DE2557521B2

DE2557521B2 - Stoß-Meßeinrichtung

Info

Publication number: DE2557521B2
Application number: DE2557521A
Authority: DE
Inventors: Dmitry Alekseevitsch Gretschinsky; Viktor Aleksandrovitsch Klotschko; Oleg Nikolaevitsch Novikov; Viktor Georgievitsch Rygalin; Aleksandr Sergeevitsch Yakschin
Original assignee: NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ INSTITUT INTROSKOPII MOSKAU
Current assignee: NAUTSCHNO-ISSLEDOVATELSKIJ INSTITUT INTROSKOPII MOSKAU
Priority date: 1974-12-19
Filing date: 1975-12-19
Publication date: 1980-05-14
Also published as: DE2557521A1; SU676932A1; FR2295429B1; GB1493650A; JPS562898B2; US4023396A; JPS5277790A; DK577075A; DD121989A1; FR2295429A1; DE2557521C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoß-Meßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bekannt ist z. B. eine Stoß-Meßeinrichtung mit einem einen mechanischen Stoß in elektrische Signale umwandelnden piezoelektrischen Beschleunigungsgeber, der über einen Verstärker an eine Stoßspitzenwert-Meßeinheit angeschlossen ist (vgl. z. B. W. S. P e 11 i η e ζ, Messung von Stoßbeschleunigungen, Verlag Standardow, Moskau, 1975, S. 184-204). Eine derartige Meßeinrichtung dient zwar zum Messen von Stoß-Parametern, insbesondere des Stoß-Spitzenwertes, doch wird das Meßergebnis durch mechanische Störungen, die z. B. bei einer Verschiebung von beweglichen Teilen einer Stoßmaschine auf Führungen sowie bei Zusammenstößen einer beweglichen Plattform mit der Grundplatte der Stoßmaschine nach dem Hauptstoß entstehen, verfälscht.

Es ist auch eine Einrichtung zur direkten Messung und/oder Analyse mechanischer Stöße und Sprünge bekanntgeworden (vgl. AT-PS 313606), die aus der Reihenschaltung eines piezoelektrischen Beschleunigungsaufnehmers, eines Meßverstärkers, der wahlweise als Breitbandverstärker oder Integrator arbeitet, eines Tiefpasses, dessen obere Grenz-Frequenz umschaltbar ist, eines einen mechanischen Resonator mit einem Freiheitsgrad nachbildenden elektronischen Resonanzsystems mit dem Übertragungsverhalten eines Tiefpasses mit Resonanz, eines auf positiven und negativen Spitzenwert umschaltbaren Spitzenwertmesser und eine Oszilloskops besteht. Das Umschalten der oberen Grenzfrequenz des Tiefpasses dient dazu, Stöße unterschiedlicher Zeitdauer messen und gleichzeitig höherfrequente Störungen möglichst 2ut unterdrücke!! zu können, da die direkte Messung an mechanischen Stoßen fast stets dadurch erschwert wird, daß dem eigentlichen Stoßverlauf wesentlich höherfrequente mechanische Störschwingungen überlagert sind, die zwar die physikalische Wirkung • des Stoßes praktisch nicht beeinflussen, die meßtechnische Erfassung des Stoßverlaufs aber sehr erschweren.

Nachteilig bei dieser bekannten Meßeinrichtung ist

aber, daß ihre Meßgenauigkeit verhältnismäßig gering

ι» ist, da sie analog arbeitet, und daß bei ihr nur bedingt

Störungen unterdrückt werden können, nämlich nur oberhalb der oberen Grenzfrequenz des verwendeten

Tiefpasses, so daß unterhalb dieser Grenzfrequenz

auftretende Störungen selbst bei sehr niedrigem Pegel

ι > erfaßt werden.

