable are to keep the vibration system in its correct position, or the system is too big Dimensions, assumes when the mass is too great for the very weak springs.

Durch die Erfindung wird eine Einrichtung geschaffen,, durch die es möglich ist, die niedrigste The invention provides a device, by means of which it is possible to achieve the lowest possible

Eigenfrequenz einer solchen Vorrichtung beträchtlich herabzusetzen, so daß die Vorrichtung zum Messen von niederfrequenten Schwingungen benutzt werden kann.Natural frequency of such a device is considerable reduce, so that the device is used for measuring low-frequency vibrations can be.

Dieses Ergebnis wird gemäß der Erfindung dadurch erhalten, daß mindestens eine unter Druckvorspanriung stehende Feder vorgesehen, bzw. eine Kombination solcher Federn so angeordnet ist, daß diese Feder bzw. jede einzelne Feder der Kombination auf den Spulenträger eine Kraft in einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung des Spulenträgers ausübt. Es ist erwünscht, daß mehr als eine Feder angebracht ist und daß die Resultierende der von diesen Federn ausgeübten Kräfte in dieser Ebene etwa den Wert Null hat.This result is obtained according to the invention in that at least one under Druckvorspanriung standing spring provided, or a combination of such springs is arranged so that this spring or each individual spring of the combination on the coil carrier a force in one Exercises plane perpendicular to the direction of movement of the bobbin. It is desirable that more than one Spring is attached and that the resultant of the forces exerted by these springs in this Level is approximately zero.

Die besten Ergebnisse werden erreicht werden, wenn man, wie oben erwähnt, eine große sich bewegende Masse und schwache Aufhängefedern wählt und in Kombination damit zwei oder mehrThe best results will be obtained when, as mentioned above, one is doing a great move Choose mass and weak suspension springs, and in combination with it two or more

so Druckfedern gemäß der Erfindung verwendet.so used compression springs according to the invention.

Diese Geräte werden, jedoch oftmals recht rauh behandelt, wobei häufig die Aufhängefedern beschädigt werden oder gar brechen,.These devices, however, are often treated very harshly, with the suspension springs often being damaged become or even break.

Um solche Beschädigungen zu verhindern, können gemäß der Erfindung zur Absorption nicht axialer Stöße eine oder mehrere Stift-Loch-Führungen zwischen dem Spulenträger und einem festen Teil vorgesehen sein, wobei die Führungsteile so viel Spiel haben, daß sie die axiale Beweglichkeit des Spulenträgers nicht beeinträchtigen. Es ist von einem Schwingungsmesser mit einem in einer Spule axial beweglichen Magnet bereits bekannt, diesen Magneten in einer Hülse axial zu führen. Infolge des großen Führungsdurchmessers und damit der erhöhten Reibung ist hier aber die Empfindlichkeit erheblich geringer.In order to prevent such damage, according to the invention can not be used for absorption axial thrusts one or more pin-hole guides between the coil carrier and a fixed part be provided, the guide parts have so much play that they axial mobility of the bobbin. It's from a vibrometer with an in a coil axially movable magnet already known to axially position this magnet in a sleeve to lead. Due to the large guide diameter and thus the increased friction, this is the case here Significantly lower sensitivity.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to a schematic drawing of an exemplary embodiment.

Die Figur zeigt einen Längsschnitt eines Seismometers zum Messen von niederfrequenten Schwingungen, bei dem in einer Ebene senkrecht zu der axialen Bewegungsrichtung des Spulenträgers wirkende Druckfedern und Mittel zum Absorbieren der auf die Aufhängefedern wirkenden nicht axialen Stoße vorgesehen sind.The figure shows a longitudinal section of a seismometer for measuring low-frequency vibrations, in which acting in a plane perpendicular to the axial direction of movement of the coil support Compression springs and means for absorbing the non-axial acting on the suspension springs Bumps are provided.

