CH293461A - Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Messen mechanischer Schwingungen. - Google Patents

Description

  Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Messen     mechanischer        Schwingungen.       Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf  ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mes  sen mechanischer Schwingungen, z. B. von  elastisch gelagerten     Kraftfahrzeug-Brenn-          kraftmaschinen    relativ zum     Fahrgestellrah-          men    oder dergleichen.  



  Die     Erfindung    besteht darin, dass man  eine Trägerfrequenz durch die mechanischen       Schwingungen    moduliert und mit     Hilfe    der       modulierten    Trägerfrequenz die Grössen der       Schwingungsausschläge    als Weg     misst,    d. h.

    man misst     direkt    den Betrag des     Schwingungs-          ausschlages    8, der proportional zur     Änderung          dL        einer        Induktivität    (bzw. einer Kapazität)       ist.    Man erhält so     als        Aufzeichnungsergebnis,     z.

   B. durch     einen        Oszillographen    oder ein  Zeiger- oder Schreibgerät,     irrmittelbar    den       zeitlichenVerlauf    der     Schwingungsausschläge     und nicht wie bei bekannten Verfahren die       Geschwindigkeit,    aus der     dann.    erst durch  Integrieren die     Schwingungsausschläge    er  mittelt werden     müssen.    Ein zur     Durchfüh-          rung    des     Verfahrens    geeignetes Messgerät, und  zwar vor allem dessen Geber, lässt sich so klein  bauen,

   dass man es auch an sehr     kleinen    zu       untersuchenden        Teilen        anordnen    kann, ohne  dass deren     Eigenfrequenz        durch    die Masse des  Gerätes fühlbar     beeinflusst    wird.

   Da bei dem       Messverfahren    nach der     Erfindung    unmittel  bar der Ausschlag als     Messgrösse        auftritt,    ist  das     yIessresultat    ausserdem von der Frequenz  unabhängig, so dass eine statische Eichung  des Gebers     möglich    ist.     Hierzu    verwendet man    einen solchen Geber, der z. B. aus einer elek  trischen Spule mit einem sich darin bewegen  den     ferromagnetischen    Kern besteht.

   Dieser       bildet    entweder selbst eine elastisch auf  gehängte Masse von einer solchen Grösse, dass  sie gegenüber den auf das Gerät     einwirkenden          Schwingungen        praktisch    ihre Ruhelage im  Raum beibehält oder es ist der Kern mit einer  solchen Masse verbunden. Es kann aber auch  die Spule mit dieser Masse verbunden und  elastisch aufgehängt sein.     Für    die Dämpfung  des     beweglichen        Geberteils    kann eine beson  dere Flüssigkeit vorgesehen sein.  



  Das Verfahren     wird    nachstehend an Hand  von     Ausfübrungsformen    und     Vorrichtungen,     die zu seiner     Durchführung    geeignet sind,  unter Bezugnahme auf die     beiliegende    Zeich  nung erläutert.

   Es zeigen:       Fig.    1 den Geber im Längsschnitt     mit    der  an zwei Biegehäuten     aufgehängten    Masse des       Systems.;      Fig.2 den     Endabschnitt    des Gehäuses  nach Mg. 1 im     Längsschnitt,    mit auf     einer          Pendelstütze    abgestützten Masse des Systems;

         Fig.    3     einen    Längsschnitt     durch'den        End-          abschnitt    des Gebers, mit einer Ausgleich  feder     für        die        Masse    des     Systems    und  <B>Mg.</B> 4     einen    elastisch auf     einem        Fahr-          gestellrahmen        gelagerten    Motor eines     Kraft-          fahrzeuges,        schematisch.     



  Wie die     Figuren    zeigen, besteht der Geber  aus     einem    Gehäuse 7, das durch     eine        Zwi-          schenwand-12    in     eine    Luftkammer     8-und        in         einen eventuell mit einer     Dämpfungsflüssig-          keit,    z. B. Öl,     gefüllten    Raum 13 unterteilt  ist.

