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Registriereinrichtung für elektrische Spannungen oder für nichtelektrische,
durch elektrische Spannungen dargestellte Meßgrößen
Die Erfindung betrifft Registriereinrichtungen
für elektrische Spannungen oder für nichtelektlische, durch elektrische Spannungen
dargestellte Meßgrößen. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist gekennzeichnet durch
ein ein Intervall der Meßgrößenanspannung schrittweise oder kontinuierlich von dem
einen Extremwert des Intervalls bis zu dem anderen periodisch abgreifendes, z. B.
aus einem Potentiometerkontakt bestehendes Tastorgan und durch ein einen vorgegebenen
Betrag der abgegriffenen Spannung als Schaltspannung verwendendes Schaltoigan, welches
die im Zeitpunkt des Schaltens vorhandene Stellung des Tastorgans als Ordinate in
einem Koordinatensystem markiert. Als Schaltorgan kann ein Relais, insbesondere
ein elektronisches Relais, dienen, an dessen Eingangsklemmen die abgegriffene Spannung
liegt und das die Markierung bewirkt, wenn die Klemmenspannung den vorgegebenen
Wert der Schaltspannung erreicht hat.
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Die Registriereinrichtung nach der Erfindung ermöglicht es nicht
nur, elektrische Spannungen und
andere Meßgrößen, die sich durch
eine elektrische Spannung darstellen lassen, ohne die sonst dafür üblichen, empfindlichen
Meßinstrumente anzuzeigen und zu registrieren; sie ergibt auch in besonders einfacher
und robuster Ausführung einen Mehrfachschreiber für praktisch eine beliebige Anzahl
von Meßstellen. Sie ist deshalb besonders für die zerstörungsfreie Prüfung von Werkstoffen,
insbesondere an Flugzeugen, geeignet, bei welcher der Prüfling in mechanische Schwingungen
versetzt wird.
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Es ist bereits bekannt, die einer Meßgröße zugeordnete Stellung des
Zeigers eines Meßinstrumentes, z. B. die Lage eines Lichtzeigers, periodisch durch
eine Einrichtung abzutasten, die bei Übereinstimmung der Lage von Zeigerstellung
und Tastorgan wirksam wird, und dadurch die Zeigerstellung als Ordinate in einem
Diagramm markiert. Diese bekannte Einrichtung stellt daher lediglich eine Registriereinrichtung
für die einem bereits in bekannter Weise ermittelten Meßwert zugeordnete Stellung
des Zeigers des Meßinstrumentes für die Größe dar, während die Abtastvorrichtung
der erfindungsgemäßen Einrichtung bezweckt, überhaupt erst einen solchen Meßwert
zu schaffen.
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Die Erfindung und ihre weiteren, in den Ansprüchen gekennzeichneten
Verbesserungen sind im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele schematisch darstellenden
Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen stellt dar Fig. I schematisch in Seitenansicht
eine Vielfach-Aufzeichnungsvorrichtung für Schwingeigenschaften von Konstruktionen,
Fig. 2 die Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 1 in Vorderansicht, Fig. 3 einen Teil
der Fig. I in vergrößertem - Maßstab, Fig. 4 schematisch eine Aufzeichnung, die
mittels der Einrichtungen nach Fig. I bis 3 erhalten ist, Fig. 5 schematisch einen
weiteren Einzelteil der Erfindung.
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In der Fig. I stellen die Spulen III bis II6 die Übertrager für die
Meßgrößen, die bestimmt werden sollen, dar. Soll z. B. ein Flugzeug auf seine Schwingungseigenschaften
untersucht werden, sp bestehen die Spulen 111 bis II6 aus Gebersystemen ähnlich
denen, die für die Aufzeichnung bzw. Wiedergabe von Schall benutzt werden. Die Geber
sind dauernd an den Flugzeugteilen angebracht, und zwar an lebenswichtigen Stellen,
d. h. an Stellen, wo dauernd Schwingungen auftreten. Alle zu prüfenden Stellen sind
in gleicher Weise ausgerüstet.