Bei dem dargestellten Seismometer ist eine Spule ι an einem Spulenträger 2 befestigt, der mittels dünner Aufhängefedern, 3 und 4 aufgehängt und in axialer Richtung der Spule beweglich ist. Die Spule kann sich in dem hochmagnetischen Feld in einem Ringschlitz 5 eines Ringmagneten 6, 7 frei bewegen. Die Aufhängefederii 3 und 4 sind an ihren Enden bei 9 und 11 eingespannt.In the seismometer shown, a coil ι is attached to a coil carrier 2, the is suspended by means of thin suspension springs 3 and 4 and is movable in the axial direction of the coil. The coil can free itself in the highly magnetic field in a ring slot 5 of a ring magnet 6, 7 move. The suspension springs 3 and 4 are on their ends at 9 and 11 clamped.

Ein Teil 2_ß des Spulenträgers ist bei 12 mit einer schräg liegenden Zugfeder 13 verbunden, die bei 14 aufgehängt ist. Die Anordnung und die Abmessungen sind hierbei so getroffen, daß die an der Spule 1 und dem Spulenträger 2 mit den Massen 2_ß und 2j,A part 2 _{ß of} the coil former is connected at 12 to an inclined tension spring 13 which is suspended at 14. The arrangement and the dimensions are made so that the on the coil 1 and the coil carrier 2 with the masses 2 _ß and 2j,

So wirkende Schwerkraft in den relevanten Stellungen der Spule und des Spulenträgers kompensiert wird.So acting gravity in the relevant positions of the coil and the coil carrier is compensated.

An Einstellschrauben 19, die in dem Magnet 6On adjusting screws 19, which are in the magnet 6

befestigt sind, stützen sich Druckfedern 20 mit ihren Enden 21 ab. Die anderen Enden 22 dieser Federn stützen sich an dem Spulenträger 2 ab. In dem Beispiel sind nur zwei Federn gezeichnet, jedoch ist es offensichtlich, daß auch jede andere Zahl angewendet werden könnte. Die von diesen Federn auf den Spulenträger 2 ausgeübten Kräfte kompensieren sich gegenseitig so lange, wie sich die Enden der Federn in einer Ebene senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Spulenträgers 2 befinden. Wenn jedoch der Spulenträger 2 in bezug auf die Befestigungspunkte der Federn ausgelenkt wird, wird die Druckkraft dieser Federn eine Kornponente in Richtung dieser Auslenkung haben, wodurch die Eigenschwingungsfrequenz des Spulenträgersystems herabgesetzt wird. Das gleiche Ergebnis wird erhalten, wenn eine oder mehrere, jedoch nicht alle Federn, durch Abstützelemente ersetzt werden, die in radialer Richtung starr sind, aber ermöglichen, daß sich der Spulenträger in axialer Richtung bewegen kann. Weiter ist es nicht notwendig, daß die Federn oder Stützelemente in der gleichen Ebene liegen; Voraussetzung ist nur, daß sie, wenn der Spulenträger sich im Gleichgewicht befindet, eine in bezug auf die axiale Bewegungsrichtung des Spulenträgers senkrechte Kraft ausüben. Die Resultierende aller auf den Spulenträger in radialer Richtung ausgeübten Kräfte soll den Wert Null haben, für diesen Zweck kann auch von den in radialer Richtung auftretenden Reaktionskräften der Aufhängefedern Gebrauch gemacht werden. Die einfachste Weise ist jedoch, die Anordnung so zu treffen, daß sich die von den Federn ausgeübten radialen Kräfte gegeneinander aufheben und die Federn in der gleichen, senkrecht zu der axialen Bewegungsrichtung des Spulenträgers stehenden Ebene liegen.are attached, compression springs 20 are supported at their ends 21. The other ends 22 of these Springs are supported on the coil carrier 2. In the example only two springs are drawn, however it is obvious that any other number could be used as well. The ones of these Forces exerted on the coil carrier 2 by springs compensate each other for as long as each other the ends of the springs are in a plane perpendicular to the direction of movement of the coil former 2. However, if the coil carrier 2 is deflected with respect to the attachment points of the springs is, the compressive force of these springs will have a component in the direction of this deflection, whereby the natural oscillation frequency of the coil support system is reduced. The same result is obtained if one or more, however not all springs are replaced by support elements that are rigid in the radial direction, but allow the bobbin to move in the axial direction. It is not further necessary that the springs or support elements lie in the same plane; The only requirement is that when the bobbin is in equilibrium, it is one with respect to the axial direction of movement exert vertical force on the coil former. The resultant of all exerted on the bobbin in the radial direction Forces should have the value zero for this purpose can also use the reaction forces of the suspension springs occurring in the radial direction be made. The simplest way, however, is to arrange them so that the cancel the radial forces exerted by the springs against each other and move the springs in the same, are perpendicular to the axial direction of movement of the coil support plane.