   In dem Raum sind,     in    einigem Abstand       voneinander,    zwei gelochte Biegehäute 5, 6  und     zwischen    diesen, an     einer    Ringschulter 14,       eine        elektrische    Spule 11     eingesetzt.    Das       Spulenloch    1-5 durchsetzt     ein    Stab 4, der im  Bereich der Spule einen     Weicheisenkern    3,  und nahe seinen beiden Enden je einen Zy  linderkörper 1, 2 trägt,

   die beide zusammen  die gegebenenfalls unter der     Dämpfungs-          wirkung    der Flüssigkeit stehende Masse des  in bezug auf das Gebergehäuse     beweglichen     Systems bilden. Die Enden des Stabes 4 sind  an den erwähnten Biegehäuten 5 und 6 be  festigt. Die     Anschlüsse    16 der Spule führen  zur Brückenschaltung des Trägerfrequenz  modulators. Dieser ist an sich für andere       Messzwecke    bekannt.

   Es     wird    die Brücken  schaltung     durch    einen Wechselstromgenera  tor mit     Hochfrequenz    versorgt, der gleich  zeitig eine     Wechselspannung    zur phasen  richtigen     Demodulation    an einen     Demodula-          tor    abgibt. Im     Eichzweig    der Brücke     liegt    ein       veränderlicher    Widerstand, der auch eine       Induktivität    oder Kapazität sein kann.

   In  einem oder     in    zwei der     Messzweige    der Brücke  liegt eine mit den zu messenden     Schwingungs-          ausschlägen    veränderliche     Induktivität    oder  Kapazität. Je mehr man die Brücke ab  gleicht, desto mehr nähert sich die Wechsel  spannung an der Ausgangsseite dem Wert 0,  um jenseits des Wertes wieder grösser zu wer  den. Sobald man dagegen phasenrichtig de  moduliert, erhält man einen linear sich än  dernden Spannungsverlauf, der bei dem vor  liegenden     Messverfahren,    z.

   B. durch einen  Oszillographen oder ein Zeigergerät ausge  wertet wird.     Zwischen    Brücke und     Demodu-          lator    kann noch     ein    Verstärker vorgesehen  sein.  



  Die     Art    und Weise der     Anordnung    des  Gebers an     einem    Maschinenteil ist aus     Fig.    4       ersichtlich.    Diese Figur zeigt schematisch  einen auf einem Fahrzeugrahmen     a    mittels       Gummipuffer    b elastisch gelagerten Motor c  eines     Kraftfahrzeuges.    Es     wird    der Geber 7  als Messgerät nun in einer solchen Lage am    Motor befestigt, dass seine Längsachse zu  jener Richtung, in der die zu untersuchenden       Schwingungen    auftreten, parallel liegt.

   Unter  dem Einfluss dieser Schwingungen wird das  Gebergehäuse 7     mit    der Spule 11 ebenfalls     in     Schwingungen versetzt, während die gegen  über dem Gehäuse bewegliche Masse 1, 2, 4, 3  in     Ruhe    bleibt. Mit der Grösse der Schwin  gungsausschläge taucht der Kern 3 mehr oder  weniger tief in die Spule ein und damit ändert  sich auch deren     Induktivität.    Die     Induktivi-          tätsänderung    ergibt also das Mass für die  Grösse des Schwingungsausschlages und kann,       wie    oben     angeführt,    durch ein Instrument  oder einen Oszillographen aufgezeichnet wer  den.  



  Zum Messen der Schwingungsausschläge  in waagrechter Richtung (I in     Fig.    4)     wird     der Geber 7 waagrecht auf den Motor be  festigt. Die Anordnung des Gebers 7' in       Fig.    4     dient    zur Messung der Schwingungs  ausschläge     in        senkrechter    Richtung     (II    in       Fig.    4).  



  Auf die gleiche Weise können die am  Motor c auftretenden Schwingungen in jeder  beliebigen     Richtung    untersucht werden. Um  gekehrt     kann    man mit dem Geber auch     eine     bestimmte Richtung von Schwingungen     er-          mitteln.        Bekanntlich    müssen Schwingungs  messer tief abgestimmt sein. Will man in der  Nähe der Eigenfrequenz des     schwingfähigen     Systems (also beim     Ausführungsbeispiel    nach       Fig.4    bei     niedriger    Drehzahl des Motors)  messen, dann muss das Gebergehäuse 13 mit  Öl     gefüllt    werden.