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Eine gemeinsame Leitung 30 ist mit einem Pol eines jeden Gebers verbunden
und außerdem mit der Schaltleiste 7I. Der andere Pol der Geber ist mit anderen Kontakten
der Schaltleiste verbunden. Das Glied 7I ist ebenfalls- dauernd im Flugzeug montiert,
z. B. auf dem Instrumentenbrett. Der Flugzeugmotor 45, der den Vibrationsgenerator
darstellt, oder ein vom Motor angetriebener Teil ist mit einem mechanischen Kupplungsglied
73 versehen, von dem die gleiche Geschwindigkeit des Motors abgenommen werden kann.
Dieses Glied ist auch fest einmontiert.
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Alle anderen in Fig. 1 dargestellten Teile bilden einen vorzugsweise
tragbaren Prüfsatz. Dieser Satz enthält eine potentiometrische Einrichtung 120,
eine Schreibeinrichtung 40, einen Verstärker 50 und ein Relais 60. Die Konstruktion
dieser Einzelteile ist anschaulicher in Fig. 3 dargestellt, die nur die Schaltung
eines Sektors des Potentiometers wiedergibt.
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Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, enthält jede Widerstandseinheit eine
Kontaktbank von beispielsweise 21 Kontakten, die nacheinander durch das bewegliche
Glied I27 überlaufen werden. In der Fig. 3 sind diese Kontakte von o bis 20 numeriert.
Sie sind verbunden mit den Endpunkten und den Zwischenpunkten des Widerstandes,
wodurch der Gesamtwiderstand in einzelne Widerstandsabschnitte aufgeteilt wird.
Die Endkontakte 20 der sechs vorgesehenen Potentiometersektoren 121 bis 126 sind
über Reihenwiderstände I3I bis I36 mit einer gemeinsamen Leitung verbunden, die
wiederum über Leitung 3I mit einem Pol eines Vielfachschaltgliedes 72 verbunden
ist, das auf die Leiste 7I gesteckt werden kann. Die Endkontakte o der Potentiometereinheiten
121 bis I26 sind mit den sechs anderen Polen des Kupplungsgliedes 72 verbunden,
so daß - wenn die Glieder 7I und 72 verbunden sind - die Leitungen 30 und 3I miteinander
verbunden sind, und jeder der Geberpole III bis II6 der Widerstände I3I bis I36
ist mit einem der Potentiometereinheiten I2I bis 126 verbunden.
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Die Leitungen 3I und 32 sind außerdem mit einem Eingangspol des Verstärkers
verbunden, während der bewegliche Kontakt I27 mit dem anderen Pol verbunden ist.
Auf diese Weise wird der Verstärker in Übereinstimmung mit der durch das bewegliche
Glied I27 gelieferten Potentiometerspannung gesteuert.
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Der Ausgangskreis des Verstärkers 50 führt zu einem Relais 60 zur
Steuerung der Aufzeichnungseinrichtung 40. Dieser Schreiber enthält eine rotierende
Trommel 41, die ein Schreibblatt trägt, und einen Schreibstift 42, der auf einem
Gewinde 43 läuft. Auf diese Weise kann der Schreibstift längs der Schreibtrommel
bewegt werden, läuft also mit geringem Abstand über dem Schreibpapier.
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Der Relaisstromkreis enthält eine Spannungsquelle 63 und einen Widerstand
64 und ist mit dem Schreibstift 42 und der Schreibtrommel verbunden. Im vorliegenden
Falle soll elektrolytisches Schreibpapier benutzt werden, so daß, wenn das Relais
den Steuerstromkreis schließt, ein Punkt durch den Schreibstift auf dem Schreibpapier
erzeugt wird infolge des Stromübergangs vom Schreibstift durch das elektrolytische
Papier zur Metalltrommel 41. Die Welle der Schreibtrommel 41 ist mit der Welle des
beweglichen Gliedes 127 verbunden, so daß beide Wellen im Synchronismus laufen.
Das bewegliche Kontaktglied 127 und die Schreibtrommel werden auf irgendeine Weise
angetrieben, z. B. durch einen Elektromotor (nicht dargestellt) von konstanter Tourenzahl.
