WO1989003709A1 - Process and device for measuring the tension of racket strings - Google Patents

Process and device for measuring the tension of racket strings Download PDF

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WO1989003709A1
WO1989003709A1 PCT/EP1988/000957 EP8800957W WO8903709A1 WO 1989003709 A1 WO1989003709 A1 WO 1989003709A1 EP 8800957 W EP8800957 W EP 8800957W WO 8903709 A1 WO8903709 A1 WO 8903709A1
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WO
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signal
membrane
frequency
racket
amplifier
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Application number
PCT/EP1988/000957
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Matjasic
Original Assignee
Klaus Matjasic
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/04—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands
    • G01L5/042—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring tension in flexible members, e.g. ropes, cables, wires, threads, belts or bands by measuring vibrational characteristics of the flexible member
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B51/00—Stringing tennis, badminton or like rackets; Strings therefor; Maintenance of racket strings
    • A63B51/005—Devices for measuring the tension of strings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S73/00—Measuring and testing
    • Y10S73/01—Vibration

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring the string tension of a racket according to the preamble of claim 1 and an apparatus for performing the method.
  • the string tension is determined indirectly by determining the natural frequency of the membrane of the racket formed by the strings. Since there is a known, clear relationship between this natural frequency and the string tension, the natural frequency can be converted into the string tension.
  • the membrane of the racket is mechanically or acoustically excited to force the natural frequency to be forced.
  • the amplitude of the membrane vibration is monitored with the help of a transducer attached to the membrane, e.g. a piezo crystal, and the excitation frequency is tuned to determine the resonance frequency and thus the natural frequency of the membrane.
  • the invention is based on the object of specifying a method and a device of the type mentioned at the outset by which a simple yet reliable measurement of the string tension is made possible with a reduced expenditure on equipment.
  • the solution to this problem according to the invention results from the independent patent claims.
  • the membrane of the racket is aperiodic, for example by a blow to the frame of the racket
  • Frequency meter required, in which the frequency measurement is preferably triggered by the measurement signal itself.
  • the entire measuring arrangement including the electronic frequency meter and the display device can therefore be combined with the measuring transducer for scanning the membrane vibration to form a compact, handy device which is attached as a whole to the membrane of the racket.
  • the weight of this measuring device can, if necessary, be adapted to the ball weight by means of suitable additional weights, so that the conditions in the string tension measurement can be compared with the conditions in real contact of the racket with the ball.
  • Show it: 1 shows a racket with a measuring device for measuring the string tension.
  • Fig. 2 is a circuit diagram of the measuring device
  • FIG. 3 shows a diagram of signals in the measuring device according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a circuit diagram of a measuring device according to a modified exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a diagram of signals in the measuring device according to FIG. 4;
  • FIG. 6 shows a circuit diagram of a measuring device according to a third exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 7 shows a circuit diagram of a measuring device according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the operation of the measuring device according to FIG. 7.
  • a measuring device 20 for measuring the tension of the strings is approximately in the form of clips 22 Attached to the middle of the membrane 16 and has a digital display unit 24 on the outer surface of its housing for displaying the string tension.
  • the housing of the measuring device 20 contains a not shown Battery as well as a mechanical / electrical transducer (also not shown) for sensing vibrations of the membrane 16.
  • the measuring device also contains an electronic circuit which determines the oscillation frequency on the basis of the signal of the transducer and converts it into the associated string tension. which is then displayed in a suitable force unit by the display device 24.
  • Measuring device 20 is attached to the racket 10 in the manner shown in FIG. 1. After the measuring device is switched on, a shock is exerted on the frame 12, preferably in the vicinity of the handle 14, approximately at point P, so that the membrane is excited to oscillate with its natural frequency, which is dependent on the string tension.
  • the transducer for scanning this vibration contains a piezoelectric element for converting the inertial forces arising as a result of the vibration into an electrical signal, and its structure corresponds approximately to a reversal of a known buzzer which converts an electrical signal into an acoustic signal.
