DE551634C - Apparatus and method for measuring the phase difference between synchronous mechanical vibrations - Google Patents

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Messen des Phasenunterschiedes zwischen synchronen mechanischen Schwingungen Die Erfindung bezieht sich auf die Aufgabe, die Phasenverschiebung festzustellen, welche sich zwischen zwei oder mehreren mechanischen Schwingungen gleicher Periodendauer (synchroner Schwingungen) ausbildet. Daß die zu vergleichenden Schwingungen gleiche Periodendauer haben, ist eine unerläßliche Bedingung, da nur bei Schwingungen dieser Art, den synchronen Schwingungen, ein dauernd gleichbleibender, also durch Messung feststellbarer Phasenwinkel vorliegen kann. Haben dagegen die Schwingungen ungleiche Periodendauer, so ändert sich der Phasenwinkel, d. h. der Winkel zwischen den beiden Vektoren, fortwährend, durch deren kreisende Bewegung bekanntlich die Schwingung erzeugt gedacht werden kann. Die gleiche Winkelgeschwindigkeit für beide kreisende Vektoren bildet also die Voraussetzung für die Messung der Phasenverschiebung.Apparatus and method for measuring the phase difference between synchronous mechanical vibrations The invention relates to the task determine the phase shift which is between two or more mechanical Vibrations of the same period (synchronous vibrations) forms. That the The oscillations to be compared have the same period duration is essential Condition, since only with vibrations of this kind, the synchronous vibrations phase angles that remain constant, i.e. that can be determined by measurement, are present can. If, on the other hand, the oscillations have unequal period durations, then the changes Phase angle, d. H. the angle between the two vectors, perpetually, through whose circular motion, as is well known, the oscillation can be thought of as being generated. The prerequisite is the same angular velocity for both circling vectors for measuring the phase shift.

In der Elektrotechnik sind. seit längerer Zeit Meßvorrichtungen (soggenannte Phasometer) bekannt, die es gestatten, die Phasenverschiebung zwischen zwei Wechselströmen gleicher Frequenz unmittelbar abzulesen.In electrical engineering are. for a long time measuring devices (so-called Phasometer) known, which allow the phase shift between two alternating currents can be read immediately at the same frequency.

In der deutschen Patentschrift 382 470 ist ferner ein Verfahren zur Messung der Phasenunterschiede zweier beliebiger (auch mechanischer) Schwingungsvorgänge gleicher Frequenz beschrieben, bei dem durch die beiden Schwingungsvorgänge unabhängigvoneinander im Rhythmus der Schwingungen Stromschließungen und -unterbrechungen in einem Meßstromkreise bewirkt werden und auf diese Weise ein im Meßstromkreis liegendes Anzeigeinstrument in Abhängigkeit von der Phasenverschiebung beeinflußt wird.In the German patent 382 470 is also a method for Measurement of the phase differences between any two (also mechanical) vibration processes the same frequency, in which the two oscillation processes are independent of each other Current closures and interruptions in a measuring circuit in the rhythm of the oscillations are effected and in this way a display instrument lying in the measuring circuit is influenced as a function of the phase shift.

Unter Vermeidung solcher unerwünschten Stromschließungen und -unterbrechungenwird nun die Phasenverschiebung zwischen mechanischen Schwingungen gemäß der Erfindung durch ein Anzeigegerät gemessen, in welchem schwingende, in Vergleichsnähe gebrachte mechanische oder optische Anzeigemittel, von denen jedes von einer der zu vergleichenden Schwingungen ihrem Bewegungsgesetz entsprechend betätigt wird, die Meßanzeige gemeinsam hervorrufen oder für sie zusammen arbeiten. Im Antrieb mindestens eines der schwingenden Mittel befindet sich eine Einrichtung zur meßbaren Änderung des Phasenwinkels zwischen dem schwingenden Mittel und ,dem Antrieb selbst. Diese Änderung des Phasenwinkels kann absatzweise jedesmal nach Stillsetzen der Vorrichtung erfolgen. Zweckmäßiger ist jedoch die Einrichtung so ausgebildet, daß eine fortlaufende, genau meßbare Winkelverstellung zwischen dem betreffenden schwingenden Mittel und seinem Antrieb während des vollen Betriebszustandes möglich ist. Als schwingende Mittel, welche die Meßanzeige gemeinsam hervorrufen, können Mittel beliebiger Art Verwendung finden, z. B. mechanische Mittel, wie Zeiger o. dgl., oder optische Mittel, wie Spiegel bzw. die von solchen schwingenden Spiegeln zurückgeworfenen Lichtstrahlen. Die Schwingbewegung, welche jedes der schwingenden Mittel ausführt, ist von einer der zu vergleichenden Schwingungen derart abgeleitet, daß sie ein Abbild ihres Schwingungsgesetzes gibt, wobei die Messung des Phasenwinkels um so genauer wird, je getreuer diese Abbildung erfolgt. Erhöht wird diese Genauigkeit besonders dann, wenn die durch die schwingenden Mittel erfolgte Wiedergabe frei von irgendwelchen Nebeneinflüssen ist.While avoiding such undesirable power closures and interruptions, we will now the phase shift between mechanical vibrations according to the invention measured by a display device, in which oscillating, brought into comparison mechanical or visual display means, each of which is one of the ones to be compared Vibrations is actuated according to their law of motion, the measurement display together evoke or work together for them. In the drive at least one of the vibrating Means is a device for measurable change in the phase angle between the oscillating means and, the drive itself. This change in the phase angle can be done intermittently each time after the device has been shut down. More expedient however, the device is designed so that a continuous, accurately measurable Angular adjustment between the vibrating means in question and its drive is possible during the full operating state. As vibrating Means which together cause the measurement indication can be means of any kind Find use, e.g. B. mechanical means, such as pointers or the like, or optical means, like mirrors or the rays of light reflected by such oscillating mirrors. The swinging motion which each of the swinging means makes is of one the vibrations to be compared are derived in such a way that they are an image of their vibration law the more accurate the measurement of the phase angle, the more accurate it is Figure is done. This accuracy is particularly increased when the the vibrating means was rendered free of any secondary influences is.