Die Antriebswelle 43 des Schreibstiftes 42 ist mit einem Vibrationsgenerator verbunden,
der dazu dient, das zu prüfende Objekt mechanischen Vibrationen zu unterwerfen.
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Beim Prüfen eines Flugzeuges besteht dieser Generator vorzugsweise
aus dem Flugzeugmotor und Propeller, so daß kein zusätzlicher Motor erforderlich
ist. In-
folgedessen wird, wie Fig. I und 2 zeigen, die Welle 43
durch einen Tachometerantrieb 47 mit dem Flugzeugmotor verbunden. Die Verbindung
wird aufrechterhalten durch eine bewegliche Welle 44, die in einem Kupplungsglied
73, 74 endet.
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Im Betrieb arbeitet die Kontakteinrichtung 120 wie folgt: Wenn der
bewegliche Kontakt I27, der in der gezeigten Pfeilrichtung umläuft, auf den ersten
Kontakt 20 der Kontaktbank, beispielsweise der Bank I24 trifft, ist die Spannung,
die dem Eingangsstromkreis des Verstärkers 50 zugeführt wird, ein Minimum, da ihre
Größe abhängt von dem Widerstandswert des Widerstandes 134. Infolgedessen fällt
in dieser Stellung das bewegliche Kontaktrelais 60 ab, und der Steuerstromkreis
für die Schreibeinrichtung ist offen. Es wird also keine Aufzeichnung durch den
Schreibstift 42 auf dem Papier durchgeführt. Wenn das bewegliche Glied I27 weiterläuft,
wächst der Spannungsabfall zwischen Leitung 32 und dem beweglichen Kontakt. Solange,
wie dieser Spannungsabfall unter dem Minimum bleibt, das notwendig ist, damit der
Verstärker 50 das Relais 60 zum Ansprechen bringt, erfolgt keine Aufzeichnung durch
den Schreiber40. Sobald aber der bewegliche Kontakt I27 eine Stellung erreicht,
in der der Spannungsabfall von der Kontaktbank her dieses Minimum über schreitet,
wird das Relais 60 erregt und der Schreibstromkreis geschlossen, so daß durch den
Schreibstift eine Markierung auf dem Papier erfolgt. Die Schreibeinrichtung bleibt
so lange tätig, bis der bewegliche Kontakt I27 den Endpunkt o der Kontaktbank 124
erreicht hat. Wenn jetzt der bewegliche Kontakt übergeht auf den ersten Kontakt
20 der nächsten Kontaktbank 125, ist die Eingangsspannung des Verstärkers zunächst
wieder so niedrig, daß das Relais abfällt und den Schreibstromkreis unterblicht.
Sobald in der nächsten Kontaktbank 125 der Spannungsabfall, der zum Verstärker gelangt,
das Minimum der Eingangsspannung, das nötig ist, um das Relais 60 zum Ansprechen
zu bringen, übertrifft, wird die Schreibvorrichtung erneut in Tätigkeit gesetzt
und führt eine andere Markierung durch, deren Länge wiederum von der Länge des Weges
abhängt, den der bewegliche Kontakt ausführt, bis er den Endkontakt der dritten
Kontaktbank I26 erreicht. In dieser Weise werden die sechs Kontaktbänke nacheinander
über laufen, und auf dem Schreibpapier werden sechs Markierungen hervorgerufen,
die den Schwingungsamplitau den des Prfiflings entsprechen, und zwar an den sechs
Punkten, an denen die Geberspulen angebracht sind. Sollten an keiner der Geberspulen
beachtenswerte Vibrationen existieren, so wird keine Registrierung durchgeführt,
da dann die dem Verstärker zugeführte Spannung unter dem Minimum liegt.
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Will man nun ein Flugzeug in dieser Weise prüfen, so wird der tragbare
Registriersatz an Bord genommen und über die Glieder 7I bis 73 angeschaltet. Danach
ist der Apparat arbeitsfähig. Nun wird der Prüfling Schwingungen ausgesetzt. Das
kann am Boden geschehen oder besser bei einem Versuchsflug, wobei der Antriebsmotor
des Flugzeuges als Vibrationsgenerator dient. In einem Versuchsflug wird das Flugzeug
auf einer geraden oder einer sonstwie fixierten Strecke geflogen bei konstanter
Höhe und unter verhältnismäßig stabilen Bedingungen von Luft und Wind. Während der
vorgeschriebene Versuchskurs aufrechterhalten wird, wird die Motorgeschwindigkeit
vergrößert von einem minimalen zu einem maximalen Wert in der gegebenen Zeit, z.