  • a buzzer can be used directly as a transducer.
  • the oscillation frequency of the membrane is in the range of about 90 to 160 Hz.
  • the oscillation frequency is proportional to the root of the string tension, but can be approximated quite well by a linear function in the range given above. This enables a simple conversion of the measured frequency into the string tension to be displayed.
  • FIG. 2 A first exemplary embodiment of a circuit for measuring and converting the oscillation frequency is shown in FIG. 2.
  • Signal 1- of the transducer is used in an operation.
  • Amplifier 26 amplified with a high amplification factor and arrives as a digital signal 2. via an inverter 28 to a NAND gate 30.
  • the output signal 6 of the NAND gate 30 triggers two timing elements 32, 34 and also causes a counter 36 to be on one certain initial value (for example 73) is preset.
  • the holding time of the timer 34 is set to a value (for example 3 seconds) which corresponds approximately to the decay time of the membrane oscillation.
  • the output signal 4, this timing element reaches an additional input of the NAND gate 30 via an inverter 38 as signal 5 and prevents the timing elements 32, 34 and the counter 36 from being triggered again by the subsequent oscillations of the input signal 1.
  • the output signal 3, of the inverter 28 also reaches the counter input of the counter 36 via a further NAND gate 40 (as signal 8,) and an inverter 42 (as signal 9,).
  • the output signal 7, of the timer 32 reaches another one Input of the NAND gate 40.
  • the NAND gate 40 and the timer 32 form a gate control which defines the measuring time during which the pulses of the input signal are counted. The counter reading reached at the end of the measuring time is shown in the display device 24.
  • the display device 24 is, for example, a two-digit digital display, preferably an LCD display.
  • the string tension T is treated approximately as a linear function of the oscillation frequency f.
  • T (f) .a • f + b
  • the measuring time ie the holding time of the timer 32, is selected (for example 0.4 sec) so that the number of counting pulses arriving during this measuring time is equal to the product a • f.
  • the preset value of the counter 36 corresponds to the value 100 + b (b _ 0).
  • the counter reading T + 100 is thus reached at the end of the measurement.
  • the summand 100 is suppressed, so that the display value corresponds to the string tension T (in kp).
  • the signals 1 2 to 7 2 correspond to the signals 1 to 7 in FIGS. 2 and 3.
  • the signals 9 2 and 10 correspond to the signals 8 and 9.
  • the output signal 1 ⁇ of the timing element 32 reaches an oscillator 44, the output signal 8 of which is fed to the NAND gate 40.
  • the hold time of the timing element 32 is set here to a value which is between the duration of a half-wave and the duration of a full wave of this signal for the frequencies of the input signal 1 2 (lying in the range from 90 to 160 Hz).
  • the counter 36 thus counts the pulses of the oscillator 44 over exactly one half-wave of the input signal 1 2 and in this way measures the duration "of a half-period of the input signal in units of the period of the oscillator 44.
  • the adjustment to the string tension T takes place in this case by a suitable choice of the frequency of the oscillator 44.
  • the duration of an integer multiple of the period of the input signal can also be measured.
  • An example of a suitable circuit is shown in FIG. 6.
  • the output signal of the amplifier 26 first arrives at a frequency filter 46, through which interference signals are filtered out.
  • the filtered signal reaches a frequency divider 48 in which the frequency is divided, for example, in a ratio of 1:10.
  • the output signal of the frequency divider 48 which is fed to the NAND gate 30 and in parallel to it via an inverter 50 to the NAND gate 40, only changes when the first ten oscillations of the input signal have passed. If the timing elements 32 and 34 are triggered, the frequency divider is reset at the same time via an inverter 52.
  • a NAND gate 56 is opened via the NAND gate 50 and an inverter 54, so that the constantly generated signal of the oscillator 44 is passed on to the counter 36.
  • the timer 32 drops out, so that no further counting pulses can reach the counter 36.