Schließlich ist eine Stoß-Meßeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs bekanntgeworden (vgl. Archiv für Technisches Messen [ATM], Lieferung^, Sept. 19Ö8.S. Rl 10-Rl 16), deren digitaler -'» Teil insbesondere eine einstellbare Triggerschwelle zur Unterdrückung der Nullpunktablage des einem Beschleunigungsaufnehmer und einem Tiefpaßfilter nachgeschalteten Ladungsverstärkers haben und Meßfehler durch Reflexionen vermeiden soll. Im einr > zelnen wird im digitalen Teil die vom Ladungsverstärker abgegebene Spannung über einen Spannungsteiler für die Meßwertanpassung in einen integrierenden Spannungs-Frequenz-Umformer eingespeist, dessen Impulse über eine Torschaltung zu einem Integralzäh-JO ler geleitet werden, wobei diese Signalspannung außerdem von einem empfindlichen Trigger überwacht wird, dessen Triggerschwelle durch eine Schwellwerteinstellung derart vorgegeben ist, daß der Trigger erst knapp über der Nullpunktablage des Las') dungsverstärkers anspricht, um einen Meßfehler durch Nullpunktablage auszuschließen. Der Trigger öffnet die Torschaltungen nur während der Dauer des Meßsignals, indem das Ende des Meßwerts einen Meßwertende-Speicher umkippt und damit die Torin schaltungen für etwaige dem Meßsignal folgende Reflexionen sperrt.

Diese bekannte Stoß-Meßeinrichtung ermöglicht zwar die Unterdrückung von Reflexionen, also von nach dem eigentlichen Stoß auftretenden Störimpuli") sen, jedoch nicht die Unterdrückung von Störungen bereits vor dem eigentlichen Stoß, insbesondere nicht eine wahlweise Einstellung eines Grenzpegels zu unterdrückender Störimpulse.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Stoß- -.Ii Meßeinrichtung der eingangs genannten Art mit einer Entstöranordnung zu schaffen, die eine sehr genaue Messung des Stoßspitzenwerts unter einstellbarer Unterdrückung von Störungen gestattet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsge-,» maß durch die Lehre nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs.

Die Stoß-Meßeinrichtung gemäß der Erfindung sichert nicht nur eine Stoßspitzenwert-Messung mit hohem Genauigkeitsgrad, sondern gestattet auch insbe-Mi sondere, die durch die Verschiebung der beweglichen Teile der Stoßmaschine auf den Führungen sowie durch die Zusammenstöße der beweglichen Plattform mit der Grundplatte der Stoßmaschine nach dem eigentlichen oder Hauptstoß bedingten Störungen zu „-, unterdrücken.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Stoß-Meßeinrichtung verringert also den Meßfehler für den Stoß-Sr)itzenwert erheblich durch Ausblenden von

Störimpulsen aus dem Meßvorgang, erhöht die Güte der erhaltenen Ergebnisse bei der Prüfung von Gegenständen auf Schlagfestigkeit und senkt die Kosten für derartige Prüfungen.

Die verwendete Stoßspitzenwert-Meßeinheit, die Zähldekade und das Anzeigegerät können dabei einen für sich bekannten Aufbau aufweisen (vgl. z. B. US-PS 3286253).

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Stoß-Meßeinrichtung und

Fig. 2 Signal-Zeii-Diagramme, die die Arbeitsweise insbesondere der Entstöranordnung der Stoß-Meßeinrichtung erläutern.

Die Stoß-Meßeinrichtung enthält gemäß Fig. 1 einen für sich bekannten piezoelektrischen Beschleunigungsgeber 1 (vgl. z.B. W. S. Pellinez, Messung von Stoßbeschleunigungen, Verlag Standardow, Moskau, 1975, S. 184 bis 190), der einen mechanischen Stoß in elektrische Signale umsetzt und über einen Verstärker 2 (a.a.O., S. 191 bis 204) an eine Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 angeschlossen ist.

Die Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 ist mit einer Entstöranordnung 4 verbunden.

Die Entstöranordnung 4 enthält eine Zähldekade 5, an deren Eingang ein Ausgang der Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 angeschaltet ist, deren andere Ausgänge mit den Infortnationseingängen von Speicherregistern 6 und 7 gekoppelt sind. Die Ausgänge der Speicherregister 6 und 7 sind mit einem Anzeigegerät 8 verbunden.

Der erste Ausgang 9, der zweite Ausgang 10 und der dritte Ausgang 11 der Zähldekade 5 sind mit den Eingängen eines mehrere Kontakte aufweisenden Umschalters 12 verbunden, dessen Ausgänge an die Eingänge eines NAND-Gliedes 13 gekoppelt sind. Der Ausgang des NAND-Gliedes 13 ist mit einem Eingang eines Flip-Flops 14 verbunden, dessen anderer Eingang mit einer Löschschiene 15 und mit der Zähldekade S gekoppelt ist. Der Ausgang des Flip-Flops 14 ist mit dem ersten Eingang eines UND-Gliedes 16 verbunden, dessen zweiter Eingang an eine Umschreibschiene 17 gekoppelt ist. Der Ausgang des UND-Gliedes 16 ist mit den Setzeingängen der Speicherregister 6 und 7 verbunden.