B. für 5 Minuten. Während dieser Beschleunigungsperiode ist die Prüfvorrichtung
eingeschaltet und zeichnet einen Satz von Schwingungsdiagrammen auf, welche die
Schwingungsamplitude in Abhängigkeit der Vibrationsfrequenz aufzeichnet, d. h. in
Abhängigkeit der Anzahl der Motorumdrehungen pro Minute.
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Der so erhaltene Satz von Schwingdiagrammen ist charakteristisch
für den Zustand der Flugzeugkonstruktion während der Prüfperiode. Nach dem Fluge
wird das Diagramm mit einem Standarddiagramm verglichen, wenn dies der erste Flug
eines neuen Flugzeuges war, oder mit Diagrammen, die in vorhergehenden Versuchsflügen
desselben Flugzeuges geschrieben wurden. Wenn die Diagramme keine wesentliche Änderung
mit dem Vergleichs diagramm aufweisen, so zeigt die Aufzeichnung an, daß die mechanischen
Eigenschaften der Konstruktion zufriedenstellend sind und keine wesentliche Verschlechterung
erfahren haben. Sollte eine bemerkenswerte Änderung, insbesondere in bezug auf die
Dämpfung, vorliegen, so dürfte eine Untersuchung die Ursache dieser Verschlechterung
offenbaren, so daß sie lokalisiert und behoben werden kann. Ein wiederholter Versuchsflug
kann dann zeigen, ob das Flugzeug in Ordnung ist.
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Fig. 4 stellt schematisch zwei Diagramme dar, die in solchen Versuchsflügen
aufgenommen worden sind.
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Die Abszisse jedes Diagramms zeigt die Schwingfrequenz an, und die
Ordinate gibt die Schwingamplitude wieder. Das Diagramm A ist von einem der Geber
abgeleitet und das Diagramm B von einem anderen Geber, wobei die beiden Geber an
verschiedenen Stellen der zu prüfenden Konstruktion angebracht sind. Die Flächen
unter den Kurven eines ersten Versuchsfluges sind mit vollen Linien schraffiert.
Die entsprechenden Diagramme, welche bei einem zweiten Versuchsflug erzielt wurden,
sind eingezeichnet und mit unterbrochenen Linien schraffiert.
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Es ist ersichtlich, z. B. in Diagramm A, daß der zweite Versuchsflug
größere Schwingamplituden ergab bei den Frequenzen a und b. Damit ist ein Fehler
angezeigt, z. B. daß das Material gebrochen ist oder daß sich eine Verbindung gelöst
hat oder daß ein beliebiger Teil schadhaft geworden ist. Da der Ort, an dem sich
der entsprechende Geber befindet, bekannt ist, kann die Schadenstelle bestimmt werden.
Der Vergleich mit dem anderen Diagramm zeigt, ob die Vergrößerung bei den Frequenzen
a und b auch an anderen Stellen eintritt und somit eine allgemeine Ursache hat oder
ob sie begrenzt ist auf den bestimmten Ort des einen Gebers und somit lokale Bedeutung
hat. Die Breite der Vibrationsmaxima in jedem Diagramm zeigt die Größe der Dämpfung
an. Änderungen in der Dämpfung sind auch bezeichnend für Änderungen der mechanischen
Eigenschaften der Konstruktion und ihres Materials. Im Diagramm B der Fig. 4 zeigt
z. B. der zweite Versuchsflug, daß eine neue Vibration bei der Frequenz c aufgekommen
ist. Das ist auch bezeichnend
für irgendeinen Schaden, der behoben
werden muß, damit das Flugzeug wieder in den erforderlichen Zustand gebracht wird.