Es ist bereits bekannt, den Zustand der Phasengleichheit zweier zu vergleichender Schwingungssysteme durch Beobachtung der Bahn des Gelenkpunktes zweier Arme zu ermitteln, von denen jeder mit je einem der beiden Schwingungssysteme verbunden ist und entsprechend seinem 'Bewegungsgesetz betätigt wird. Bei der bekannten Einrichtung wird jedoch nur zur Gleichhaltung des Schwingungsausschlags bei der Bestimmung der Drehschwingungsfestigkeit von Baustoffen beim Auftreten einer Phasendifferenz die Umlaufzahl der antreibenden Maschine geregelt. Eine Messung der Phasenverschiebung durch Änderung der Phasenverschiebung im Antrieb eines der zusammenarbeitenden Anzeigemittel gegenüber der sie erzeugenden Schwingung findet jedoch nicht statt.It is already known that two are in phase comparative oscillation systems by observing the path of the hinge point of two Identify arms, each of which is connected to one of the two oscillation systems and is operated according to its' law of motion. With the known facility However, it is only used to keep the oscillation amplitude equal when determining the Torsional vibration resistance of building materials when a phase difference occurs The number of revolutions of the driving machine is regulated. A measurement of the phase shift by changing the phase shift in the drive of one of the cooperating display means compared to the vibration that generates it, however, does not take place.

Im folgenden soll an Hand einiger Ausführungsbeispiele im einzelnen der Aufbau und die Wirkungsweise der Meßvorrichtung gemäß der Erfindung erläutert werden.In the following, by means of some exemplary embodiments, in detail the structure and the mode of operation of the measuring device according to the invention explained will.

Zunächst sei eine besonders einfache Anordnung beschrieben, die sich zur Messung der Phasenverschiebung zwischen zwei verhältnismäßig langsamen mechanischen Schwingungen mit großer Schwingungsweite eignet und als schwingende Mittel Zeiger benutzt.First, a particularly simple arrangement will be described, which to measure the phase shift between two relatively slow mechanical Vibrations with a large oscillation range are suitable and as a vibrating means pointer used.

Die Erregerkraft wird in fast allen Fällen der mechanischen Erregung einer mit gleichförmiger Geschwindigkeit umlaufenden Welle entnommen. Z. B. kann diese Welle in der Masse des Schwingungsgebildes, das aus dieser Masse und einer Federung besteht, gelagert sein. Diese Welle kann Wuchtmassen tragen, welche die nach dem Sinusgesetz sich ändernde Erregerkraft liefern. Als ein. anderes Beispiel der Erregung sei der Antrieb durch eine Kurbel genannt, die mittels einer losen Kupplung irgendwelcher Art mit dem Schwingungsgebilde verbunden ist. In allen solchen Fällen kann eine bestimmte Schnittebene durch die Achse der Welle und den Vektor der Erregerkraft gelegt werden. Diese mit der Erregerkraft in Phase umlaufende Schnittehene wird beim Antrieb mittels Kurbel durch die Kröpfungsebene gehen, bei der Erregung mittels einer Wuchtmasse durch deren Schwerpunkt.The excitation force is mechanical excitation in almost all cases taken from a shaft rotating at a uniform speed. For example, can this wave in the mass of the oscillatory structure that consists of this mass and one There is suspension, be stored. This shaft can carry balancing masses, which the supply changing excitation force according to the sine law. As a. another example the excitation is called the drive by a crank, which by means of a loose Coupling of any kind is connected to the oscillating structure. In all such Cases can be a certain cutting plane through the axis of the shaft and the vector the excitation force. This cutting line revolving in phase with the excitation force will go through the cranking plane when driving with a crank, when energizing by means of a balancing mass through its center of gravity.

In dem Beispiel nach Abb. i und z soll die Phasenverschiebung zwischen der Bewegung der Antriebskurbel io bzw. der Schwingbewegung des Kreuzkopfes i i dieses Kurbeltriebes und dem mittels einer losen Kupplung 1z angetriebenen Schwingungsgebilde festgestellt werden, das in schematischer Darstellung als aus einer Masse 13 und einer Federung i q. bestehend angenommen werden kann, die in einem Gestell oder Gehäuse 15 untergebracht sind. Wird die Kurbel i o von der Welle 16 gleichförmig gedreht, so liegt das Sinusgesetz den Schwingungsvorgängen der Teile i i und 13 zugrunde.In the example according to Fig. I and z, the phase shift between the movement of the drive crank io or the oscillating movement of the cross head ii of this crank drive and the oscillating structure driven by a loose coupling 1z is to be determined, which in a schematic representation consists of a mass 13 and a Suspension i q. existing can be assumed, which are housed in a frame or housing 1 5. If the crank io rotated uniformly from the shaft 16, so the sine law is the oscillation operations of the parts 1 and 3 is based ii.

Die Schwingbewegung der Masse 13 wird in dem Beispiel in beliebiger Weise und mit beliebigem Übersetzungsverhältnis auf einen um die Achse 17 schwingenden Zeiger 18 übertragen, derart, daß dieser Zeiger genau das Bewegungsgesetz der Masse 13 nachbildet, besonders auch in Phase oder um einen gleichbleibenden, genau bekannten Winkel phasenverschoben mit dieser Masse schwingt. Ein gleicher Zeiger ig sitzt auf einer über die Achse 17 geschobenen Hülse 2o, zweckmäßig derart, daß beide Zeiger 18, i g in der Ruhelage hintereinander in der gleichen, die Achse 17 enthaltenden Ebene liegen. Ebenso wie der Zeiger 18 von der schwingenden Masse 13 wird der Zeiger i g in beliebiger Weise von dem Kreuzkopf'i i, oder, wie dargestellt, von der Kurbelwelle 16 bewegt. Beispielsweise kann hierzu ein Exzenter z i dienen, das sich mixt der Welle 16 dreht.The oscillating movement of the mass 13 is transmitted in the example in any way and with any transmission ratio to a pointer 18 oscillating about the axis 17 , in such a way that this pointer precisely reproduces the law of motion of the mass 13, especially in phase or around a constant, precisely known angle out of phase with this mass oscillates. A similar pointer ig sitting on a pushed over the axle 1 7 2o sleeve, expediently in such a way that both pointers 18, 17 ig are plane containing in the rest position after another in the same axis. Just like the pointer 18 from the oscillating mass 13 , the pointer ig is moved in any way by the crosshead or, as shown, by the crankshaft 16. For example, an eccentric zi that mixes the shaft 16 can be used for this purpose.

