DE1097727B

DE1097727B - Accelerometer for measuring mechanical vibrations

Info

Publication number: DE1097727B
Application number: DEV16896A
Authority: DE
Inventors: Ivo Streda; Ceska Skalice; Josef Simandl
Original assignee: Vyzkumny A Zkusebni Letecky Ustav AS
Current assignee: Vyzkumny A Zkusebni Letecky Ustav AS
Priority date: 1958-07-14
Filing date: 1959-07-14
Publication date: 1961-01-19

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft einen Beschleunigungsmesser für das Messen mechanischer Schwingungen, welcher einen Induktionsabnehmer der Schwingungen enthält.The invention relates to an accelerometer for measuring mechanical vibrations, which an induction pickup that contains vibrations.

Zum Messen mechanischer Schwingungen benutzt man größtenteils Apparate, welche entweder nach dem piezoelektrischen oder nach dem elektrodynamischen oder nach dem induktiven Prinzip arbeiten. Beim piezolektrischen Prinzip ist der Abnehmer ziemlich klein und leicht, so daß durch dessen Befestigung am gemessenen Bestandteil die Art der Schwingungen praktisch nicht beeinflußt wird. Die Ausgangsspannung ist aber verhältnismäßig gering, und der elektronische Verstärker muß mit einem beträchtlichen Gewinn arbeiten, was eine !Instabilität der Einrichtung und deren Beeinflussung durch störende Komponenten zur Folge hat. Diese Methode ist besonders beim Messen kleiner Schwingungszahlen nicht befriedigend. For the measurement of mechanical vibrations one mostly uses apparatus, which either after the piezoelectric or the electrodynamic or the inductive principle. In the piezoelectric principle, the pick-up is quite small and light, so that by attaching it the type of vibrations is practically not influenced on the measured component. The output voltage but is relatively small, and the electronic amplifier must have a considerable Profit work, what an instability of the device and its influence by disruptive components has the consequence. This method is not particularly satisfactory when measuring small numbers of vibrations.

Das elektrodynamische Prinzip bietet die Möglichkeit, auch mechanische Schwingungen von der Ordnung 1 mV/1 μ mit genügender Empfindlichkeit zu messen, aber der Abnehmer ist ziemlich schwer (etwa 600 g), wodurch in manchen Fällen die Art der Schwingungen stark beeinflußt wird. Auch der Frequenzumfang entspricht nicht den praktischen Förderungen, und die Schwingungen, deren Frequenz kleiner als 10 Hz ist, werden nicht genau gemessen.The electrodynamic principle offers the possibility of also mechanical oscillations of the order 1 mV / 1 μ can be measured with sufficient sensitivity, but the consumer is quite heavy (approx 600 g), which in some cases has a strong influence on the type of vibration. Also the frequency range does not correspond to the practical promotions, and the vibrations, whose frequency is smaller than 10 Hz will not be measured accurately.

Seit einigen Jahren wird zum Messen mechanischer Schwingungen auch die elektrische Methode mit Trägerfrequenz und Induktionsabnehmer gebraucht. Die Funktion dieser Apparate ist stabil, die Empfindlichkeit genügend, aber die Abnehmer kann man mit Rücksicht auf ihr Gewicht (etwa 200 g) und ihre Dimensionen nicht bei allen Messungen als günstig bezeichnen, weil sie doch immer beinahe zehnmal schwerer als piezoelektrische Abnehmer sind. Zwecks Herabsetzung des Gewichtes sind Abnehmer bekannt, die geringe schwingende Massen enthalten. Hiermit wird aber die Wirksamkeit herabgesetzt. Es gibt auch Abnehmer, bei welchen eine Nullierung der unerwünschten Angaben und eine Eliminierung bestimmter Schwingungen möglich ist. Die Empfindlichkeit wird zwar erhöht, aber die Geräte sind ziemlich kompliziert. Manche Abnehmer sind auch schon mit Viskositätsöldämpfung versehen worden.For some years now, the electrical method has also been used to measure mechanical vibrations Carrier frequency and induction pickup used. The function of these devices is stable, the sensitivity enough, but the takers can be given with regard to their weight (about 200 g) and their Do not describe dimensions as favorable for all measurements, because they are always almost ten times heavier than piezoelectric pickups. In order to reduce the weight, customers are known which contain small oscillating masses. However, this reduces the effectiveness. There are also Customers for whom a nullification of the undesired information and an elimination of certain Vibrations is possible. The sensitivity is increased, but the devices are quite complicated. Some customers have already been provided with viscosity oil damping.