  • the counter is preset to the initial value by the output signal of the timing element 34, and the counter signal is set to the ready-to-count state by the output signal of the inverter 38.
  • the embodiment according to FIG. 6 is characterized by a lower sensitivity to interference due to the effect of the filter 46. And due to the increased redundancy due to the longer measurement time.
  • Another advantage of this embodiment is that the first ten vibrations of the input signal are suppressed so that the measurement result is not falsified by bounce effects or distortions of the input signal during the excitation phase. In this way, a perfect ' measurement of the string tension is still possible even in the event of a violent impact on the frame of the racket, which results in superimposed vibrations of the frame and the like.
  • these problems can be avoided by exerting the vibration-stimulating impact on the racket in a position in the vicinity of the handle which is relatively far away from the measuring device 20 and / or by directly Kung the measuring device 20 or by plucking on the fabric.
  • a suitable device can also be used which clamps a string 18 of the covering and releases it abruptly under a certain tensile load.
  • an impact device with an elastically pretensioned impact hammer or the like can also be used, so that the excitation of the oscillation always takes place with the same strength.
  • a high input gain of the signal of the transducer has proven to be advantageous, since in this case the vibrations with a relatively weak amplitude can also be registered and evaluated at the end of the decay phase.
  • FIG. 7 shows a circuit for frequency measurement constructed from analog components.
  • the input signal supplied by the transducer is amplified in an amplifier 58 up to the limit voltage of the amplifier, so that the sinusoidal input signal nal is converted into a square wave signal.
  • This square wave signal is converted in a ramp integrator (60) into a triangular signal, the amplitude of which depends on the period of the square wave signal, as illustrated in FIG. 8.
  • the integrated signal is damped by a damping capacitor 62 so that initial interference peaks are suppressed. Because of the high input amplification, a relatively large number of triangular pulses are obtained despite the exponential decay of the membrane vibration, and the integrated signal can be highly damped.
  • a downstream matching amplifier 64 is used for impedance and signal height matching to an analog value memory 76, in which the output signal is stored.
  • a moving coil instrument 68 is used to display the output signal.
  • an analog / digital converter and a digital display or a row of light-emitting diodes can also be used.
  • the analog memory can be reset manually using a switch or automatically by a timer.

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Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR MESSUNG DER SAITENSPANNUNG EINES SAITENBESPANNTEN SCHLÄGERS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Saitenspannung eines Schlägers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein solches Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung werden in der Europäischen Patentanmeldung 0 141 976 be¬ schrieben. Bei diesem Verfahren wird die Saitenspannung indirekt bestimmt, indem die Eigenfrequenz der durch die Saiten gebildeten Membran des Schlägers bestimmt wird. Da zwischen dieser Eigenfrequenz und der Saitenspannung eine bekannte, eindeutige Beziehung besteht, läßt sich die Eigenfrequenz in die Saitenspannung umrechnen.
Zur Messung der Eigenfrequenz wird bei diesem herkömmli¬ chen Verfahren die Membran des Schlägers mechanisch oder akustisch zu einer erzwungenen Schwingung angeregt. Die Amplitude der Membranschwingung wird mit Hilfe eines an der Membran befestigten Meßwandlers, beispielsweise eines Piezokristalls, überwacht, und die Anregungsfrequenz wird durchgestimmt, um die Resonanzfrequenz und somit Eigen-- frequenz der Membran zu ermitteln.
Da bei diesem herkömmlichen Verfahren ein Anregungsmecha¬ nismus mit variabler Anregungsfrequenz benötigt wird, ist die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens relativ aufwendig und teuer.'
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzuge¬ ben, durch die eine einfache und dennoch zuverlässige Messung der Saitenspannung mit verringertem Geräteaufwand ermöglicht wird. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den unabhängigen Patentansprüchen.