Ist die Vorrichtung in Betrieb und blickt man in Richtung der Achse 17 auf die beiden Zeiger 18, ig, so werden, da eine Phasenverschiebung zwischen der Schwingung des Kreuzkopfes i i und der -Masse 13 vorliegt, die beiden Zeiger 18, i g getrennt voneinander schwingen. Wird nun jedoch im Antrieb (eines dieser beiden Zeiger, beispielsweise) des von der Erregerwelle abgeleiteten Zeigers i9 eine Winkelverstellüng bezüglich der Kurbelebene der Erregerwelle vorgenommen, so ist es bei einer bestimmten Winkelgröße dieser Verstellung, eben dem zu messenden Phasenwinkel, möglich, beide schwingende Zeiger 18, i g dauernd derart zur Deckung zu bringen, da.ß sie als -ein einziger schwingender 'Zeiger erscheinen. Die Anordnung gestattet also einwandfrei, den Eintritt der Phasengleichheit der beiden Schwingbewegungen zu erkennen.If the device is in operation and if one looks in the direction of the axis 17 at the two pointers 18, ig, then, since there is a phase shift between the oscillation of the crosshead ii and the mass 13 , the two pointers 18, ig oscillate separately from one another. If, however, an angle adjustment is made in the drive (one of these two pointers, for example) of the pointer i9 derived from the exciter shaft, both oscillating pointers are possible with a certain angular size of this adjustment, precisely the phase angle to be measured 18, so that they are constantly aligned in such a way that they appear as a single oscillating pointer. The arrangement thus allows perfectly to recognize the occurrence of the phase equality of the two oscillating movements.

Diese durch Messung festzustellende Winkelverstellung im Zeigerantrieb kann nun entweder dadurch `vorgenommen werden, daß man nach jeder Beobachtung die Anordnung stillsetzt, eine Winkeländerung vornimmt und dann im Betriebe vergleicht, ob diese Winkelverstellung genügend groß war. Zweckmäßiger und schneller als durch dieses Näherungsverfahren gelangt man dann zum Zizle, wenn eine Winkelverstellung im Betriebe möglich ist. Abb.2 zeigt als Beispiel eine Form der mechanischen Winkelverstellung des Antriebsexzenters 21 gegenüber seiner Welle 16. Diese Vorrichtung ermöglicht, den Phasenwinkel der von der Erregerwelle 16 abgeleiteten Schwingbewegung gegenüber dieser Welle ohne Unterbrechung des Schwingungsvorgangs genau meßbar zu verändern.This angular adjustment in the pointer drive, which can be determined by measurement can now either be made by following each Observation stops the arrangement, makes an angle change and then in operation compares whether this angular adjustment was sufficiently large. More functional and faster than with this approximation method one arrives at the target when an angle adjustment is possible in the company. Fig. 2 shows a form of mechanical angle adjustment as an example of the drive eccentric 21 with respect to its shaft 16. This device enables the phase angle of the oscillating movement derived from the exciter shaft 16 to change this wave precisely measurable without interrupting the oscillation process.

Die Welle 16 ist auf ihrem in Abb. 2 gezeigten Ende als Hohlwelle ausgebildet, die von den Lagern 22 getragen wird. Sie wird durch ein doppelt wirkendes Drucklager 23 gegen axiale Verschiebung gesichert. Auf der Welle ist nach Art einer Hülse drehbar, jedoch gleichfalls axial unverschiebbar das Exzenter 21 gelagert. Die Exzenterhülse 2.4 hat innen ein steilgängiges Gewinde, in welches ein entsprechendes Gewinde 25 einer im Innern der Vorrichtung angeordneten Spindel 26 eingreift, die mittels eines Federkeils 27 axial beweglich in der Hohlwelle 16 geführt ist. Die axiale Verschiebung dieser sich drehenden Spindel 26 ist mittels des Drucklagers 28 möglich, das in dem Kopf 29 eines sich nicht drehenden, axial verschieblichen Körpers ruht. Um eine sehr feine Messung der Winkelverdrehung des Exzenters 21 zu ermöglichen, kann dieser Körper als Schraubenspinde13o ausgebildet sein, deren unverschiebbar gelagerte Mutter 31 mittels Schnekkengetriebes 32 durch ein Handrad 33 drehbar ist, von dessen Welle, durch beliebige übersetzung abgeleitet, ein Zeiger 3¢ über eine Skala 35 verschoben wird.The end of the shaft 16 shown in FIG. 2 is designed as a hollow shaft which is supported by the bearings 22. It is secured against axial displacement by a double-acting thrust bearing 23. The eccentric 21 is rotatably mounted on the shaft in the manner of a sleeve, but also axially immovable. The inside of the eccentric sleeve 2.4 has a steep thread into which a corresponding thread 25 of a spindle 26 arranged inside the device engages, which is guided in the hollow shaft 16 in an axially movable manner by means of a spring wedge 27. The axial displacement of this rotating spindle 26 is possible by means of the thrust bearing 28, which rests in the head 29 of a non-rotating, axially displaceable body. In order to enable a very fine measurement of the angular rotation of the eccentric 21, this body can be designed as a screw spindle 13o whose immovably mounted nut 31 can be rotated by means of a worm gear 32 by a handwheel 33, from whose shaft, derived by any translation, a pointer 3 ¢ over a scale 35 is shifted.

Die Winkelverdrehung des Exzenters 21 im Betriebe oder während der Stillsetzung kann auch auf beliebige andere Weise, z. B. mittels Planetengetriebes, vorgenommen werden.The angular rotation of the eccentric 21 in operation or during the Shutdown can also be done in any other way, e.g. B. by means of planetary gear, be made.

Eine vervollkommnete Anordnung, die denselben Grundgedanken zur ' Ausführung bringt, ist in Abb.3 schematisch dargestellt. Hier tritt klarer das wesentliche Merkmal zutage, daß das Meßergebnis durch die gleichzeitigen Einwirkungen der beiden Schwingbewegungen und der durch sie bewegten Mittel zustande kommt.A perfected arrangement that shares the same principles for ' Execution is shown schematically in Figure 3. Here the essential appears more clearly The feature reveals that the measurement result is due to the simultaneous effects of the two Oscillating movements and the means moved by them comes about.

