DE102022000766B3 - bang pressure simulator - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Knalldrucksimulator vorgestellt, ein ringförmiges Bodenelement und einen Taster aufweisend, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Bodenelement über einen Knalldruckaufnehmer geschoben ist, die Stirnseite des Knalldruckaufnehmers an dem ringförmigen Bodenelement anliegt, der Taster eine Magnetkraft gehaltene, ausgerückte Position einnimmt, der Taster nach dem Überwinden der Magnetkraft durch eine Auslösekraft eine eingerückte Position einnimmt, der Taster oder ein Magnet beim Einnehmen der eingerückten Position zur Körperschallerzeugung auf das ringförmige Bodenelement schlägt und der Körperschall einen Knalldruck zwischen 180 dB und 185 dB simuliert. A blast pressure simulator is presented, having a ring-shaped base element and a button, characterized in that the ring-shaped base element is pushed over a blast pressure sensor, the front side of the blast pressure sensor rests against the ring-shaped floor element, the button assumes a magnetically held, disengaged position, the button after assumes an engaged position after overcoming the magnetic force by a triggering force, the button or a magnet hits the annular floor element when assuming the engaged position to generate structure-borne noise and the structure-borne noise simulates a bang pressure between 180 dB and 185 dB.
Description
Die Erfindung betrifft einen Knalldrucksimulator zur reproduzierbaren Überprüfung von installierten Messketten für einmalige Knallereignisse, insbesondere Sprengungen.The invention relates to a blast pressure simulator for the reproducible checking of installed measuring chains for one-off bang events, in particular explosions.
Knalldruckmessketten werden regelmäßig verwendet, um den Schalldruckpegel von Knallereignissen, insbesondere Sprengungen oder Geschosseinschläge, zu vermessen. Dabei sind Knallereignisse häufig aufwendig geplant und regelmäßig einzigartig und nicht wiederholbar. Der Dynamikbereich solcher Knalldruckereignisse liegt häufig um 183 dB bezogen auf den Schalldruck der Hörschwelle von 20 µPa.Bang pressure measurement chains are regularly used to measure the sound pressure level of bang events, in particular explosions or projectile impacts. Incidents of a bang are often carefully planned and are regularly unique and cannot be repeated. The dynamic range of such pop pressure events is often around 183 dB in relation to the sound pressure of the hearing threshold of 20 µPa.
Eine solche Knalldruckmesskette umfasst regelmäßig einen Knalldruckaufnehmer, der einen Knalldruck in ein elektrisches Signal umwandelt, eine Signalleitung zur Weitergabe des elektrischen Signals und eine Auswerteelektronik, die das Signal auswertet und darstellt.Such a bang pressure measurement chain regularly includes a bang pressure transducer, which converts a bang pressure into an electrical signal, a signal line for transmitting the electrical signal, and evaluation electronics that evaluate and display the signal.
Üblicherweise werden akustische Messketten vor dem zu vermessenden akustischen Ereignis überprüft. Dazu kann beispielsweise ein ähnliches akustisches Ereignis erzeugt werden und über die Auswerteelektronik festgestellt werden, ob alle Messketten plausible Darstellungen bieten. Weiterhin verfügt die Auswerteelektronik regelmäßig über Prüfprogramme, die eine korrekte Verbindung der Auswerteelektronik mit den Aufnehmern bestätigen können.Acoustic measurement chains are usually checked before the acoustic event to be measured. For this purpose, for example, a similar acoustic event can be generated and the evaluation electronics can be used to determine whether all measurement chains offer plausible representations. Furthermore, the evaluation electronics regularly have test programs that can confirm a correct connection between the evaluation electronics and the sensors.
Die Offenlegungsschrift
Aus der Übersetzung der französischen Offenlegungsschrift
Die Anordnungen sind bekannt zur Verwendung bei der Überwachung von Primärkreisläufen in Kernkraftwerken.The arrangements are known for use in monitoring primary circuits in nuclear power plants.
Zur vergleichbaren Erzeugung von Schallereignissen offenbart die Offenlegungsschrift
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass das Schallereignis wiederholbar sein muss. Bei Fließgeräuschen von Fluiden ist dies der Fall, bei Sprengungen jedoch nicht.The disadvantage of this solution is that the sound event must be repeatable. This is the case with the flow noise of fluids, but not with explosions.