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Um die beschriebenen Resultate zu erzielen, ist wie folgt zu verfahren:
Während es sich bei dem beschriebenen Beispiel darum handelt, die Vibrationsamplitude
zu beschreiben, erreicht die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung auch die Bestimmung
der Vibrationsgeschwindigkeit und der Vibrationsbeschleunigung. Irgendeine Art von
Gebern, die gebraucht werden für elektroakustische Aufzeichnungen oder Wiedergabe,
kann angewendet werden, z. B. Quarz- oder Rochellesalzgeber, elektromagnetische
oder elektrostatische Geber. Im Hinblick auf Flugzeuge sind die Rochellesalzgeber
weniger empfehlenswert, weil sie gegen hohe Temperaturen, wie sie infolge der Sonnenbestrahlung
auftreten können, empfindlich sind. Ferner ist es schwierig, solche Geber genügend
einheitlich in bezug auf ihre Empfindlichkeit zu machen und ihre Eigenschaften für
genügende Zeit konstant zu halten. Wenn jedoch Geber mit permanentem Magneten und
beweglichen Spulen verwandt werden, ist es leicht, eine gleichbleibende Empfindlichkeit
für alle Geber zu erreichen, die in einem Vielfachschreiber angeordnet sind. Wenn
die Geberspannung gering ist, wird sie verstärkt, bevor sie auf die Relais- bzw.
auf die Schreibvorrichtung gegeben wird.
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In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß jeder
individuelle Potentiometerwiderstand in 20 Kontaktschritte (Fig. 3) aufgeteilt ist.
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Diese Anzahl von Schritten genügt, um für die meisten Meßzwecke die
erforderliche Genauigkeit zu erhalten und damit auch für die Prüfung von Flugzeugen.
Es ist jedoch auch möglich, eine geringere oder größere Anzahl von Widerstandsstufen
vorzusehen in Abhängigkeit der besonderen Meßverhältnisse. So sind z. B. Potentiometer
mit 100 und 200 Widerstandsstufen ohne Schwierigkeiten anwendbar. Die Spannung,
welche von jedem Geber zu dem zu ihm gehörenden Widerstand gegeben wird, fängt an
mit einem bestimmten Wert an einem Endpunkt der Kontaktbank und wächst schrittweise
bis zum anderen Ende. Die Widerstandsstufen der Widerstandseinheit werden zweckmäßig
so dimensioniert, daß die Stellung des beweglichen Kontaktes, wenn genügend Spannung
vorliegt, um die Aufzeichnung durchzuführen, innerhalb der Widerstandsgrenzen des
Potentiometers in linearem Verhältnis zur Spannungsamplitude steht, die von dem
Geber geliefert ist.
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Dieses gewünschte Verhältnis zwischen der Vibrationsamplitude und
Spannung zu der aufzuzeichnenden Amplitude im Diagramm kann nicht erreicht werden,
wenn die Potentiometerschritte von gleicher Widerstandsgröße sind. Deshalb sind
die Widerstandsstufen so dimensioniert, daß ihr Widerstand hyperbolischer Funktion
anwächst, wenn eine lineare Amplitudenskala gewünscht wird. In diesem Falle kann
der Widerstand der einzelnen Stufen auf folgende Weise bestimmt werden: Wenn R bis
max der Gesamtwiderstand der einzelnen Potentiometereinheit ist und n die Anzahl
der Widerstandsstufen in der Folge innerhalb der Einheit, so muß die folgende Bedingung
erfüllt werden durch so mud die iolgende Bedingung errunt werden die Widerstandsgröße
des Widerstandsschrittes Rmax Rn = .
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Der minimale Widerstand Rmin der Einheit, das ist also der effektive
Widerstand, wenn der bewegliche Kontakt die erste Kontaktstellung erreicht hat,
ist Rmax Rmin = 20 Das folgende Zahlenbeispiel wird die angegebenen Formeln erläutern:
Möge die maximale Spannung (EMK), die durch einen Geber erzielt wird, für die maximale
Vibration innerhalb des Bereiches des Schreibers I000 Millivolt betragen und die
minimale Spannung (EMK), die nötig ist, um die Aufzeichnung in Gang zu setzen, ein
Zwanzigstel davon, d. h. also 50 Millivolt betragen und der Gesamtwiderstand jeder
Potentiometereinheit 10 000 Ohm. Unter diesen Bedingungen sind die Widerstandsgrößen
der individuellen 20 Widerstandsstufen wie in der folgenden Tabelle aufgezeichnet:
Schritt Nr. n = Widerstand in Ohm 20. 500 19. ..... 526 I8 . 555 17 588 I6 . .....