Dieser Nachteil wird durch die Erfindung beseitigt. Der Gegenstand der Erfindung bedeutet eine Vervollkommnung des bisher bekannten Induktionsabnehmers, die darin besteht, daß der Verbindungsteil zwischen beide Endarme des Grundteiles des Abnehmers eingelegt ist, wodurch die Empfindlichkeit derart erhöht wird, daß der Abnehmer in kleinen Dimensionen vom Gewicht von etwa 20 g hergestellt werden kann, wobei die Empfindlichkeit 50 mV pro 1 g der Beschleunigungsmesser für das Messen
mechanischer SchwingungenThis disadvantage is eliminated by the invention. The object of the invention means a perfection of the previously known induction consumer, which consists in that the connecting part is inserted between both end arms of the base part of the consumer, whereby the sensitivity is increased so that the consumer can be made in small dimensions weighing about 20 g can, with the sensitivity 50 mV per 1 g of the accelerometer for measuring
mechanical vibrations

Anmelder:Applicant:

Vyzkumny a zkusebni letecky ustav,
Letnany, Prag (Tschechoslowakei)Vyzkumny a zkusebni letecky ustav,
Letnany, Prague (Czechoslovakia)

Vertreter: Dipl.-Ing. B. Wehr, Dipl.-Ing. H. Seiler,Representative: Dipl.-Ing. B. Wehr, Dipl.-Ing. H. Seiler,

Berlin-Grunewald, Lynarstr. 1,Berlin-Grunewald, Lynarstr. 1,

und Dipl.-Ing. H. Stehmann, Nürnberg 2,and Dipl.-Ing. H. Stehmann, Nuremberg 2,

PatentanwältePatent attorneys

Beanspruchte Priorität:
Tschechoslowakei vom 14. Juli 1958Claimed priority:
Czechoslovakia from July 14, 1958

Ivo Streda, Ceska Skalice, und Josef Simandl, ChodovIvo Streda, Ceska Skalice, and Josef Simandl, Chodov

(Tschechoslowakei),
sind als Erfinder genannt worden(Czechoslovakia),
have been named as inventors

Erdbeschleunigung beträgt. Der Abnehmer ist vor allem für das Messen von Schwingungen von niedrigen Frequenzen (von der Ordnung 0 bis 100 Hz) bestimmt, und je nach der Eingangsempfindlichkeit des elektronischen Verstärkers ermöglicht derselbe das Messen von Beschleunigungen von der Ordnung 10—² bis 10—³ der Erdbeschleunigung. Der Abnehmer ist mit einer Viskositätsöldämpfung versehen, so daß keine weiteren Dämpfer erforderlich sind. Die dämpfenden Kräfte sind proportional der augenblicklichen Geschwindigkeit der Bewegung, wodurch allen Voraussetzungen der Theorie des Messens mechanischer Schwingungen Rechnung getragen wird. Da zwischen dem Deckel und der beweglichen Platte ein Spalt entsteht, verläuft die Dämpfung unter günstigen Bedingungen. Acceleration due to gravity. The pickup is primarily intended for the measurement of vibrations of low frequencies (of the order of 0 to 100 Hz), and makes according to the input sensitivity of the electronic amplifier, the same measurement of accelerations of the order of 10- ² to 10- ³ of the acceleration due to gravity . The consumer is provided with a viscosity oil damping system, so that no further dampers are required. The damping forces are proportional to the instantaneous speed of movement, whereby all the requirements of the theory of measuring mechanical vibrations are taken into account. Since there is a gap between the cover and the movable plate, the damping takes place under favorable conditions.

In der Zeichnung ist die Einrichtung nach der Erfindung im Längsschnitt dargestellt.In the drawing, the device according to the invention is shown in longitudinal section.

Der Hauptteil der Einrichtung ist ein geschlossener Magnetkreis, welcher aus dem aus Ferrit in der Form des Buchstabens E mit dem kürzeren Mittelarm hergestellten Grundteil 1 und aus dem Verbindungsteil 2 besteht. Der Verbindungsteil 2 ist mit dem erforderlichen Spiel zwischen beide Endarme des Grundteiles 1 eingeschoben. Die Mitte der Längsseite des Verbindungsteiles steht gegen die Stirnfläche des kürzeren Mittelarmes des Grundteiles 1, Der Grund-The main part of the device is a closed magnetic circuit, which is made up of the ferrite in the mold of the letter E with the shorter central arm made base part 1 and from the connecting part 2 consists. The connecting part 2 is with the necessary play between the two end arms of the base part 1 inserted. The middle of the long side of the connecting part is against the face of the shorter central arm of the base part 1, the base

