Verfahren zum Aufzeichnen von Messdiagrammen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufzeichnen von Messdiagrammen, wobei Hilfsmarken in die Messdiagramme eingeblendet werden, die zum Beispiel als Zeit- oder Winkelmarken eine zeitliche Zuordnung der Messvorgänge ermöglichen sollen.
Es ist üblich, in kontinuierlich geschriebene Messdiagramme Einzelmarken einzublenden, die den Anfangspunkt des von der Zeitmarke gegebenen Zeitmassstabes festlegen bzw. die Zuordnung der Diagramme zu ausgezeichneten Stellungen des untersuchten Objekts ermöglichen sollen. Es ist gleichfalls die Möglichkeit bekannt, beim Beobachten vor allem periodischer Vorgänge in Sichtgeräten Einzelmarken zur zeitlichen oder sonstigen Zuordnung einzublenden.
Diese Einzelmarken werden auf die verschiedensten Weisen gesteuert, z. B. induktiv, durch Unterbrecher oder durch Photozellen anordnungen. Zwischen dem Beginn der Auflösung und dem Schreiben der Einzelmarke liegt der Auslöseverzug, dessen zeitliche Dauer sich aus der speziellen Anordnung ergibt. Die Dauer dieses Auslöseverzuges, der bei genauen Messungen rasch verlaufender Vorgänge nicht vernachlässigt werden darf, muss bekannt sein, um angeben zu können, welchem Zeitpunkt die Einzelmarke und damit das Messdiagramm zugeordnet ist.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren, das den Auslöseverzug als Fehlerquelle bei der genauen Zuordnung von Einzelmarken eliminiert und damit ein Verfahren zum Arbeiten mit Einzelmarken in Messdiagrammen und in Sichtgeräten ermöglicht.
Erfindungsgemäss wird gleichzeitig mit der Einzelmarke eine Lichtblitzlampe gesteuert. Im Licht der Blitzlampe kann die der Einzelmarke zugeordnete, ausgezeichnete Stellung photographiert oder bei periodische Vorgängen durch Stroboskopeffekt direkt abgelesen werden. Zum Beispiel kann man bei Anlaufvorgängen im Licht der gleichzeitig mit der Einzelmarke ausgelösten Blitzlampe eine Uhr photographieren oder den einer Einzelmarke zugeordneten Winkel bei konstanter Drehzahl des Untersuchungsobjekts direkt an einer umlaufenden Gradskala ablesen.
Die exakte Gleichzeitigkeit von Aufleuchten der Blitzlampe und Schreiben der Einzelmarke ist bei geeigneten Schaltungen von vornherein gegeben und lässt sich immer durch einmalige Abstimmung sicher einstellen.
Die Erfindung erhöht mit sehr einfachen Mitteln die Messgenauigkeit beim Aufnehmen rasch verlaufender Vorgänge. Sie ermöglicht es, Messverfahren gewerblich einzusetzen, die bisher wegen des Eichaufwandes zu teuer und damit nur einzelnen wissenschaftlichen Untersuchungen vorbehalten oder wegen ihrer Messunsicherheit für die quantitative Auswertung uninteressant waren (z. B. Indizieren der Arbeitsflächen schnell laufender Verbrennungsmotoren über Druck-Zeit-Diagramme). Die Erfindung ermöglicht weiterhin, wie noch ausgeführt wird, bei Messung insbesondere periodischer Vorgänge mit verstellbaren Zeit- bzw. Winkelmarken zu arbeiten.
Die verstellbare Winkelmarke ermöglicht zusammen mit Sichtgeräten Messverfahren, die exakt und gleichzeitig derart einfach sind, dass sie zum Messen in Industrie und Werkstatt eingesetzt werden können.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nun anhand der Figuren näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt den zeitlichen Verlauf der verschiedenen Steuerspannungen, und die Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau einer Messanordnung.