   Zweckmässig ist durch eine  geeignete Wahl des Öls die Dämpfung des  innerhalb des Gebergehäuses schwingbar an  geordneten Teils so abzustimmen, dass das       Dämpfungsmass    höchstens D =     %2@/    2 be  trägt. Man kann die     Dämpfung    auch durch  eine entsprechende Wahl der Masse gegen  über der     Dämpfungsflüssigkeit    abstimmen,       indem.man    z. B. durch die Wahl eines be  stimmten Durchmessers der Masse dem       Durchtrittsspalt    für die     Dämpfungsflüssig-          keit    eine bestimmte Grösse gibt.  



  Die elastische Aufhängung der Masse des  Systems muss nicht     unbedingt    vermittels      Biegehäute erfolgen. Sie kann z. B. nach dem  Ausführungsbeispiel von     Fig.    2 auf Pendel  stützen 17     gelagert    sein, die durch eine Rück  führfeder 18 in ihrer Vertikalstellung gehal  ten werden. Die Ausführungsbeispiele des  Gebers nach den     Fig.    1 und 2 dienen zum  Messen waagrechter Schwingungen. Zum  Messen von     senkrechten    Schwingungen wird  die     Anordnung    nach     Fig.    3 vorgeschlagen.

   Es  ist dort das Gebergehäuse 7 an     seinen    Enden  zu einem Federraum 19 erweitert und in die  sem eine das Gewicht der Masse ausgleichende  Feder 20     eingesetzt.     



  Der Geber kann auch derart ausgebildet  sein, dass die Masse des Systems in zwei beider  seits der elektrischen Spule angeordnete Teil  massen aufgeteilt ist, die bei im Gehäuse fest  liegendem Kern durch den     Spulenkörper    mit  einander verbunden     sind.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum elektrischen Messen mechanischer Schwingungen, dadurch ge- kennzeichnet, dass man eine Trägerfrequenz durch die mechanischen Schwingungen mo duliert und mit Hilfe der modulierten Träger frequenz die Grössen der Schwingungsaus schläge als Weg misst. Il.

   Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekenn zeichnet durch einen Geber für einen Träger- frequenzmodulator, der eine elektrische Spule und einen relativ zu dieser beweglichen, ferro- magnetischen Kern aufweist, wobei einer der Teile des Gebers eine Masse bildet, die gegen über den auf das Gerät einwirkenden Schwin- gungen praktisch in Ruhe bleibt.

   UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Grösse der Schwingungsausschläge mit Hilfe einer In duktivitätsänderung gemessen wird. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des Systems an einer Biegehaut befestigt. ist. 3. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich- net, dass die Biegehaut mit Löchern- versehen ist. 4.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse-des, Systems auf einer von einer Rückstellfeder beeinflussten Pendelstütze gelagert ist. 5. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass' die Masse des Systems in einer als Dämpfungsmittel die- . nenden Flüssigkeit angeordnet ist. 6.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeich net, dass für die Dämpfungsflüssigkeit eine Ausdehnungsmöglichkeit geschaffen ist. 7. Vorrichtung nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Dämpfungsflüssig- keit Öl dient und neben der Ölkammer eine Luftkammer vorgesehen ist. B.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht der Masse des Systems durch eine Federkraft aus geglichen ist. 9.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse -des Systems in zwei Teilmassen aufgeteilt ist, die beiderseits der elektrischen Spule angeordnet sind und diese beiden Teilmassen bei fest am Gehäuse angeordneter Spule durch einen den Spulenkern tragenden Schaft miteinander verbunden sind. 10.

   Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des Systems in zwei beiderseits der elektrischen Spule angeordnete Teilmassen aufgeteilt ist, die bei relativ fest angeordnetem Kern durch den Spulenkörper miteinander verbunden sind.

   11. Vorrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 8, gekennzeichnet durch ein an seinen Stirnenden abgeschlossenes und durch eine durchbohrte Zwischenwand in eine Luft- und Ölkammer unterteiltes zylindri sches Gehäuse,

   das in der Ölkammer eine elektrische Spule und die elastischen Auf hängeglieder für die Masse des Systems mit dem Spulenkern sowie in einem Federraum eine Gewichtsausgleichfeder enthält.

   12. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfung des innerhalb des Gebergehäuses schwingbar angeordneten Teils derart abgestimmt ist, daB das DämpfungsmaB höchstens beträgt. EMI0004.0015