..... 625 I5 zu ....... 667 I4 714 13 ... .......... 769 12 833 in 909 10. ......
1000 9. 1 III 8. 1 250 7 1429 6. 1 667 5 2 2000 4 2 500 3 3 333 2 5 ooo 1 . . I0
000 0. I0 000 Es ist zu ersehen, daß ein hyperbolischer Anstieg der Potentiometereinheiten
gewählt ist, zum Zwecke, eine proportionale Abhängigkeit zu bekommen, aber irgendeine
andere gewünschte Skalengesetzmäßigkeit erzielt werden kann durch entsprechende
graduelle Bemessung der Widerstandsstufen. So könnte z. B. eine logarithmische Amplitudenskala
manchmal zweckmäßig sein.
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Die Widerstände, die zu der potentiometrischen Kontakteinrichtung
gehören, haben vorzugsweise ohmschen Charakter, obgleich induktive Potentiometer
auch anwendbar sind. Der Verstärker und das Relais sind so bemessen, daß mit 50
Millivolt am Eingang des Verstärkers die volle Spannung auf das Schreibpapier gegeben
und somit die Aufzeichnung durchgeführt wird. Bei I000 Millivolt im Geber erhält
man
50 Millivolt am Verstärker, wenn der bewegliche Kontakt den Kontaktschritt 20 erreicht
und damit das Potential vom ersten Widerstand (I34 in Fig; 3) von So Ohm erfaßt.
So lange, wie der bewegliche Kontakt über die anderen 20 Kontakte läuft, wächst
die - Eingangsspannung für den Verstärker bis zur maximalen Spannung, so daß die
Aufzeichnungsvorrichtung erregt bleibt und eine Aufzeichnung durchführt, die der
maximalen Vibrationsamplitude entspricht.
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Wenn nun die EMK in dem Geber nur 300 Millivolt beträgt, so wird
der bewegliche Kontakt die erforderlichen 50 Millivolt am sechsten Kontaktschritt
finden, auf welchem der Widerstand I667 Ohm beträgt, d. h. ein Sechstel des Gesamtwiderstandes
von 10 000 Ohm.
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Infolgedessen wird eine Kurve nur während der Zeit geschrieben, in
der der bewegliche Kontakt von Kontakt 6 auf Kontakt o geht. Infolgedessen entspricht
die Kurve, welche die Amplitude der Vibration darstellt, jetzt nur sechs Widerstandsintervallen,
also für sechs Zeiten der Relaisempfindlichkeit.
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Wenn nur 100 Millivolt von dem Geber geliefert werden, so erscheinen
die notwendigen 50 Millivolt zum Einleiten des Startes des Schreibers am Kontakt
2 und die aufgezeichnete Kurve auf dem Papier entsprechend kürzer.
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Diese Ausführungen zeigen, daß der erfindungsgemäße Schreiber ein
neues Schreibprinzip verfolgt, in welchem die Amplitudengeschwindigkeit oder Beschleunigung
der Vibration oder irgendeine elektrische Spannung umgewandelt wird in eine Länge
der aufgezeichneten Kurve, die anfängt mit der Null-Amplitude. Eine gegebene Minimalspannung
ist für den Anlauf des Schreibvorganges vorgesehen, und alle höheren Werte, die
gemessen und aufgezeichnet werden, stellen ein Vielfaches des gegebenen Minimums
dar.
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Der Verstärker möge eine Gleich- oder Wechsel-Ausgangsspannung liefern.
Bei einer Eingangsspannung, die höher liegt als das angegebene Minimum, sollte der
Verstärkungsfaktor des Verstärkers größer werden, obwohl dies jedoch nicht unbedingt
erforderlich ist.