Erfindungsgemäß wird die Membran des Schlägers aperiodisch, beispielsweise durch einen Schlag auf den Rahmen des
Schlägers, zu einer Schwingung angeregt, und anschließend wird die Frequenz der freien Membranschwingung anhand des den Schwingungsverlauf wiedergebenden Meßsignals bestimmt. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise eine zuverlässige und genaue Messung der Saitenspannung möglich ist, ob¬ gleich die Frequenzmessung nur während der relativ kurzen Abklingzeit der Membranschwingung durchgeführt werden kann.
Zur Messung der Saitenspannung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird lediglich ein einfacher elektronischer
Frequenzmesser benötigt, in dem die Frequenzmessung vorzugs¬ weise durch das Meßsignal selbst ausgelöst wird. Die ge¬ samte Meßanordnung einschließlich des elektronischen Fre¬ quenzmessers und der Anzeigeeinrichtung kann deshalb mit dem Meßwandler zur Abtastung der Membranschwingung zu einem kompakten, handlichen Gerat zusammengefaßt werden, das als Ganzes an der Membran des Schlägers befestigt wird. Das Gewicht dieses Meßgerätes kann ggf. durch geeignete Zusatzgewichte an das Ballgewicht angepaßt werden, so daß die Bedingungen bei der Saitenspannungsmessung mit den Bedingungen bei einem realen Ballkontakt des Schlägers vergleichbar sind.
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert:
Es zeigen: Fig. 1 einen Schläger mit einem Meßgerät zur Messung der Saitenspannung;
Fig. 2 eine Schaltskizze des Meßgerätes;
Fig. 3 ein Diagramm von Signalen in dem Meßgerät gemäß Fig. 2;
Fig. 4 eine Schaltskizze eines Meßgeräts gemäß einem abgewandelten Ausführungs- beispiel der Erfindung;
Fig. 5 ein Diagramm von Signalen in dem Me߬ gerät gemäß Fig. 4;
Fig. 6 eine Schaltskizze eines Meßgerätes gemäß einem dritten Ausführungsbei- spiel der Erfindung;
Fig. 7 eine Schaltskizze eines Meßgerätes gemäß einem weiteren Ausführungsbei- spiel der Erfindung; und
Fig. 8 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Meßgerätes gemäß Fig. 7.
Fig. 1 zeigt einen Schläger 10, beispielsweise einen Ten¬ nisschläger, mit einem Rahmen 12, einem Griff 14 und einer Membran 16 aus kreuzweise gespannten Saiten 18. Ein Me߬ gerät 20 zur Messung der Saitenspannung ist mit Hilfe von Klammern 22 etwa in der Mitte der Membran 16 befestigt und weist an der Außenfläche seines Gehäuses eine digi¬ tale Anzeigeeinheit 24 zur Anzeige der Saitenspannung auf.
Das Gehäuse des Meßgerätes 20 enthält eine nicht gezeigte Batterie sowie einen ebenfalls nicht gezeigten mecha¬ nisch/elektrischen Meßwandler zur Abtastung von Schwin¬ gungen der Membran 16. Weiterhin enthält das Meßgerät eine elektronische Schaltung, die anhand des Signals des Meß- wandlers die Schwingungsfrequenz bestimmt und in die zuge¬ hörige Saitenspannung umrechnet, die dann in einer geeig¬ neten Krafteinheit durch die Anzeigeeinrichtung 24 ange¬ zeigt wird.
Zur Durchführung einer Saitenspannungsmessung wird das
Meßgerät 20 in der in Fig. 1 gezeigten Weise an dem Schlä¬ ger 10 befestigt. Nach dem Einschalten des Meßgerätes wird ein Schlag auf den Rahmen 12, vorzugsweise in der Nähe des Griffes 14, etwa an dem Punkt P, ausgeübt, so daß die Mem- bran zu einer Schwingung mit ihrer von der Saitenspannung abhängigen Eigenfrequenz angeregt wird.
Der Meßwandler zur Abtastung dieser Schwingung enhält ein piezoelektrisches Element zur Umwandlung der infolge der Schwingung auftretenden Trägheitskräfte in ein elektrisches Signal und entspricht in seinem Aufbau etwa einer Umkeh¬ rung eines bekannten Summers, der ein elektrisches Signal in ein akustisches Signal umwandelt. Wahlweise kann als Meßwandler unmittelbar ein solcher Summer eingesetzt werden.