Diese Vorrichtung besteht aus einer Lasche 36, deren eines Ende 37 an die schwingende Masse 13 angelenkt ist, während das andere Ende 38 mittels eines Exzenters 21 oder auf beliebige andere Art von der Erregerwelle 16 in Schwingungen versetzt wird. Der Aufkeilwinkel des Exzenters kann in beliebiger, z. B. der vorher beschriebenen Weise geändert werden. Auf der Lasche 36 ist in ihrer Längsrichtung ein scharf erkennbarer Strich angebracht. Dieser bildet beim Arbeiten des Schwingungssystems eine Schwingungsfigur in Form zweier sich scheidender Geraden, da sich die Umkehrlagen der sich bewegenden Lasche, in denen die Lasche am längsten verweilt, dem Auge am besten erkennbar einprägen (vgl. die strichpunktierten Linien 39). Die Phasenverschiebung zwischen den Bewegungen der Endpunkte 37, 38 der Lasche 36 kann aus der Form der Schwingungsfigur, insbesondere aus der Lage des Kreuzungspunktes q.0, .ermittelt werden.This device consists of a tab 36, one end 37 of which is hinged to the vibrating mass 13, while the other end 38 by means of a Eccentric 21 or any other type of exciter shaft 16 in vibrations is moved. The wedge angle of the eccentric can be in any, z. B. the one before can be changed in the manner described. On the tab 36 is in its longitudinal direction a clearly recognizable line attached. This forms when the vibration system is working an oscillation figure in the form of two dividing straight lines, since the reversal positions the moving tab in which the tab lingers longest, the eye on the best recognizable imprint (cf. the dash-dotted lines 39). The phase shift between the movements of the end points 37, 38 of the tab 36 can be from the shape of the Oscillation figure, in particular from the position of the intersection point q.0, determined will.

Beträgt die Phasenverschiebung o°, so besteht die Schwingungsfigur aus zwei Geraden, die ganz oder nahezu parallel verlaufen, da in diesem Falle die Schwingbewegung der Lasche 36 ganz oder angenähert in eine translatorische Bewegung übergegangen ist. Beträgt die Phasenverschiebung i 8o', so fällt der Kreuzungspunkt 40 in die Lasche hinein und unterteilt diese im Verhältnis der Schwingungsamplituden der Punkte 37, 38. Bei der Messung wird nun das Exzenter 21 solange im Winkel verstellt, bis der Knotenpunkt 40 möglichst nahe an die Mitte der Lasche 36 heranrückt. In diesem Falle herrscht eine Phasenverschiebung von i 8o', und das Unterteilungsverhältnis der Laschenlänge durch den Knoten q.o kann als Maß für das Verhältnis der beiden Schwingungsausschläge benutzt werden.If the phase shift is o °, the oscillation figure exists from two straight lines that run completely or almost parallel, since in this case the Oscillating movement of the tab 36 completely or approximately in a translatory movement has passed. If the phase shift is i 8o ', the crossing point falls 40 into the bracket and subdivided it in relation to the vibration amplitudes the points 37, 38. During the measurement, the eccentric 21 is now adjusted at the angle as long as until the node 40 moves as close as possible to the center of the tab 36. In in this case there is a phase shift of i 8o ', and the subdivision ratio the lug length through the node q.o can be used as a measure of the ratio of the two Oscillation deflections are used.

Derartig rein mechanisch arbeitende Vorrichtungen haben allgemein den Nachteil, an die Anlage, in welcher sie eingebaut sind, dauernd gebunden zu sein. Erwünscht ist ein Meßgerät zur Feststellung der Phasenverschiebung, das frei beweglich an beliebigem Ort aufgestellt werden kann, um ganz nach Wunsch an jeder Stelle, beispielsweise an jedem Ort des Fundaments einer Maschine, die Phasenverschiebung der hier herrschenden erzeugten Schwingung gegenüber der sie hervorrufenden Schwingbewegung festzustellen.Such purely mechanical devices generally have the disadvantage of being permanently tied to the system in which they are installed be. What is desired is a measuring device for determining the phase shift that is free movable at any location can be set up according to your wishes at everyone Place the phase shift, for example at each location on the foundation of a machine the generated oscillation prevailing here versus the oscillating movement that causes it ascertain.

Dies wird nun dadurch ermöglicht, daß zur Übertragung einer oder beider zu vergleichender Schwingungsbewegungen nach dem Meßgerät durch elektrische Hilfsmittel erfindungsgemäß ein Synchronmotor benutzt wird, da dieser, wenn er leer läuft, die Eigenschaft besitzt, genau in Phase mit dem antreibenden Drehstrom zu arbeiten. Jedoch können auch andere in ähnlicher Weise arbeitende elektromagnetische Vorrichtungen zur übertragung der Schwingbewegungen benutzt werden. Auf solche Weise kann man an einer beliebigen Stelle im Raum eine Bewegung erhalten, die mit der Schwingungsbewegung, von der sie ein getreues Abbild geben soll, z. B. derjenigen der Antriebswelle, synchron und zu einem bestimmten Punkt der Antriebsbewegung phasengleich ist.This is now made possible by the fact that one or both of the to compare vibratory movements after the measuring device by electrical aids According to the invention, a synchronous motor is used because this, when it runs idle, the Has the property to work exactly in phase with the driving three-phase current. However, other electromagnetic devices operating in a similar manner can also be used can be used to transmit the oscillating movements. That is the way you can receive a movement at any point in space, which corresponds to the vibrational movement, from which they should give a true copy, z. B. that of the drive shaft, synchronously and is in phase at a certain point in the drive movement.