Aus der Offenlegungsschrift
Es wird parallel zur eigentlichen Messkette ein Signal aufgenommen und die Werte werden verglichen um die zu untersuchende Messkette zu kalibrieren. Nachteilig an der Vorrichtung ist, dass kein Signal erzeugt werden kann. Die Lösung ist zur Kontrolle von Messketten für einmalige Knallereignisse ebenfalls nicht geeignet.A signal is recorded parallel to the actual measuring chain and the values are compared in order to calibrate the measuring chain to be examined. A disadvantage of the device is that no signal can be generated. The solution is to Kon trolling of measurement chains for one-time bang events is also not suitable.
Die europäische Patentschrift
Weiter ist aus der Offenlegungsschrift
Beide Kalibriereinrichtung sind nachteiligerweise auf eine externe Energieversorgung angewiesen.Both calibration devices have the disadvantage of being dependent on an external power supply.
Zuletzt wird auf der Internetseite der Fa. Synotech, Hückelhoven, www.synotech.de, ein akustischer Präzisionskalibrator vorgestellt. Das Modell CAL 250 emittiert einen Ausgangspegel von 114,0 dB bei einer Frequenz von 250 Hz. Das batteriebetriebene Gerät ist geeignet für 1-Zoll-Mikrofone und in Verbindung mit entsprechenden Adaptern auch für 1/2", 1/4" und 1/8" Mikrofone, sowie Schallpegelmesser.Finally, an acoustic precision calibrator is presented on the website of Synotech, Hückelhoven, www.synotech.de. The CAL 250 model emits an output level of 114.0 dB at a frequency of 250 Hz. The battery-powered device is suitable for 1-inch microphones and, in conjunction with the appropriate adapters, also for 1/2", 1/4" and 1/ 8" microphones and sound level meter.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die zu kalibrierenden Kondensatormikrofone für Sprengungen nicht geeignet sind. Der Messbereich bei PCB Druckaufnehmern für Sprengungen beginnt etwa bei 155-160 dB. Unterhalb dieser Schallwerte wird der Quarz nicht angeregt.The disadvantage of this solution is that the condenser microphones to be calibrated are not suitable for detonations. The measuring range for PCB pressure sensors for blasts starts at around 155-160 dB. Below these sound values, the quartz is not excited.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Knalldrucksimulator zur reproduzierbaren Überprüfung von installierten Messketten für einmalige Knallereignisse, insbesondere Sprengungen vorzuschlagen, der ohne externe Energiequellen betrieben wird.The object of the invention is therefore to propose a blast pressure simulator for the reproducible checking of installed measurement chains for one-off bang events, in particular blasting, which is operated without external energy sources.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is solved by the characterizing features of the main claim. Advantageous configurations are described in the dependent claims.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass kein Knalldruck erzeugt wird, sondern erfindungsgemäß durch Körperschall ein Ereignis von etwa 183 dB suggeriert wird. Um eine definierte Schwingung zu erhalten muss zur Erzeugung ein Widerstand überwunden werden, der eine entsprechende Kraft voraussetzt.The advantage of the invention lies in the fact that no bang pressure is generated, but rather an event of approximately 183 dB is suggested according to the invention by structure-borne noise. In order to obtain a defined vibration, a resistance must be overcome to generate it, which requires a corresponding force.
Um Einflüssen aufgrund der Schallübertragung vorzubeugen, wird die Schwingung direkt als Körperschall von dem Knalldrucksimulator auf den Schallaufnehmer übertragen. Hierfür wird eine Umhüllung seitens des Knalldrucksimulators über den Knalldruckaufnehmer platziert und die Stirnseiten der Komponenten zur Anlage gebracht. Der Signalimpuls wird reproduzierbar erzeugt und übertragen.In order to prevent influences due to the sound transmission, the vibration is transmitted directly as structure-borne noise from the blast pressure simulator to the sound pickup. For this purpose, a cover is placed over the blast pressure sensor by the blast pressure simulator and the end faces of the components are brought into contact. The signal pulse is generated and transmitted reproducibly.
In der rauen Umgebung von Sprengungen werden erfahrungsgemäß Knalldruckaufnehmer mit einem mittleren Aufnahmebereich von etwa 170 - 190 dB verwendet. Es ist vorteilhaft auch den Kontrollimpuls im mittleren Messbereich zu erzeugen. Erfindungsgemäß wird der Kontrollimpuls daher bei etwa 180 - 185 dB erzeugt und überprüft.Experience has shown that blast pressure transducers with an average recording range of around 170 - 190 dB are used in the harsh environment of blasting. It is advantageous to also generate the control pulse in the middle measuring range. According to the invention, the control pulse is therefore generated and checked at around 180-185 dB.