Für übliche Saitenspannungen zwischen 100 und 300 N liegt die Schwingungsfrequenz der Membran im Bereich von etwa 90 bis 160 Hz.- Die Schwingungsfrequenz ist proportional zur Wurzel der Saitenspannung, kann jedoch in dem oben angegebenen Bereich recht gut durch eine lineare Funktion approximiert werden. Dies ermöglicht eine einfache Umrech¬ nung der gemessenen Frequenz in die anzuzeigende Saiten¬ spannung.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltung zur Mes¬ sung und Umrechnung der Schwingungsfrequenz ist in Fig. 2 dargestellt. Das Signal 1- des Meßwandlers wird in einem Operations- . Verstärker 26 mit einem hohen Verstärkungsfaktor verstärkt und gelangt als digitales Signal 2. über einen Inverter 28 an ein NAND-Gatter 30. Das Ausgangssignal 6, des NAND- Gatters 30 triggert zwei Zeitglieder 32,34 und bewirkt ferner, daß ein Zähler 36 auf einen bestimmten Anfangs¬ wert (beispielsweise 73) voreingestellt wird.
Die Haltezeit des Zeitgliedes 34 ist auf einen Wert (bei- spielsweise 3 Sekunden) eingestellt, der etwa der Abkling¬ zeit der Membranschwingung entspricht. Das Ausgangssignal 4, dieses Zeitgliedes gelangt über einen Inverter 38 als Signal 5, an einen weiteren Eingang des NAND-Gatters 30 und verhindert, daß die Zeitglieder 32,34 und der Zähler 36 durch die nachfolgenden Schwingungen des Eingangssignals 1, erneut getriggert werden.
Das Ausgangssignal 3, des Interverters 28 gelangt außerdem über ein weiteres NAND-Gatter 40 (als Signal 8,) und einen Inverter 42 (als Signal 9,) an den Zähleingang des Zählers 36. Das Ausgangssignal 7, des Zeitgliedes 32 gelangt an einen weiteren Eingang des NAND-Gatters 40. Das NAND- Gatter 40 und das Zeitglied 32 bilden eine Torsteuerung, die die Meßzeit festlegt, während der die Impulse des Eingangssignals gezählt werden. Der am Ende der Meßzeit erreichte Zählerstand wird in der Anzeigeeinriσhtung 24 angezeigt.
Bei der Anzeigeeinrichtung 24 handelt es sich beispiels- weise um eine zweistellige digitale Anzeige, vorzugsweise eine LCD-Anzeige.
Die Saitenspannung T wird näherungsweise als lineare Funk¬ tion der Schwingungsfrequenz f behandelt.
T(f) = .a • f + b Die Meßzeit, d.h., die Haltezeit des Zeitgliedes 32, wird derart gewählt (beispielsweise 0,4 sec), daß die Anzahl der während dieser Meßzeit eintreffenden Zählim¬ pulse gleich dem Produkt a • f ist. Der Voreinstellwert des Zählers 36 entspricht dem-Wert 100 + b (b _ 0). Somit wird am Ende der Messung der Zählerstand T + 100 er¬ reicht. Da jedoch in der Anzeigeeinrichtung 24 nur die letzten zwei Stellen angezeigt werden, wird der Summand 100 unterschlagen, so daß der Anzeigewert der Saiten- Spannung T (in kp) entspricht.
Fig. 4 und 5 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform, die eine kürzere Meßzeit gestattet, so daß Messungen auch noch bei einer relativ schwachen Schwinguπgsanregung und einer entsprechend kurzen Abklingzeit durchgeführt wer¬ den können.
Die Signale 12 bis 72 entsprechen den Signalen 1, bis 7. in den Figuren 2 und 3. Die Signale 92 und 10- entspre¬ chen den Signalen 8, und 9..