Abb. 4 zeigt unter Verwendung -desselben schematischen Bildes für die Vorrichtungen, deren Schwingungen zu vergleichen sind, wie mit der Welle 16 der Schwingungserregung ein kleiner Drehstromgenerator 4i gekuppelt ist, -und zwar zweckmäßig so, daß das zweipolige (Induktor-)Pölrad mit seiner magnetischen Ebene in Phase mit der Ebene der Erregerkraft hegt, also in dem Beispiel -in der Ebene der Kurbelkröpfung io. Hierdurch wird in dem Generator 4i ein Drehstrom erzeugt, dessen Drehfeld sich in Phase mit der Erregerkraft ändert. Der Antrieb dieses Generators 41 kann bei ortsfest gelagerter Welle 16 durch eine starre Kupplung 42 erfolgen, während bei einer Erregerwelle, die in der' schwingenden Masse 13 gelagert ist, um die Schwingung der Masse 13 beispielsweise durch Wuchtmassen hervorzurufen, der Antrieb des Generators 41 mittels einer Kardan- oder biegsamen Welle oder einer Schleppkurbel stattfinden kann.Fig. 4 shows, using the same schematic picture for the devices whose vibrations are to be compared, how a small three-phase generator 4i is coupled to the shaft 16 of the vibration excitation, and expediently so that the two-pole (inductor) pole wheel with its magnetic plane in phase with the plane of the excitation force, so in the example -in the plane of the crank throw io. As a result, a three-phase current is generated in the generator 4i, the rotating field of which changes in phase with the excitation force. This generator 41 can be driven by a rigid coupling 42 when the shaft 1 6 is stationary, while the generator 41 is driven in the case of an exciter shaft which is mounted in the oscillating mass 13 in order to cause the mass 13 to oscillate, for example by means of balancing masses can take place by means of a cardan or flexible shaft or a drag crank.

Die Bewegung des Zeigers erfolgt mittels eines kleinen, ebenfalls zweipoligen Synchronmotors 43, der, da er lediglich die Anzeigevorrichtung zu betätigen hat, vollkommen leer läuft, dessen Läufer sich infolgedessen auch genau in Phase mit der Erregerkraft bewegt. Durch diese genaue elektrische Übertragung der Erregerschwingung auf die Zeigerbewegung wird es nun in der Tatmöglich, ein getreues Abbild der beiden zu vergleichenden Schwingbewegungen an beliebiger Stelle zu erhalten und auf die Meßeinrichtung einwirken zu lassen, also eine in sich geschlossene, leicht transportable und überall aufzustellende Vorrichtung züm Messen der Phasenverschiebung zwischen zwei mechanischen Schwingungen zu schaffen. An sich wäre es auch denkbar, die erzeugte Schwingung, beispielsweise diejenige tler Masse 13 oder die mittels dieser Masse im Gehäuse 15 oder dessen Fundament hervorgerufene Schwingung, durch elektrische Mittel an die Stelle der ierregenden Schwingung zu übertragen, doch ist der umgekehrte Weg meist leichter, zumal die durch die Erregung erzeugte Schwingung an der beliebigen Stelle, an welcher diese Schwingung untersucht werden soll, mit Hilfe eines Vibrometers oder einer nach dem Prinzip des Seismographen ausgebildeten Vorrichtung in eine phasengleiche Schwingungsbewegung im Meßgerät umgesetzt werden kann.The pointer is moved by means of a small one, too two-pole synchronous motor 43, which, since he can only operate the display device has, runs completely empty, whose runner is consequently also exactly in phase moved with the excitation force. This precise electrical transmission of the excitation vibration on the movement of the pointer it is now possible, in fact, to create a true copy of the two to obtain comparative oscillatory movements at any point and on the To let the measuring device act, so a self-contained, easily transportable and a device to be installed anywhere to measure the phase shift between to create two mechanical vibrations. In itself it would also be conceivable which generated Vibration, for example that tler mass 13 or by means of this mass in the housing 15 or its foundation caused vibration by electrical Transferring means to the place of the exciting vibration, but it is the opposite Way usually easier, especially since the vibration generated by the excitation is at the arbitrary one Place at which this oscillation should be examined with the help of a vibrometer or a device designed according to the principle of the seismograph into a in-phase oscillation movement can be implemented in the measuring device.

Zu diesen Vorteilen der elektrischen- Bewegungsübertragung kommt noch derjenige, daß nun die Winkelverstellung zur Feststellung des Phasenwinkels bei Verwendung des Drehstroms besonders :einfach ist. Man hat nämlich nur nötig, das Gehäuse des Motors 43 um die Motorachse zu drehen. Dieser Verdrehungswinkel ist unmittelbar gleich dem durch ihn bewirkten Phasenverschiebungswinkel. Denn wenn beispielsweise die Drehfeldachse der Statorwicklung des Generators 41 senkrecht nach oben gerichtet ist, dann wird der Motor 43 eine phasengleiche Schwingung erzeugen, wenn auch die Drehfeldachse seines Stators in die gleiche Richtung zeigt. Dreht man den Stator des Motors 43, so verschiebt man damit die Drehfeldachse und in dem gleichen Maße auch die Phase (der von dem Motor 43 abgeleiteten Schwingung.In addition to these advantages of electrical motion transmission, there are also the one that now the angle adjustment to determine the phase angle at Use of three-phase current in particular: is easy. You only need that Housing of the motor 43 to rotate around the motor axis. This twist angle is directly equal to the phase shift angle caused by it. Because if For example, the rotating field axis of the stator winding of the generator 41 is perpendicular is directed upwards, then the motor 43 will generate an in-phase oscillation, even if the rotating field axis of its stator points in the same direction. Turns one moves the stator of the motor 43, so one shifts the rotating field axis and in the the same measure also the phase (of the vibration derived from the motor 43.

Dieselbe leichte Phasenangleichung der vom Motor 43 herrührenden Zeigerbewegung könnte auch erreicht werden, wenn das Gehäuse des Generators 41 gedreht wird, während das Gehäuse des Motors 43 ortsfest bleibt, doch wäre diese Verstellungsart insofern unbequemer, als man die Angleichung der beiden Zeiger, also die Messung des Phasenwinkels, nicht an der Meßstelle selbst vornehmen konnte.The same slight phase adjustment of the hand movement originating from the motor 43 could also be achieved if the casing of the generator 41 is rotated while the housing of the motor 43 remains stationary, but this type of adjustment would be insofar more inconvenient than aligning the two pointers, i.e. measuring the phase angle, could not do it at the measuring point itself.

Auch an Stelle der vorher beschriebenen mechanischen Mittel, durch welche die Schwingungen in vergleichbarer Weise zueinander in Beziehung gesetzt werden, also der beiden Zeiger. 18, i9 nach Abb. i bzw. der Lasche 36 mit ihrer Strichmarke nach Abb. 3, dienen bei der leicht transportablen Vorrichtung zweckmäßig andere Hilfsmittel, welche auch noch bei sehr kleinen und raschen Schwingungen eine genaue Feststellung des Phasenwinkels ermöglichen. Hierzu können in erster Linie optische oder elektrische Hilfsmittel dienen.Also in place of the mechanical means described above which related the vibrations to one another in a comparable way be, so the two pointers. 18, i9 according to Fig. I or the tab 36 with its Line marks according to Fig. 3, are useful in the easily transportable device other aids, which are also useful for very small and rapid vibrations enable precise determination of the phase angle. You can do this primarily optical or electrical aids are used.