009 699/125009 699/125

teil 1 ist im Körper 3 des Apparates, der Verbindungsteil 2 in der Platte 4 befestigt. Die Platte 4 ist an ihren beiden Enden mit dem Körper 3 durch Federn 5, 6 verbunden. Die Platte 4 mit dem Verbindungsteil 2 und mit den Federn 5, 6 stellt die schwingende Masse des Abnehmers dar. Auf dem Mittelarm des Grundteiles 1 ist die Erregungswicklung 7 gewickelt, die mit dem elektrischen Strom einer bestimmten Trägerfrequenz aus einer Quelle gespeist wird. Die Endarme des Grundteiles 1 tragen Abnahmespulen 8, 9, die in Serie geschaltet sind. Der Apparat ist mit dem Deckel 10 abgedeckt, welcher mit der Platte 4 einen schmalen Spalt 11 begrenzt. Das Innere des Apparates ist mit einer dämpfenden Viskositätsflüssigkeit (mit öl) gefüllt. part 1 is fixed in the body 3 of the apparatus, the connecting part 2 in the plate 4. The plate 4 is connected at its two ends to the body 3 by springs 5. 6 The plate 4 with the connecting part 2 and with the springs 5, 6 represents the oscillating mass of the consumer. The excitation winding 7 is wound on the central arm of the base part 1 and is fed with the electric current of a certain carrier frequency from a source. The end arms of the base part 1 carry take-off reels 8, 9 which are connected in series. The apparatus is covered with the cover 10, which delimits a narrow gap 11 with the plate 4. The inside of the device is filled with a dampening viscosity liquid (with oil).

Der Apparat wird an dem zu messenden Teil befestigt und macht daher die Schwingbewegung gemeinsam mit diesem Teil. Die bewegliche Platte 4 mit dem Verbindungsteil 2 macht daher in Beziehung zum Grundteil 1 und dem Körper 3 schwingende Bewegungen, deren Amplitude der Beschleunigung der Schwingung, der der Apparat ausgesetzt ist, proportional ist.The apparatus is attached to the part to be measured and therefore makes the oscillating movement together with this part. The movable plate 4 with the connecting part 2 therefore makes in relation to Basic part 1 and the body 3 oscillating movements, the amplitude of which corresponds to the acceleration of the oscillation, to which the apparatus is exposed is proportional.

Durch den in der Windung 7 fließenden elektrischen Wechselstrom wird im Magnetkreis ein magnetischer Wechselfluß hervorgerufen. Falls der Verbindungsteil 2 sich in der mittleren Lage befindet, sind die in den Wicklungen 8, 9 induzierten Spannungen von gleicher Höhe, und da diese Wicklungen in Serie geschaltet sind, ist die resultierende Spannung gleich Null. Während der Abweichung des Verbindungsteiles 2 auf die eine oder andere Seite und dessen Annäherung zu einem der Endarme des Grundteiles 1 erhöht sich die induzierte Spannung in der betreffenden Abnahmespule 8 bzw. 9, und gleichzeitig sinkt die Spannung in der zweiten Abnahmespule 9 bzw. 8. Die resultierende Spannung ist in bestimmten Grenzen proportional der Abweichung des Verbindungsteiles 2 und hiermit auch der Beschleunigung.The electrical alternating current flowing in the winding 7 becomes a magnetic one in the magnetic circuit Alternating flow caused. If the connecting part 2 is in the middle position, the in the windings 8, 9 induced voltages of the same level, and since these windings are connected in series the resulting voltage is zero. During the deviation of the connecting part 2 to one side or the other and its approach to one of the end arms of the base part 1 increases the induced voltage in the relevant pick-up coil 8 or 9, and at the same time decreases Voltage in the second pick-up reel 9 or 8. The resulting voltage is within certain limits proportional to the deviation of the connecting part 2 and thus also to the acceleration.

Diese Spannung wird im elektronischen Verstärker weiterverarbeitet und in bekannter Weise registriert.This voltage is processed further in the electronic amplifier and registered in a known manner.

Die außerordentliche Empfindlichkeit dieses Systems wird gerade durch die Einlegung des Verbindungsteiles 2 zwischen beide Endarme des Grundteiles 1 erzielt.The extraordinary sensitivity of this system is due to the insertion of the connecting part 2 achieved between the two end arms of the base part 1.

Die Erhöhung des Frequenzumfanges wird durch die Viskositätsdämpfung erreicht, und zwar durch öl, das sich in dem Spalt 11 befindet.The increase in the frequency range is achieved through the viscosity damping, namely through oil, which is located in the gap 11.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist vorteilhaft vor allem beim Messen mechanischer Schwingungen der Flugzeug- und Kraftwagenkonstruktionen und in allen übrigen Fällen, wo Schwingungen von verhältnismäßig niedriger Frequenz und hoher Amplitude zu messen sind.The device according to the invention is particularly advantageous when measuring mechanical vibrations of aircraft and automobile constructions and in all other cases where vibrations are relatively high low frequency and high amplitude are to be measured.

Claims

PATENT CLAIM:

Accelerometer for measuring mechanical vibrations with an induction pick-up filled with damping liquid, the magnetic circuit of which consists of a base part and a movable plate supported by springs and whose base part has the shape of the letter E with two end arms carrying the pick-up coils and a shorter one carrying the excitation coil Has middle arm, because of that. ¹ characterized in that the connecting part (2) is attached to increase the sensitivity with play between the end arms and opposite the end face of the central arm of the base part (1).

Considered publications:
German Patent No. 766 064;
U.S. Patent Nos. 2,552,722, 2,883,176.

1 sheet of drawings