Gemäß Fig. 4 gelangt das Ausgangssignal 1 ~ des Zeitgliedes 32 an einen Oszillator 44, dessen Ausgangssignal 8- dem NAND-Gatter 40 zugeführt wird. Die Haltezeit des Zeit- glieds 32 ist hier auf einen Wert eingestellt, der für die (im Bereich von 90 bis 160 Hz liegenden) Frequenzen des EingangsSignals 12 zwischen der Dauer einer Halbwelle und der Dauer einer Vollwelle dieses Signals liegt. Der Zähler 36 zählt somit die Impulse des Oszillators 44 über genau eine Halbwelle des EingangsSignals 12 und mißt auf diese Weise die Dauer"einer Halbperiode des EingangsSignals in Einheiten der Periodendauer des Oszil¬ lators 44. Die Umeichung auf die Saitenspannung T erfolgt in diesem Fall durch geeignete Wahl der Frequenz des Os- zillators 44. - 1 -
Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel kann auch die Dauer eines ganzzahligen Vielfachen der Periode des Eingangssignals gemessen werden. Ein Beispiel einer ge¬ eigneten Schaltung ist in Fig. 6 dargestellt.
Gemäß Fig. 6 gelangt das Ausgangssignal des Verstärkers 26 zunächst an einen Frequenzfilter 46, durch den Stör¬ signale ausgefiltert werden. Das gefilterte Signal gelangt an einen Frequenzteiler 48, in dem die Frequenz beispiels- weise im Verhältnis 1 : 10 geteilt wird. Das Ausgangs¬ signal des Frequenzteilers 48, das dem NAND-Gatter 30 und parallel dazu über einen Inverter 50 dem NAND-Gatter 40 zugeführt wird, ändert sich erst dann, wenn die ersten zehn Schwingungen des Eingangssignals vergangen sind. Wenn die Zeitglieder 32 und 34 getriggert werden, wird gleich¬ zeitig über einen Inverter 52 der Frequenzteiler zurück¬ gesetzt. Während der nachfolgenden zehn Schwingungen des EingangsSignals wird über das NAND-Gatter 50 und einen Inverter 54 ein NAND-Gatter 56 aufgesteuert, so daß das ständig erzeugte Signal des Oszillators 44 an den Zähler 36 weitergeleitet wird. Bevor der Frequenzteiler 48 einen weiteren Impuls liefern kann, fällt das Zeitglied 32 ab, so daß keine weiteren Zählimpulse an den Zähler 36 gelan¬ gen können.
Die Voreinstellung des Zählers auf den Anfangswert er¬ folgt bei diesem Ausführungsbeispiel durch das Ausgangs¬ signal des Zeitgliedes 34, und durch das Ausgangssignal des Inverters 38 wird der Zähler in den zählbereiten Zu- stand versetzt.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 zeichnet sich aufgrund der Wirkung des Filters 46.und aufgrund der durch die län¬ gere Meßzeit erhöhten Redundanz durch eine geringere Stör- empfindlichkeit aus. Ein weiterer Vorteil dieser Ausfüh¬ rungsform besteht darin, daß die ersten zehn Schwingungen des Eingangssignals unterdrückt werden, so-daß das Meßergebnis nicht durch Prelleffekte oder Verzerrungen des EingangsSignals während der Anregungsphase ver¬ fälscht wird. Auf diese Weise wird auch bei einem hefti- gen Schlag auf den Rahmen des Schlägers, bei dem es zu überlagerten Schwingungen des Rahmens und dergleichen kommt, noch eine einwandfreie' Messung der Saitenspannung ermöglicht.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 2 bis 5 können diese Probleme umgangen werden, indem man den schwingungsanre¬ genden Schlag auf den Schläger in einer relativ weit von dem Meßgerät 20 entfernten Position in der Nähe des Griffes ausübt und/oder die Schwingung unmittelbar durch Auslen- kung des Meßgerätes 20 oder durch Zupfen an der Bespannung anregt. Hierzu kann auch ein geeignetes Gerät verwendet werden, das eine Saite 18 der Bespannung klemmend erfaßt und bei einer bestimmten Zugbeanspruchung schlagartig freigibt. Wahlweise kann auch 'ein Schlaggerät mit einem elastisch vorgespannten Schlaghammer oder dergleichen eingesetzt werden, so daß die Anregung der Schwingung stets mit der gleichen Stärke erfolgt. Weiterhin hat sich eine hohe EingangsVerstärkung des Signals des Meßwertge¬ bers als vorteilhaft erwiesen, da in diesem Fall auch noch die Schwingungen mit relativ schwacher Amplitude am Ende der Abklingphase registriert und ausgewertet werden können.