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Vor der Prüfung werden Verstärker und Relais entsprechend abgestimmt.
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Das Relais kann entweder elektromagnetisch oder elektronisch arbeiten.
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Die Schreibvorrichtung kann elektrolytisch arbeiten, wie oben beschrieben,
oder kann auf irgendeine andere bekannte Art betrieben werden.
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So kann z. B. ein Kondensatorentladungsstromkreis, der durch das
Relais gesteuert wird, Anwendung finden, um den Schreibstift zu veranlassen, eine
Punktmarkierung durchzuführen. Ebenfalls können bekannte Schreiber verwendet werden
oder Schreiber, die mit aufgerolltem Schreibpapier arbeiten.
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Während bisher das neue Gerät in der Anwendung auf die Prüfung von
Flugzeugen beschrieben ist, so kann es natürlich ebensogut anderen Prüf- bzw. Registrierzwecken
dienen. So kann z. B., wenn es wünschenswert ist, so verfahren werden, daß das Schreibgerät
dauernd in der Konstruktion, die zu prüfen ist, eingebaut bleibt, so daß die beschriebenen
Kupplungseinrichtungen 7I, 72 und 73, 74 nicht erforderlich sind.
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Außer Flugzeugen können z. B. Brücken und Gebäudekonstruktionen in
der gleichen Weise geprüft werden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist weiterhin vorteilhaft in all den
Fällen, in welchen eine dauernde Aufzeichnung von Vibrationseigenschaften erwünscht
ist. Das ist z. B. der Fall bei schnell fahrenden Schiffen, wie Torpedoboote und
Schnellboote. Die außerordentlichen Vibrationen, die in diesem Falle durch Hochleistungsmotoren
abgegeben werden oder durch das Abschießen von Kanonen, machen es erforderlich,
solche Schiffe häufig daraufhin zu prüfen, ob sie noch in gutem Zustand sind. Die
Erfindung läßt es zu, daß solche Prüfungen in sehr kurzen Prüfzeiten und mit sehr
wenig Aufwand durchführbar sind, so daß diese Prüfungen häufiger durchgeführt werden
können als bisher üblich.
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Eine andere Anwendungsmöglichkeit auf dem Gebiet der Materialprüfung
ist für kleine Prüfobjekte gegeben, wie z. B. Propeller und Maschineneinzelteile.
Hier kann die Erfindung das eingangs erwähnte und bisher übliche Eisenpulververfahren
ersetzen. In diesem Falle genügt ein Geber, so daß dann die Kontakteinrichtung nur
eine einzige Widerstandseinheit und Kontaktbank aufzuweisen braucht. Dann verläuft
erklärlicherweise der Prüfvorgang in sehr kurzer Zeit, z. B. einer Minute und weniger,
vorausgesetzt, daß der Propeller selbst während dieser kurzen Zeit eine Erhöhung
der Vibrationsfrequenzen zuläßt. Ein Schleifdrahtpotentiometer mit 20 Unterteilungen,
wie bereits beschrieben, kann schneller arbeiten, als für solche Versuche nötig
ist. Der Zeitverlust, der durch das elektrolytische Papier und das elektronische
Relais gegeben ist, liegt unter einem Zehntel einer Millisekunde. Potentiometereinrichtungen
der beschriebenen Art können mehrere 100 bis 800 Kontakte ohne Schwierigkeiten überlaufen.
Nimmt man 50 Kontaktpotentiometer an, so können I6 Messungen in der Sekunde gemacht
werden, also eine in jeder sechzigsten Millisekunde. Damit ist der Erfindung ein
sehr weites Anwendungsgebiet gesichert sowohl in bezug auf das Erfassen der verschiedensten
Schwingungen als auch in der Anwendung auf höchste Geschwindigkeiten.
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Jedoch ist die Erfindung ebenso geeignet und vorteilhaft für Anwendungsgebiete,
bei denen es sich nicht um Schwingungen handelt. So arbeiten die beschriebenen Einrichtungen
in gleicher Weise, wenn die Spannung, die durch die Übertrager III bis II6 geliefert
wird, nicht durch Schwingungen erzeugt wird, sondern auf irgendeine andere Weise.