In der Fig. 1 zeigt der Spannungsverlauf 1 den induktiv erzeugten Auslöseimpuls, 2 den Sekundärimpuls, dessen Dauer variiert werden kann. 3 zeigt die erste Ab leitung des Sekundärimpulses. Die erste Ableitung wird durch eine Gleichrichterschaltung gefiltert, so dass nur die in diesem Fall negative erste Ableitung der Rückflanke als Steuerimpuls 4 zur Steuerung des Zündimpulses 5 der Lichtblitzlampe übrigbleibt. Bei Dunkelpunktmarkierung wird dieser Zündimpuls 5 direkt als Löschspannung genommen.
Die Winkelmarke wird etwa bei Untersuchungen an Verbrennungsmotoren auf zweierlei Weise eingestellt. Das eine Mal steht man am laufenden Motor, beobachtet die Gradscheibe mit der Lichtblitzlampe und legt nach Sicht die Marke auf den gewünschten Winkel. Beim anderen Verfahren beobachtet man die synchronisierten Messvorgänge in einem Oszillographen, legt die Marke auf interessierende Punkte und liest dann mit der Lichtblitzlampe an der Gradscheibe des laufenden Motors den zugehörigen Winkel ab. Im praktischen Versuchsbetrieb kann nun schon aus Sicherheitsgründen das Elektronenstrahl-Sichtgerät nicht direkt neben den Motor gestellt werden. Das Verfahren der Winkelmarkeneinstellung nach Sicht fordert also eine Fernbedienung, die es ermöglicht, von verschiedenen Standpunkten aus die genaue Winkellage einzustellen.
Vorteilhaft wird das Fernbedienungsgerät dazu am Griff der Lichtblitzlampe angeordnet.
Als Beispiel bringt die Fig. 2 den Aufbau zur Messung des Zündverzuges bei Dieselmotoren. Sie zeigt die verschiedenen zur Einstellung der Winkelmarke nach Sicht dienenden Vorrichtungen. Messobjekt ist der Motor 6 mit Druckgeber 7, Nadelhubgeber 8 und Schwungrad 9. Auf dem Schwungrad 9 ist eine Gradeinteilung angebracht, die mit dem feststehenden Zeiger 10 korrespondiert. Weiter ist am Schwungrad ein Permanentmagnet 11 angeschraubt.
Die Anzeigen von Nadelhubgeber 8 und Druckgeber 7 werden über Verstärker dem Elektronenstrahl-Sichtgerät 12 zugeleitet. Der Impuls zur Steuerung der Winkelmarke wird induktiv in der Spule 13 erzeugt und löst in einem Impulserzeuger 14 den Sekundärimpuls aus, dessen Länge mit dem Fernschalter 15 an der Lichtblitzlampe 16 eingestellt wird. Die erste Ableitung der Rückfläche des Rechteckimpulses steuert ein handelsübliches Lichtblitzstroboskop 17, an das die Lichtblitzlampe 16 angeschlossen ist. Die Winkelmarke erscheint im Elektronenstrahl-Sichtgerät als Dunkelmarke. Als Löschspannung dient die Zünd spannung für die Lichtblitzlampe, die dem Stroboskop
17 entnommen wird. Im Sichtgerät erscheint der Na delhubverlauf 18 und die Ableitung des Zylinderdruckes dp/dt als Kurve 19.
Die Dunkelpunktmarke 20 - der gestrichelte Verlauf ist unterdrückt - ist gerade auf den Zündbeginn gelegt, der hier für OT angenommen ist.
Es ist bekannt und naheliegend, Winkelmarken durch Verdrehen des Gebers an der Welle auf ver schiedene Winkelstellungen zu legen. Die dargestellte
Kombination Winkelmarke-Lichtblitz erlaubt es auf einfache Weise, diese Einstellung ohne Drehung des
Gebers durch elektrische Schaltungen vorzunehmen, da die Stellung der Marke ohne umwegige Messungen direkt nach Sicht abgelesen wird. Daraus ergeben sich mehrere Vorteile: Durch Bedienen elektrischer Schaltelemente lässt sich die Winkelmarke schneller, müheloser und sicherer einstellen als durch mechanische Verstelleinrichtungen. Vor allem aber ermöglicht die Einstellung der Winkelmarke auf elektrischem Wege neue Verfahren zur raschen, bequemen und doch höchst exakten Messung rasch verlaufender Vorgänge mit Hilfe von Elektronenstrahl-Sichtgeräten.