Während die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele des Meßgerätes aus digitalen Bauelementen aufgebaut sind, zeigt Fig. 7 eine aus Analogbausteinen aufgebaute Schal¬ tung zur Frequenzmessung.
Das von dem Meßwandler gelieferte Eingangssignal wird in einem Verstärker 58 bis zur Grenzspannung des Ver¬ stärkers verstärkt, so daß das sinusförmige Eingangssig- nal in ein Rechtecksignal umgewandelt wird. Dieses Recht¬ ecksignal wird in einem Rampenintegrator (60) in ein Dreiecksigna umgewandelt, dessen Amplitude von der Periodendauer des Rechtecksignals abhängig ist, wie in Fig. 8 veranschaulicht ist. Das integrierte Signal wird durch einen Dämpfungskon¬ densator 62 bedämpft, so daß Anfangsstörspitzen unter¬ drückt werden. Wegen der hohen Eingangsverstärkung erhält man trotz des expotentiellen Abklingens der Membranschwin¬ gung eine relativ große Anzahl von Dreiecksimpulsen, und das integrierte Signal kann hoch bedämpft werden.
Ein nachgeschalteter Anpaßverstärker 64 dient zur Impedanz- und Signalhöhenanpassung an einen Analogwertspeicher 76, in dem das Ausgangssignal gespeichert wird. Zur Anzeige des Ausgangssignals dient ein Drehspulinstrument 68.
Wahlweise kann jedoch auch ein Analog/Digital-Wandler und eine Digitalanzeige oder eine Leuchtdiodenreihe einge¬ setzt werden. Der Analogspeicher kann manuell über einen Schalter oder automatisch durch einen Zeitgeber zurückge- stellt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Messung der Saitenspannung eines saiten¬ bespannten Schlägers, bei dem die durch die Saiten (18) gebildete Membran (16) des Schlägers (10) zu einer Schwin¬ gung angeregt und die Eigenfrequenz der Membran elektro¬ nisch gemessen wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß man durch kurzzeitige aperiodische Anregung eine freie Schwingung der Membran (16) erzeugt und die Frequenz dieser freien Schwingung mißt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß man die Voll- oder Halbwellen eines der Schwingung der Membran (16) entsprechenden elektri- sehen Abtastsignals (l.,l2) während eines vorgegebenen Zeitintervalls zählt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß man die Dauer einer vorgegebenen Anzahl von Halbwellen eines der Schwingung der Membran (16) entsprechenden elektrischen Abtastsignals (1-,12) mißt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n - z e i c h n e t, daß man mit dem Abtastsignal oder einem hieraus durch Frequenzteilung abgeleiteten Signal ein Zeitglied (32) triggert, das einen elektronischen Zeit¬ messer (36,40,44) aktiviert und dessen Haltezeit auf einen Wert eingestellt ist, der für die innerhalb des Meßbereichs liegenden Membran-Eigenfrequenzen größer als eine Halb¬ periode und kleiner als die volle Periode des Abtastsig¬ nals bzw. des abgeleiteten Signals ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß man die Frequenzmessung erst dann durchführt, wenn nach der Anregung der Membran¬ schwingung eine vorgegebene Anzahl von Schwingungsperioden vergangen ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h ¬ n e t, daß man ein der Membranschwingung entsprechendes Abtastsignal in ein frequenzgleiches Rechtecksignal (70) umwandelt, eine konstante Spannung jeweils über die Dauer der einzelnen Impulse des Rechtecksignals integriert und die Amplitude des so erhaltenen Dreieckssignals (72) als Maß für den Kehrwert der Schwingungsfrequenz in einem Analog¬ speicher (66) speichert.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem an der Membran (16) des Schlägers (12) zu befestigenden Meßwandler zur
Abtastung von Membranschwingungen, einer elektrischen Schaltung zur Bestimmung der Eigenfrequenz der Membran (16) und einer Anzeigeeinrichtung (24;68) zur Anzeige der Eigenfrequenz als Maß für die Saitenspannung des Schlägers, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die. elektrische Schaltung (26,30,32,34,36,40;44;58,60,66) zur Messung der Frequenz des von dem Meßwandler erzeugten Signals (i,,i2) ausgelegt und mit der Anzeigeeinrichtung (24;68) und dem Meßwandler zu einer Baugruppe (20) zusam¬ mengefaßt ist.
8. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche
2 bis 5, g e k e n n z e i c h n e t durch einen das Signal des Meßwandlers (l.,l2) aufnehmenden Verstärker (26), eine das Ausgangssignal des Verstärkers (26) aufnehmende und durch dieses Signal gestartete Zeitmeßschaltung (32,36,40;
44) und durch eine ein Zeitglied (34) enthaltende Sperr¬ schaltung (30,34), die durch das Ausgangssignal des Ver¬ stärkers (26) aktiviert wird und während der Haltezeit des Zeitgliedes (34) das erneute Starten der Zeitme߬ schaltung blockiert.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die ZeitmeßSchaltung ein Zeitglied (32) , ein das Ausgangssignal (7, ) dieses Zeitgliedes und das Ausgangssignal des Verstärkers (26) aufnehmendes AND-
5 Gatter (40,42) und einen Zähler (36) aufweist, dessen Zähl¬ eingang mit dem Ausgang des AND-Gatters verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die ZeitmeßSchaltung einen Oszilla-
10 tor (44) , einen das Ausgangssignal (82) des Oszillators
(44) und das Ausgangssignal des Verstärkers (26) aufneh¬ mendes AND-Gatter (40,42), einen Zähler (36) dessen Zähleingang mit dem Ausgang des AND-Gatters verbunden ist, und ein Zeitglied (32) aufweist, das die Zufuhr - von Zählimpulsen zu dem Zähler (36) nur während eines begrenzten Zeitintervalls gestattet.
11. - Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß dem Verstärker (26) ein
20 Frequenzfilter (46) nachgeschaltet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g e - k e n n z e i c h n e t, daß zwischen dem Ausgang des Verstärkers (26) bzw. des Frequenzfilters (46) und dem 25 Eingang der ZeitmeßSchaltung und der SperrSchaltung ein Frequenzteiler (48) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein voreingestell¬
30 ter Anfangswert für den Zähler .(36) und die Haltezeit des Zeitgliedes (32) der Zeitmeßschaltung bzw. die Aus¬ gangsfrequenz des Oszillators (44) so gewählt sind, daß die Abhängigkeit des am Ende der Messung erreichten und über die Anzeigeeinrichtung (24) angezeigten Zählerstandes von der Frequenz des Signals des Meßwandlers in linearer Näherung der Beziehung zwischen der Saitenspannung und der Eigenfrequenz der Membran (16) entspricht.
14. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltung (58,60,66) einen Analogverstärker (58) , einen diesem nachgeschalteten Integrierer (60) und einen AnalogwertSpeicher (66) zur Speicherung der Amplitude des integrierten Signals auf¬ weist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, da¬ durch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Gewicht der an der Membran (16) des Schlägers zu befestigenden Teile (20) zusammen etwa dem Gewicht des mit dem Schläger zu spielen¬ den Balles entspricht.
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