Eine einfache und robuste Ausgestaltung der Erfindung wird erreicht, sofern der Schwingungserzeuger ein mechanischer Taster ist. Durch die Betätigung des Tasters auf Anschlag wird eine Schwingung per Körperschall auf den Knalldruckaufnehmer übertragen der einen Knalldruck im Bereich von etwa 183 db suggeriert.A simple and robust embodiment of the invention is achieved if the vibration generator is a mechanical button. By pressing the button to the stop, a structure-borne vibration is transmitted to the bang pressure sensor, which suggests a bang pressure in the range of around 183 db.
Um den Messwert reproduzierbar zu erzeugen ist der Taster mit einer Rückhaltekraft ausgerüstet, die zunächst überwunden werden muss. Da die Überwindungskraft immer gleich groß ist, ist auch die Betätigungskraft mit der der Taster auf Anschlag betätigt wird und durch den der Körperschall erzeugt wird, gleich groß. Eine gleiche Betätigungskraft erzeugt auf gleichem Anschlag den gleichen Impuls, sodass der Ausgangsimpuls des Knalldrucksimulators bei jeder Betätigung identisch ist. Die Rückhaltekraft wird vorteilhafterweise durch einen Magnet erzeugt. Ein Magnet hat den Vorteil, dass das Magnetfeld mit zunehmender Entfernung schnell abnimmt und dem Taster nach dem Überwinden der Rückhaltekraft auf seinem Weg zum Anschlag nichts entgegenhält.In order to generate the measured value in a reproducible manner, the probe is equipped with a retention force that must first be overcome. Since the overcoming force is always the same, the actuating force with which the button is pressed to the stop and which generates the structure-borne noise is also the same. The same actuation force produces the same impulse on the same stop, so that the output impulse of the pop pressure simulator is identical with each actuation. The retaining force is advantageously generated by a magnet. A magnet has the advantage that the magnetic field decreases quickly with increasing distance and the button after overcoming the restraining force on its way to the stop does not oppose anything.
Auf diese Weise kann der Taster einen ungedämpften Signalimpuls beim Aufschlag erzeugen. Selbstverständlich kann auch der Magnet durch Teile des Tasters bewegt werden und seinerseits einen Körperschall beim Aufschlag erzeugen.In this way, the button can generate an undamped signal pulse on impact. Of course, the magnet can also be moved by parts of the button and in turn generate structure-borne noise on impact.
Zum besseren Verständnis wird folgender Funktionsablauf beschrieben. Der Knalldrucksimulator wird von der Hand des Betreibers mit Zeige- und Mittelfinger erfasst. Der Daumen berührt die Druckfläche des Tasters. Der Taster wird durch die Magnetkraft in der ausgerückten Position gehalten. Der Knalldrucksimulator wird über den Knalldruckaufnehmer geschoben, bis die Stirnseite des Knalldruckaufnehmers an dem Knalldrucksimulator anliegt. Durch Druck auf den Taster steigt die Auslösekraft an, bis diese die Magnetkraft überwindet und der Taster von der ausgerückten in die eingerückte Position bewegt wird. Sobald der Taster bzw. der Magnet auf den Anschlag der eingerückten Position treffen, wird ein Körperschall erzeugt, der auf den Knalldruckaufnehmer übertragen wird und einem Knalldruck von 180-185 dB entspricht. Der Körperschall wird vom Knalldruckaufnehmer in ein elektrisches Signal gewandelt und kann als Referenzsignal zur Funktionsprüfung und zur Kalibrierung verwendet werden.The following functional sequence is described for better understanding. The bang pressure simulator is grasped by the operator's hand with the index and middle fingers. The thumb touches the pressure surface of the button. The button is held in the disengaged position by magnetic force. The bang pressure simulator is pushed over the bang pressure transducer until the front side of the bang pressure transducer is in contact with the bang pressure simulator. By pressing the button, the release force increases until it overcomes the magnetic force and the button is moved from the disengaged to the engaged position. As soon as the button or the magnet hits the stop of the engaged position, structure-borne noise is generated, which is transmitted to the pop pressure sensor and corresponds to a pop pressure of 180-185 dB. The structure-borne noise is converted into an electrical signal by the blast pressure transducer and can be used as a reference signal for function testing and calibration.
Es zeigt die einzige
Es zeigt
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Knalldrucksimulatorbang pressure simulator
- 22
- Knalldruckaufnehmerblast pressure transducer
- 33
- Stirnseiteface
- 44
- Bodenelementfloor element
- 55
- Anlageflächecontact surface
- 66
- Tasterbutton
- 77
- Magnetmagnet
- 88th
- DeckelLid
Claims (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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2022
- 2022-03-04 DE DE102022000766.5A patent/DE102022000766B3/en not_active Expired - Fee Related
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