AT332910B - Verfahren zur herstellung abgestimmter mechanischer filter - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung abgestimmter mechanischer Filter, bei denen die   Kopplung der einzelnen Filterresonatoren   über Koppelelemente erfolgt, die aus einem von der   Wärmeschluss-   behandlungstemperatur abhängigen Elastizitätsmodul aufweisenden Material bestehen, insbesondere aus einem
Material, bei dem in dem an die   Wärmeschlussbehandlungstemperatur   angrenzenden Temperaturbereich der
Elastizitätsmodul bei Erhöhung der Temperatur grösser wird. 



   Mechanische Filter bestehen bekanntlich aus mehreren mechanischen Resonatoren, die untereinander über ein oder mehrere Koppelelemente miteinander gekoppelt sind. Die Endresonatoren sind dabei zumeist als elektromechanische Wandler zum   Übergang von elektrischen Schwingungen   auf mechanische Schwingungen bzw. zum   Übergang von mechanischen   auf elektrische Schwingungen ausgebildet. Als Resonatormaterial wird in der Regel ein Stahl verwendet, der einen möglichst geringen Temperaturausdehnungskoeffizienten hat. Für die Koppelelemente eignen sich nahezu alle metallischen Materialien, jedoch wird auch für sie im allgemeinen das gleiche Material wie für die Resonatoren verwendet.

   Wegen der unvermeidlichen Fertigungstoleran- zenundwegen der im Koppler und im Resonatormaterial auftretenden Gefügeinhomogenitäten hat ein derarti- ges Filter nicht von vornherein die von ihm zu fordernde Übertragungscharakteristik, weshalb es erforderlich ist, die Material- und Herstellungsfehler in geeigneter Weise auszugleichen. Diesen Vorgang nennt man bekanntlich auch den Abgleich eines Filters. Zur Erzielung der richtigen   Übertragungscharakteristik   ist es nicht nur wesentlich, dass die Resonanzfrequenz der einzelnen Resonatoren bei verhältnismässig genau vorzu- gebenden Frequenzen liegt, sondern es kommt insbesondere auch darauf an, den Grad der Kopplung auf den richtigen, dem theoretischen Wert möglichst nahe kommenden Wert, einzustellen.

   Es ist zwar möglich, die Kopplung beispielsweise durch Materialabtrag von den Koppelelementen zu verkleinern, wenn dabei jedoch zu viel Material abgetragen wird, dann lässt sich der dabei entstehende Fehler mit einem wirtschaftlich vertretbaren Aufwand praktisch nicht mehr   rückgängig   machen. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abgleich mechanischer Filter anzugeben, das insbesondere die richtige Einstellung der Koppelelemente gewährleistet und bei dem vor allem auch eine nachträgliche   Erhöhung des   Kopplungsfaktors möglich ist. Darüber hinaus soll dieses Verfahren automatisch durchführbar sein, um einen möglichst rationellen Abgleichvorgang zu gewährleisten. 



   Ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung abgestimmter mechanischer Filter, bei denen die Kopplung der einzelnen Filterresonatorenüber Koppelelemente erfolgt, die aus einem von der Wärmeschlussbehandlungstemperatur abhängigen Elastizitätsmodul aufweisenden Material bestehen, insbesondere aus einem Material, bei dem in dem an die   Wärmeschlussbehandlungstemperatur   angrenzenden Temperaturbereich der Elastizitätsmodul bei Erhöhung der Temperatur grösser wird, wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Filter durch eine nachträgliche Wärmebehandlung der Koppelelemente, welche nachträgliche Wärmebehandlung eine grössere Maximaltemperatur aufweist als die vorausgehende   Wärmeschluss-   behandlung, abgeglichen wird. 



   Bei der Erfindung wird von der Überlegung ausgegangen, für das Material der Koppelelemente solche Materialgruppen zu verwenden, die eine Anomalie ihres Elastizitätsmoduls in Abhängigkeit von der Temperatur aufweisen. Derartige Materialgruppen sind beispielsweise Nickel-Eisenlegierungen, in denen noch Zusätze von andern, insbesondere metallischen Materialien enthalten sind. 