Es hat sich gezeigt, daß, wenn die Federn 20 eine sehr leichte Druckkraft ausüben, die Eigenfrequenz des Systems durch die in Querrichtung vorhandene Starrheit der Federn) 20 etwas erhöht ist, daß aber bei weiterer Erhöhung der Druckkraft die Eigenfrequenz beträchtlich unter die niederste Eigenfrequenz heruntersinkt, welche auftreten würde, wenn die Federn 20 fehlen. Nur wenn die Eigenfreqüenzen sehr niedrig liegen — das ist etwa in dem Bereich von zwei. Schwingungen je Sekunde — wird das Schwingungssystem labil. Die bis heute erreichte Verbesserung beträgt jedoch mehr als der Faktor V3 (von elf Schwingungen je Sekunde wurde die Eigenfrequenz auf drei bis vier Schwingungen je Sekunde erniedrigt), und es ist zu erwarten, daß durch die Anwendung des Erfrndungsgedankens noch weitere Verbesserungen erhalten werden können.It has been found that when the springs 20 exert a very slight compressive force, the natural frequency is the same of the system due to the transverse rigidity of the springs) 20 is somewhat increased, but that if the compressive force is increased further, the natural frequency is considerably below the lowest natural frequency which would occur if the springs 20 were absent. Only if the natural frequencies very low - that's about two. Vibrations per second - the oscillation system becomes unstable. However, the improvement achieved to date is more than the factor V3 (the natural frequency was reduced from eleven vibrations per second to three to four Vibrations per second decreased), and it is to be expected that through the application of the concept of invention still further improvements can be obtained.

Zum Absorbieren nicht axialer Stöße, welche die Aufhängefedern 3 und 4 in schädlicher Weise belasten können,, trägt der Teil 2_fl einen Stift 15, der mit Spiel in eine starre Führung 16 paßt. Teil 2₆ ist mit Löchern versehen, in welche feste Stifte 17 und 18 mit Spiel passen.Not for absorbing axial shock, which can charge in a deleterious manner the suspension springs 3 and 4 ,, wearing part 2 _fl a pin 15 which fits with play into a rigid guide sixteenth Part 2 ₆ is provided with holes in which fixed pins 17 and 18 fit with play.

Wenn auf den Spulenträger 2, 2_a, 2₆ ein schräger Stoß ausgeübt wird, treten diese Teile 15, 16 oder 17, 18 in Wirkung. Jede merkliche QuerbewegungIf an oblique impact is applied to the bobbin 2, 2 _a, 2 _6, these members 15, 16 or 17, 18 in effect occurred. Any noticeable lateral movement

des Spulenträgers 2 ist dadurch verhindert, so daß jede schädliche Belastung der Aufhängefedern 3 und 4 vermieden wird.of the bobbin 2 is prevented, so that any harmful loading of the suspension springs 3 and 4 is avoided.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Device for measuring vibrations, in particular floor vibrations, by means of a coil that can only move in an axial direction in a magnetic field and is suspended from one or more springs, characterized in that at least a spring (20) under compression or a combination of such springs see above is arranged that this spring or each individual spring of the combination on the coil carrier (2) exerts a force in a plane perpendicular to the direction of movement of the coil former.

2. Device according to claim 1, characterized in that that more than one spring (20) is provided and that the radial component of the resultant of that exerted by the springs (20) Forces is approximately zero.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the springs (20) in a plane perpendicular to the axial direction of movement of the coil support (2).

4. Apparatus according to claim 1 with members for the absorption of on the suspension spring or -federn acting non-axial thrusting, characterized in that these links consist of one or more pin-hole guides (15, 16, 17, 18) between the coil carrier (2) and a fixed part exist, the guide parts have so much play that the axial mobility of the coil carrier is not affected by it, but the coil itself cannot move in other directions.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that that the coil carrier protrudes in the axial direction at both ends from the magnet (6, 7) and that one at both ends or more pin-and-hole guides are provided.

Considered publications:
U.S. Patent Nos. 2,390,328, 2,557,080.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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