Ein- und mehrstrahlige Elektronenstrahl-Sichtgeräte der dargestellten Art erlauben es, auch sehr rasch verlaufende periodische Vorgänge als stehende Bilder sichtbar zu machen. Dabei sind genaue Ausmessungen auf der Ordinate des Messdiagrammes möglich, nicht oder nur sehr umständlich und ungenau auf der Abszisse, der Zeitachse, da bei stehenden Bildern eine zusätzliche Zeitmarkierung erforderlich ist. Für Zeitmarkierungen war aber bisher ein Sichtgerät mit wenigstens zwei Strahlen bzw. ein elektronischer Umschalter und ein elektronischer Zeitmarkengeber erforderlich. Dieser Aufwand ist beim dargestellten Gerät verringert und das höchst schwierige Arbeiten mit mehreren exakt synchron und gleich gedehnt anzeigenden Strahlen vermieden durch Verwendung der elektrisch einstellbaren Winkelmarke.
Mit ihrer Hilfe kann zu jeder Stelle der sichtbar gemachten Vorgänge der Winkel angegeben und damit bei bekannter Drehzahl die Zeit gemessen werden.
Bei Messungen mit Lichtstrahl-Oszillographen wird vorteilhaft zum Schreiben der Zeit- bzw. Winkelmarke die auch zur Ablesung der Winkel benutzte oder eine ihr parallel geschaltete Blitzlampe zur Ausleuchtung einer Spaltblende in der optischen Ebene der Schleifenspiegel angeordnet. Die Marke erscheint im Oszillogramm als Strich senkrecht zu den Lichtzeiger-Schreiben, also in der bestmöglichen Form. Das Schreiben der Winkelmarke mit Hilfe der Lichtblitzlampe ermöglicht es in der Regel, dass ein weiterer Messvorgang oszillographisch aufgenommen werden kann, da die Schleife nunmehr frei ist, die bis dahin die Winkelmarkierung gegeben hat.
Der Einsatz des dargestellten induktiven Impulsgebers zur Auslösung von Winkelmarken wird für schnelle und exakte Messungen erst möglich durch die Sichteinstellung der Winkelmarke und durch die bequeme Verstellung der Winkelmarke durch elektrische Massnahmen. Denn so werden die umfangreichen Messungen umgangen, die angestellt werden müssten, um die jeweilige Verzögerung des induktiv erzeugten Impulses festzustellen. Die Zeit vom Erregen bis zum Auslösen eines derartigen Impulses ist abhängig von Leitungs- und Verstärkereigenschaften und ändert sich mit der Drehzahl. Die Einstellung und Verlegung der Winkelmarke durch elektrische Massnahmen wäre mit einfachen Mitteln möglich durch Einschalten von veränderlichen Induktivitäten und Kapazitäten in die Leitung des Auslöseimpulses.
Mit der Drehzahl ändert sich aber Form und Grösse des induktiv erzeugten Auslöseimpulses. Daher er wies es sich als vorteilhaft, mit dem Auslöseimpuls nur einen elektronisch erzeugten Sekundärimpuls auszulösen, und die Lage der Winkelmarke dadurch zu ändern und einzustellen, dass die Länge des annähernd rechteckigen Sekundärimpulses geregelt wird.
Die hier beschriebenen Anordnungen haben sich in der wissenschaftlichen Versuchspraxis bewährt. Die Unkompliziertheit von Prinzip, Aufbau und Handhabung machen den Einsatz dieser Messmethoden auch für Werkstätten möglich. Insbesondere erlaubt die Anwendung der elektrisch nach Sicht einstellbaren Winkelmarke Messungen mit Elektronenstrahl-Sichtgeräten, die bisher mit dem wesentlich teureren und komplizierteren Oszillographen durchgeführt werden.