   Diese Materialien haben in Abhängigkeit von der sogenannten   WÅarmeschlussbehandlungstemperatur,   für die auch der Ausdruck Auslagerungstemperatur üblich ist, zunächst einen mit steigender Temperatur ansteigenden Elastizitätsmodul, der nach Überschreiten eines Maximums mit weiter zunehmender Wärmeschlussbehandlungstemperatur wieder abfällt. Quantitativ unterscheiden sich die einzelnen Kurven für das gleiche Material lediglich durch den Kaltverformungsgrad, dem das Material vor der   Wärmeschlussbehand-   lung unterzogen worden ist. 



   Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. 



   Es zeigen in den Zeichnungen : Fig. 1 das elektrische Ersatzschaltbild eines Koppelelements ; Fig. 2 die Abhängigkeit des E-Moduls von der Temperatur bei Verwendung einer solchen Nickel-Eisen-Legierung als Werkstoff mit dem Kaltverformungsgrad als Kurvenparameter ; Fig. 3 die relative Änderung des E-Moduls einer solchen Nickel-Eisen-Legierung, bezogen auf eine ursprüngliche   Wärmeschlussbehandlungstemperatur   von 400 C ; Fig. 4 die lokalisierte Erwärmung eines Koppelelements mit Stromwärme und Fig. 5 die Erwärmung des Koppelelements durch eine Licht-oder Laserquelle. 



   Nach der elektromechanischen Kraft-Strom-Analogie lässt sich gemäss Fig. 1 das elektrische Ersatzschaltbild eines kurzen Koppelelementes, d. h., dass seine Länge kleiner ist als   X/8   mit   X   als Materialwellenlänge, durch eine   1r-Schaltung   aus Kapazitäten C in den Querzweigen und einer Induktivität L im Längszweig darstellen. Beispielsweise gelten für ein Längsschwingungen ausführendes Koppelelement mit der 
 EMI1.1 
 
 EMI1.2 
 

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   Wie bereits erwähnt, ist das beschriebene Verfahren insbesondere dann vorteilhaft, wenn es darum geht, die Kopplung zu vergrössern, ohne dabei gleichzeitig Material am Koppler aufzutragen. Da weiterhin der Abgleich am fertigen Filter erfolgen kann, lässt sich das Ergebnis des Abgleichs unmittelbar in elektronischen Kurvenschreibern, wie beispielsweise Oszillographen, verfolgen und damit die Einstellung der vorgegebenen Filterkurve erreichen. Da verhältnismässig grosse Änderungen Im Kopplungsfaktor erzielbar sind, können die für die Herstellung des Filters vorzugebenden Toleranzen grösser gewählt werden und auch das für die Koppler verwendete Material kann hinsichtlich seiner Eigenschaften In grösseren Grenzen streuen.

   Es geht zwar mit der Änderung des Elastizitätsmoduls eine Änderung des Temperaturkoeffizienten des Kopplermaterials einher, jedoch Ist diese Änderung, die etwa In der Grössenordnung von   1%0   liegt, für die In der Praxis zu verlangenden Genauigkeiten nahezu bedeutungslos.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung abgestimmter mechanischer Filter, bei denen die Kopplung der einzelnen Filterresonatoren über Koppelelemente erfolgt, die aus einem von der Wärmeschlussbehandlungstemperatur abhängigen Elastizitätsmodul aufweisenden Material bestehen, insbesondere aus einem Material, bei dem in dem an die Wärmeschlussbehandlungstemperatur angrenzenden Temperaturbereich der Elastizitätsmodul bei Erhöhung der Temperatur grösser wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter durch eine nachtägliche Wärmebehandlung der Koppelelemente, welche nachträgliche Wärmebehandlung eine grössere Maximaltemperatur aufweist als die vorausgehende Wärmeschlussbehandlung, abgeglichen wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nachträgliche Wärmebehandlung durch direkte Stromheizung des einzelnen Koppelelementes erfolgt.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nachträgliche Wärmebe- handlung durch eine Lichtquelle erfolgt.

   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle ein Laser verwendet ist.