So kann das Gerät irgendwelche beliebigen Meßgrößen erfassen und insbesondere eine
Mehrzahl solcher Größen. Wesentlich ist nur, daß die Meßgrößen elektrisch sind bzw.
in elektrische Größen umgewandelt werden können.
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Das soll im folgenden Beispiel unter Zugrundelegung der Fig. 5 in
Verbindung mit Fig. I der Zeichnung beschrieben werden: Die Aufzeichnungsanordnung,
welche in der Fig. I dargestellt ist, kann z. B. dazu dienen, die Ausdehnung einer
Konstruktion durch Temperatureinflüsse zu erfassen. Das ist z. B. wesentlich in
solchen Betonkonstruktionen wie Dämme von wasserelektrischen Anlagen. In solch einem
Falle sind die Übertrager 111 bis II6 (Fig. I) nicht die Spulen von Vibrationsgebern,
sondern
sie sind angeschlossen an elektriscbe Ausdehnungsgeber, die in verschiedenen Stellen
desselben Dammes eingebettet sind. Die Spulen sind eingeschaltet in die Diagonale
eines Gleich- oder Wechselstrom-Brückenstrom-Kreises und zeigen Änderungen der Länge,
des Druckes oder Zuges durch eine entsprechende Spannungsänderung an. Der Schreibstift
42 wird dann, anstatt von einem Schwinggenerator angetrieben zu sein, an der Trommel
entlang bewegt in Abhängigkeit von der Temperatur oder irgendeines anderen gewünschten
Determinanten.
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So zeigt die Fig. 5 die Vorderansicht einer geeigneten Aufzeichnungseinrichtung,
die im Gegensatz zu der in der Fig. 2 gezeigten einen Schreibstift I42 aufweist
mit einer thermometrischen Einrichtung I45, einer Kapillaren I44 und einer Vorrichtung
I46, um Druckände-. rungen in der Meßdose I45 in Bewegungen des Schreibstiftes umzusetzen.
Als Ergebnis zeigt der Schreibstift Änderungen in der Ausdehnung oder Druckänderung
in Abhängigkeit der Temperatur an. Wenn die Temperaturänderungen sehr langsam vor
sich gehen, z. B. mit einem Maximum und einem Minimum über 112 Jahr hinaus, genügt
es, eine Umdrehung der Trommel in der Stunde vorzusehen, so daß man z. B. 8760 Registrierpunkte
im Jahr für jedes Diagramm erhält, wobei selbsttätig der Speisestrom nur I Minute
pro Stunde einzuschalten braucht.
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Eine andere Art von Vielfachdiagrammen ist möglich durch Anwendung
nur eines Gebers und eines Potentiometers der sechs in der Fig. I dargestellten.
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Die einfache Registrierung reicht dann nur über einen Sektor, also
ein Sechstel des Trommelumfanges. Ein Frequenz-Amplituden-Diagramm wird in langen
Zwischenräumen, z. B. jede Stunde, aufgenommen, aber der entsprechende Winkel zwischen
der Trommel 40 und der Potentiometeranordnung I20 wird mechanisch geändert durch
ein Uhrwerk, so daß es in der Stunde 4" weiterläuft.
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In der Zeit zwischen der Aufnahme der Schwingfrequenzdiagramme wird
der Prüfling einer Beanspruchung ausgesetzt mit einer konstanten Frequenz, die jede
Stunde für I Minute ansprechen wird. Auf diese Weise erhält man 100 Diagramme auf
dem Schreibpapier in 100 Stunden, und jegliche Veränderung ist leicht daraus zu
ersehen. Die Zeit, während der eine Änderung eintritt, wird auch angezeigt, was
wiederum wichtig ist für die Ruhezeit. Man kann die Beziehung zwischen Trommel und
Potentiometer in einer logarithmischen Zeitskala festlegen, beispielsweise nach
10 Minuten, 100 Minuten, I000 Minuten und 10 000 Minuten, was manchmal beachtenswert
ist für Dauerprüfungen.