Ein derartiges optisches Mittel ist beispielsweise bei der Vorrichtung nach Abb,.4 verwendet. Hier dienen als schwingende Mittel zur Anzeige des Meßergebnisses Lichtstrahlen, die von den beiden Lichtquellen 44, 45 ausgehen und auf zwei Spiegel 46, 47 fallen, welche um die beiden parallelen Achsen 48, 49 schwenkbar sind. Die Schwingung des Spiegels 46 um die Achse 48 entsprechend der zu untersuchenden erzeugten Schwingung erfolgt z. B. dadurch, daß in dem Schwerpunkt der im Raum ruhend bleibenden niedrigperiodisch abgefederten Masse einer seismographenähnlichen Vorrichtung die Stoßstange 5o des Spiegels 46 angreift, während die Lagerung des Spiegels ortsfest mit dem Seismographengehäuse verbunden ist, das seinerseits an der zu untersuchenden Schwingstelle angebracht ist und an deren Schwingungen teilnimmt. Auf diese .Weise führt der Spiegel 46 Schwingungen aus, die in Phase mit der zu messenden Schwingung verlaufen.Such an optical means is for example in the device used according to Fig. 4. Here serve as a vibrating means to display the measurement result Light rays emanating from the two light sources 44, 45 and onto two mirrors 46, 47, which are pivotable about the two parallel axes 48, 49. the Vibration of the mirror 46 about the axis 48 corresponding to the generated to be examined Vibration occurs z. B. by the fact that in the center of gravity that remains dormant in the room low period cushioned mass of a seismograph-like device the The bumper 5o of the mirror 46 engages while the mirror is stationary is connected to the seismograph housing, which in turn is attached to the to be examined Vibration point is attached and takes part in their vibrations. In this way if the mirror 46 vibrates, which in Phase with the to be measured Vibration run.

Die Schwingung des zweiten Spiegels 47 wird in geeigneter Weise von der Welle des Synchronmotors 43 hergeleitet. Z. B. kann der Läufer de' Motors ein kleines Exzenter tragen, dessen Hub unmittelbar zur Erzeugung der Schwingung des Spiegels 47 dient.The vibration of the second mirror 47 is suitably from derived from the shaft of the synchronous motor 43. For example, the rotor of the motor can be carry small eccentric whose stroke directly to generate the oscillation of the Mirror 47 is used.

Die von den beiden Spiegeln 46, 4-7 zurÜckgeworfenen Lichtstrahlen fallen über einen bei Oszillographen. bekannten, sich drehenden, mit spiegelnden Flächen versehenen Körper 51, der auf der Achse des Synchronmotors 43 sitzt und dessen Querschnitt beispielsweise ein Zwanzigeck ist, auf eine Mattscheibe 52. Der an sich bekannte umlaufende Spiegel 5 r zieht die Lichtstrahlen zu einem optischen Zeit-Weg-Diagramm auseinander, derart, daß jede der beiden Schwingungen als Sinuskurve erscheint. Vor Beginn der Messung werden die schwingenden Spiegel 46, 47 so eingestellt, daß die auf der Mattscheibe erzeugten Sinuskurven eine gemeinsame Nulllinie 53 besitzen. Die vergleichbare Darstellung der beiden Schwingungen ist bei dieser Anordnung besonders anschaulich und bequem. Man kann hier unmittelbar auf der Diagrammachse 53 die Phasenverschiebung als Strecke abgreifen. Einfacher und genauer wird die Messung dann, wenn auch hier wieder der Zustand der Phasengleichheit beider Sinuskurven festgestellt wird. Zu diesem Zweck wird das Gehäuse des Motors 43 so weit um seine Achse gedreht, bis die Phasengleichheit der beiden Sinuskurven auf der Mattscheibe beobachtet wird.The light rays reflected by the two mirrors 46, 4-7 fall over one at oscilloscope. known, rotating, with reflective Flats provided body 51, which sits on the axis of the synchronous motor 43 and whose cross-section is, for example, a twenty-corner, on a ground glass 52. The revolving mirror 5 r known per se draws the light rays to an optical one Time-distance diagram apart in such a way that each of the two oscillations is a sinusoid appears. Before starting the measurement, the oscillating mirrors 46, 47 are set so that that the sine curves generated on the ground glass have a common zero line 53. The comparable representation of the two vibrations is special in this arrangement vivid and convenient. The phase shift can be seen here directly on the diagram axis 53 tap as a route. The measurement will then be simpler and more accurate, even if here again the state of phase equality of the two sinusoids is established. to For this purpose, the housing of the motor 43 is rotated around its axis until the phase equality of the two sinusoids is observed on the screen.

Statt die beiden schwingenden Mittel, von denen jedes von einer der zu vergleichenden Schwingungen entsprechend deren Bewegungsgesetz betätigt wird und durch deren Vergleich die Messung zustande kommt, getrennt voneinander zu halten, können diese schwingenden Mittel erfindungsgemäß auch miteinander vereinigt sein, z. B. derart, daß ihre Beeinflussung seitens der zu vergleichenden Schwingungen in verschiedenen Richtungen, etwa koordinatengemäß in senkrechten Richtungen, erfolgt, wobei die Vereinigungsstelle beider Mittel oder allgemeiner ihre vereinigte Bewegung als Spitze eines Zeigers beliebiger Art dienen kann. Ein solcher Zeiger führt demnach eine Flächenbewegung aus, wobei die Ordinaten der Bewegungsfigur der einen Schwingung, die Abszissen der zweiten Schwingung entsprechen.Instead of the two vibrating means, each of which is from one of the to be compared vibrations is actuated according to their law of motion and through the comparison of which the measurement is made, to be kept separate from each other, these vibrating means can also be combined with one another according to the invention, z. B. in such a way that their influence on the part of the vibrations to be compared takes place in different directions, e.g. in perpendicular directions according to coordinates, being the union of both means, or more generally their united movement can serve as the tip of a pointer of any kind. Such a pointer leads accordingly a surface movement, where the ordinates of the movement figure of one oscillation, the abscissas correspond to the second oscillation.