Die Zähldekade 5 ist (in nicht gezeigter Weise) aus D-Flip-Flops sowie UND-Gliedern aufgebaut.

Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der Stoß-Meßeinrichtung zeigt Fig. 2 Signal-Zeit-Diagramme:

Eine Impulsfolge 66 am Eingang der Zähldekade 5, Impulse 67 am ersten Ausgang 9 der Zähidekade 5, Impulse 68 am zweiten Ausgang 10 der Zähldekade 5, Impulse 69 am dritten Ausgang der Zähldekade 5, Impulse 70 bis 76 am Ausgang des NAND-Gliedes 13 für sieben Störpegel I, II, III, IV, V, VI bzw. VII, einen Umschreibimpuls 77, einen Löschwnpuls 78, einen Impuls 79 am Ausgang des Flip-Flops 14 für einen eingestellten Störpegel gleich drei (HI) und einen Impuls 80 am Ausgang des UND-Gliedes 16, der an den Speicherregistern 6 und 7 eintrifft.

Die Stoß-Meßeinrichtung arbeitet wie folgt:

Vom Ausgang des auf einem (nicht gezeigten) Prüfling angeordneten Beschleunigungsgebers 1 kommt ein elektrisches Signal am Verstärker 2 an. Am Ausgang des Verstärkers 2 bildet sich ein Signal aus, dessen Form die des Stoßes nachahmt. Zusammen mit dem Nutzsignal werden am Ausgang des Verstärkers 2 Störungen darstellende elektrische Signale erzeugt, die z. B. aufgrund einer Prellung der Plattform der Stoßmaschine sowie bei Zusammenstößer; der Grundplatte mit der Plattform der Stoßmaschine nach Beendigung des Stoßes entstehen. Diese Stör-Signale gelangen mit dem Nutzsignal auf den Eingang der Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3.

In der Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 wird das auf einen Grob- und Fein-Vergleicher auftreffende Eingangssignal mit einem am Ausgang eines Decodierers auftretenden Rückführungssignal verglichen. Das als Ergebnis des Vergleiches an den Ausgängen des Grob- und des Fein-Vergleichers auftretende Signal wird in einem Zählimpuls-Generator in einen Zifferncode umgewandelt und in die Dekaden für die niedrigste bzw. höchste Stelle eingeschrieben. Dieses Signal enthält Aussagen über den Spitzenwert des Stoßes und die den Stoßvorgang begleitenden Störungen.

In der Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 wird die Dekade für die höchste Stelle vom Zählimpuls-Generator über ein ODER-Glied aufgefüllt. Das Signal vom Eingang der Dekade für die höchste Stelle gelangt auf den Eingang der Zähidekade 5 der Entstöranordnung 4. Die Signale von den Ausgängen der Dekaden für die höchste bzw. niedrigste Stelle der Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 treffen an den entsprechenden Eingängen der Speicherregister 6 und 7 der Entstöranordnung 4 ein.

Die Folge der eine Information über den Spitzenwert des Stoßes und über den Störpegel tragenden Impulse 66 (Fig. 2) gelangt auf den Ausgang der Zähldekade S der Entstöranordnung 4 vom Eingang der Dekade für die höchste Stelle der Stoßspitzen-Meßeinheit 3.

Diese Information wird von der Zähldekade 5 in die Speicherregister 6 und 7 umgeschrieben und gelangt auf das Anzeigegerät 8.

Zur Eliminierung der Anzeige der Störimpulse bei der Stoß-Meßeinrichtung wird eine Umschreibung nur in dem Fall gestattet, wenn die Anzahl der am Eingang der Zähldekade 5 eingetroffenen Impulse einen vorher gewählten, in bezug auf die Dekade für die höchste Stelle der Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 eingestellten Wert übersteigt.

Die Entstöranordnung 4 gestattet es, acht Störpegelwerte einzustellen, die mit 0, I, II, III, IV, V, VI, VII bezeichnet sind. Diese Störpegel werden mit Hilfe von Kontakten des Umschalters 12 eingestellt.

Die Ausgänge der Zähldekade 5 stellen invertierende Ausgänge der D-Flip-Flops dar, aus denen die Zähldekade 5 aufgebaut ist. In Abhängigkeit davon, welche Kontakte des Umschalters 12 geschlossen sind, werden auf das NAND-Glied 13 Signale 67, 68, 69 (Fig. 2) von einem beliebigen der drei Ausgänge der Zähidekade 5 gegeben. Die Werte der Störpegel in Abhängigkeit von den Zuständen der Kontakte des Umschalters 12 sind in der Tabelle aufgeführt.

Am Ausgang des NAND-Gliedes 13 bilden sich in Abhängigkeit vom Zustand der Kontakte Impulse 70, 71,72, 73, 74, 75 und 76 (Fig. 2) aus. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, erscheint ein Impuls am Ausgang des NAND-Gliedes 13 erst nach dem Durchgang desjenigen Eingangsimpulses aus der Impulsfolge 66, der dem eineestellten Wert des Störpegels entspricht. Das

Signal vom Ausgang des NAND-Gliedes 13 gelangt auf den S-(Setz)-Eingang des Flip-Flops 14, an dessen Ausgang ein positiver Impuls 79 erscheint. In Fig. entspricht dieser Impuls dem Störpegel drei, der in der Tabelle mit III bezeichnet ist. Hierbei werden am Ausgang des NAND-Gliedes 13 Impulse 72 (Fig. 2) gebildet.

Tabelle

Störpegel-Zustände der Kontakte des Umschalters B = offen, C = geschlossen

Kontakt 3. Kontakt

B B B B C C C C

	1. Kontakt	L.
0	B	B
I	C	B
II	B	C
III	C	C
IV	B	B
V	C	B
VI	B	C
VII	C	C

Der Impuls 79 vom Ausgang des Flip-Flops 14 gelangt auf einen der Eingänge des UND-Gliedes 16 und läßt einen Umschreibimpuls 77 (Fig. 2) von der Umschreibschiene 17 zum Ausgang des UND-Gliedes 16 durch, und ein Impuls 80 (Fig. 2) gelangt vom Ausgang des UND-Gliedes 16 auf die Speicherregister 6 und 7. Sämtliche Störimpulse, deren Spitzenwert unterhalb des eingestellten Störpegels liegt, der iim vorliegenden Fall gleich drei ist, gelangen also nicht zu den Speicherregistern 6 und 7. Die Signale von den Ausgängen der D-Flip-Flops der Speicherregister 6 und 7 treffen an der höchsten und niedrigsten Stelle des Anzeigegeräts 8 ein. Die Arbeit der höchsten und der niedrigsten Stelle ist für sich bekannt (vgl. z. B. L. M. Goldenberg, Digitale und Impulseinrichtungen, Verlag Nachrichtenwesen, Moskau, 1973, S. 462). Auf den Anzeigelampen des Anzeigeräts 8 leuchtet der Stoß-Spitzenwert auf. Nach der Messung des Spitzenwertes kommt am R-(Rücksetz)-Eingang des Flip-Flops 14 und an den R-Eingängen der Flip-Flops der Zähldekade 5 über die Löschschiene 15 ein Löschimpuls 78 (Fig. 2) an, der diese Flip-Flops in den Ausgangszustand rücksetzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Stoß-Meßeinrichtung mit einem mechanischen Stoß in elektrische Signale umwandelnden Beschleunigungsgeber, mit einem diesem nachgeschalteten Verstärker, mit einer letzterem nachgeschalteten, digitale Signale erzeugenden Stoßspitzenwert-Meßeinheit und mit einer Endstöranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Entstöranordnung (4) eine bestimmte Amplitude unterschreitende Störungen unterdrückt und aufweist: eine Zähldekade (S), deren Eingang an einen Ausgang der Stoßspitzenwert-Meßeinheit (3) angeschlossen ist, einen der Zähldekade (5) nachgeschalteten Umschalter (12), ein dem Umschalter (12) nachgeschaltetes NAND-Glied (Ii), ein diesem nachgeschaltetes Flip-Hop (14) und ein letzterem nachgeschaltetes UND-Glied (16), wobei verbunden sind: der Ausgang des NAND-Glieds (13) mit dem Setzeingang des Flip-Flops (14), vom UND-Glied (16) ein Eingang mit dem Ausgang des Flip-Flops (14), ein anderer Eingang mit einer Umschreibschiene (17) und der Ausgang mit dem Setzeingang von Speicherregistern (6,7) sowie deren Informationseingänge mit den anderen Ausgängen der Stoßspitzenwert-Meßeinheit (3) und deren Ausgänge mit einem Anzeigegerät (8).