Die Anwendung dieses Gedankens zur Messung des Phasenunterschiedes mechanischer Schwingungen zeigt schematisch Abb. 5. Als Zeiger dient hier der Gelenkpunkt 54 zweier Stoßstangen 55, 56, von denen die Stange 55, beispielsweise wie vorher beschrieben, unmittelbar durch eine seismographenähnliche Vorrichtung betätigt werden. kann, so daß sie die eine Schwingung nachbildet. Die zweite Stoßstange 56, die senkrecht zur Stange 55 steht, wird durch die Kurbel eines Synchronmotors 43 in der vorher erläuterten Weise angetrieben, so daß die Schwingung der Stange 56 genau der Erregerschwingung entspricht. Der Gelenkpunkt 54 beider Stoßstangen, der tatsächlich als 'Zeiger ausgebildet oder besser mit Schreibwerk beliebiger Art versehen sein kann, führt eine elliptische Bewegung 57 aus, derart, daß die Ordinaten in jedem Augenblick der einen Schwingung, die Abszissen der anderen Schwingung entsprechen. Durch Änderung im Antrieb einer der beiden Stoßstangen., z. B. wie vorher beschrieben, durch Winkelverstellung mittels des Gehäuses des Synchronmotors 43, kann der Phasenwinkel zwischen beiden Schwingungsbewegungen, aus der Änderung der Ellipsenform hergeleitet werden, wie dies ausführlich an Hand der Abb.6 beschrieben sei.The application of this idea to the measurement of the phase difference mechanical vibrations is shown schematically in Fig. 5. The point of articulation serves here as a pointer 54 of two bumpers 55, 56, of which the rod 55, for example as before described, can be actuated directly by a seismograph-like device. can, so that it simulates the one oscillation. The second bumper 56 that is perpendicular to the rod 55 is by the crank of a synchronous motor 43 in the before explained manner driven so that the oscillation of the rod 56 exactly the excitation oscillation is equivalent to. The pivot point 54 of both bumpers, which is actually designed as a 'pointer or better can be provided with writing of any kind, leads an elliptical Movement 57 in such a way that the ordinates of the one oscillation, the abscissas correspond to the other oscillation. By changing the drive one the two bumpers., z. B. as previously described, by means of angular adjustment of the housing of the synchronous motor 43, the phase angle between the two oscillation movements, can be derived from the change in the shape of the ellipse, as explained in detail on hand the Fig.6 is described.

Diese erläutert, wie auch bei optischer Anzeige statt zweier getrennter Lichtstrahlen als Zeigerhilfsmittel nur ein Lichtstrahl verwendet werden kann, der beispielsweise nacheinander auf zwei Spiegel fällt, welche um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen schwingbar sind.This explains how also with the optical display instead of two separate ones Beams of light can only be used as a pointer aid that is for example one after the other falls on two mirrors which are perpendicular to each other by two standing axes are swingable.

Der von- der Lichtquelle 58 ausgehende Strahl fällt zunächst auf den Spiegel 59, der beispielsweise in der vorher beschriebenen bekannten Art von der im Raum ruhenden Masse eines Seismographen dadurch bewegt wird, daß seine Acihse 6o im S:eismographengehäuse gelagert ist, das sich der zu untersuchenden erzeugten Schwingung entsprec 'hend bewegt. Von denn. Spiegel 59 wird der Lichtstrahl auf einen Spiegelbi geworfen, der um eine senkrecht zu der Achse 6o liegende Achse 62 schwingen kann und zweckmäßig in gemeinsamem Gehäuse mit dem Spiegel 59 untergebracht ist. Die Schwingbewegung des Spiegels 61 wird in geeigneter Weise von der Erregerwelle 16, am besten mittels der oben beschriebenen Drehstromgenerator- und Synchronmotoranordnung, angetrieben. Auch dieser Motor 43 ist zweckmäßig mit dem Seismographen und den beiden Spiegeln 59 und 61 in gemeinsamem Gehäuse derart angeordnet, daß der Stator des Motors 43 in bequemer Weise um genau meßbare Beträge gedreht werden kann. Der Läufer des Motors 43 versetzt mittels einer kleinen Kurbel 63 o. dgl. den Spiegel 6 t in zur Erregerwelle synchrone Schwingungen.The beam emanating from the light source 58 first falls on the mirror 59, which is moved, for example, in the known manner described above by the mass of a seismograph resting in space, in that its axis 6o is stored in the s: eismograph housing that is attached to the investigating generated oscillation accordingly moved. From then. Mirror 59 , the light beam is thrown onto a Spiegelbi, which can oscillate about an axis 62 lying perpendicular to the axis 6o and is expediently accommodated in a common housing with the mirror 59. The oscillating movement of the mirror 61 is driven in a suitable manner by the exciter shaft 16, preferably by means of the three-phase generator and synchronous motor arrangement described above. This motor 43 is also expediently arranged with the seismograph and the two mirrors 59 and 61 in a common housing in such a way that the stator of the motor 43 can be conveniently rotated by precisely measurable amounts. By means of a small crank 63 or the like, the rotor of the motor 43 sets the mirror 6 t in oscillations that are synchronous with the exciter shaft.

Der von den beiden Spiegeln 59 und 61 zurückgeworfene Lichtstrahl fällt auf eine Mattscheibe 64, und zwar entsteht hier eine Ellipse 65 als Diagramm der- gemeinsämen Schwingbewegungen. Die Ordinaten der Ellipse entsprechen in jedem Augenblick den Ausschlägen des vom Synchronmotor 43 bewegten Spiegels 61, ihre Abszissen denjenigen des -Seismographenspiegels 59. Es ist ersichtlich; daß die Form und Lage der Ellipse durch. die Phasenverschiebung der beiden Schwingungen eindeutig festgelegt ist. Fallen die beiden Hauptachsen der Ellipse (wie dargestellt) in die Richtung des Koordinatenkreuzes, so beträgt die Phasenverschiebung 9o°. Schrumpft die Ellipse zu einer geraden Linie zusammen, die eine Schräglage zu, dem Koordinatenkreuz auf der Mattscheibe einnimmt, so beträgt die Phasenverschiebung o oder i8o°.The light beam reflected by the two mirrors 59 and 61 falls on a ground glass 64, and one is created here ellipse 65 as a diagram of the common oscillating movements. The ordinates correspond to the ellipse at every moment the deflections of the mirror 61 moved by the synchronous motor 43, its abscissa corresponds to that of the seismograph mirror 59. It can be seen; that the shape and position of the ellipse. the phase shift of the two oscillations is clearly defined. Fall the two major axes of the ellipse (as shown) in the direction of the coordinate system, the phase shift is 90 °. Shrinks the ellipse together to a straight line, which is inclined to the coordinate system occupies on the screen, the phase shift is o or i8o °.

Auf diese Art ist die Phasenverschiebung in besonders bequemer Weise meßbar. Das Gehäuse des Synchronmotors 43 braucht nur so weit um die Motorwelle gedreht zu werden, bis die Ellipse zu einer Geraden zusammenschrumpft. Der Winkel dieser Verdrehung, der genau an einer mit dem Motorgehäuse verbundenen Skala. abgelesen werden kann, ist der gesuchte Phasenwinkel. Auch ohne Drehung des Motorgehäuses kann die Größe der Phasenverschiebung aus der Lage und Form der Ellipse bestimmt werden.In this way the phase shift is particularly convenient measurable. The housing of the synchronous motor 43 only needs so far around the motor shaft to be rotated until the ellipse shrinks into a straight line. The angle this twist, which is exactly on a scale connected to the motor housing. read is the sought phase angle. Even without rotating the motor housing the size of the phase shift can be determined from the position and shape of the ellipse will.

Statt den als Zeiger dienenden Lichtstrahl nacheinander auf zwei verschiedene und zueinander senkrecht schwingende Spiegel fallen zu lassen und hierdurch die Vereinigung der beiden Schwingungsmittel zu erzielen, kann auch, wie dies Abb. 7 andeutet, nur ein Spiegel 66 Verwendung finden, dem beide Bei egungen erteilt werden. Ein Rahmen 67, der um eine waagerechte Achse 68 schwingbar gelagert ist, wird mittels der Stoßstange 69 einer der beiden Schwingungen entsprea.end, bewegt. In diesem Rahmen 67 ist mittels einer zu seiner Schwingachse 68 senkrechten Achse 70 der Spiegel 66 drehbar gelagert. Die Bewegung der Achse 70 erfolgt durch eine Stoßstange 71 gemäß der anderen Vergleichsschwingung, beispielsweise, wie vorher beschrieben, durch den Synchronmotor 43. Die Stoßstange 71 wird zweckmäßig parallel zu der Schwingachse 68 angeordnet, damit die Bewegungen des Rahmens 67 auf die von ihr erzeugte Bewegung ohne Einfluß bleiben. Noch. besser liegt der Zapfen 71' der Antriebskurbel in einer durch die Schwingachse 68 gehenden Ebene. Ferner empfiehlt es sieh, die Stoßstange 71 an denn Antriebshebel kardanisch zu lagern, da sie eine räumliche ausführt.Instead of letting the light beam serving as a pointer fall one after the other onto two different mirrors oscillating perpendicular to one another and thereby achieving the union of the two oscillation means, only one mirror 66 can be used, as shown in Fig. 7, to which both attachments can be made will. A frame 67, which is pivotably mounted about a horizontal axis 68, is moved in accordance with one of the two vibrations by means of the bumper 69. In this frame 67, the mirror 66 is rotatably mounted by means of an axis 70 perpendicular to its oscillation axis 68. The movement of the axis 70 is carried out by a push rod 71 according to the other comparison oscillation, for example, as described above, by the synchronous motor 43. The push rod 71 is expediently arranged parallel to the oscillation axis 68, so that the movements of the frame 67 on the movement generated by it remain without influence. Yet. better, the pin 71 ′ of the drive crank lies in a plane passing through the oscillating axis 68. It is also recommended that the bumper 71 be gimbaled to the drive lever because it performs a spatial one.

Ein anderes, -gut brauchbares optisches Hilfsmittel, das allerdings nur die Feststellung der Phasengleichheit ermöglicht, ist in Abb. 8 dargestellt. 'Auch hier-ist angenom= men, daß der schwingbar gelagerte Spiegel 72 etwa. in, der vorher beschriebenen Art von einem iSeismographen o. dgl. betätigt wird. Der Synchronmotor 43 ist, wie aus Abb.8 ersichtlich, zweckmäßig in dem der gesamten Vorrichtung gemeinsamen Gehäuse vor dem Spiegel7z angeordnet. Auf seiner Achse 73 ist eine Stroboskops.cheibe 74 befestigt, die an einer Stelle einen schmalen radialen Schlitz 75 trägt. Diese Stelle wird zweckmäßig in die magnetische Ebene des Motorankers gelegt. Vor Beginn der Messung werden Spiegel 72 und Stroboskopscheibe 74 so eingestellt, daß der vom Spiegel zurückgeworfene Lichtstrahl., während der Spiegel sich in seiner Nullage befindet, den Schlitz der Stroboskopscheibe dann trifft, wenn dieser seine höchste Lage erreicht, der zugehörige Radius also lotrecht nach oben zeigt.Another optical aid that can be used well, but only enables the determination of phase equality, is shown in Fig. 8. Here, too, it is assumed that the pivotably mounted mirror 72 is approximately. in, the type previously described by an iSeismograph o. The like. Is operated. As can be seen from FIG. 8, the synchronous motor 43 is expediently arranged in the housing common to the entire device in front of the Spiegel7z. A Stroboskops.cheibe 74 is attached to its axis 73, which has a narrow radial slot 75 at one point. This point is expediently placed in the magnetic plane of the motor armature. Before the start of the measurement, the mirror 72 and stroboscopic disc 74 are set so that the light beam reflected by the mirror. While the mirror is in its zero position, it hits the slot of the stroboscopic disc when it reaches its highest position, i.e. the associated radius perpendicularly above shows.

Bei der Messung des Phasenwinkels wird das Gehäuse des Synchronmotors so weit um die Achse gedreht, bis der Spiegel, durch den Schlitz 75 gesehen, hell erscheint. Dies ist nur dann der Fall, wenn der Lichtstrahl den Schlitz 75 in dem" Augenblick trifft, wo er. durch seine höchste Lage geht. In diesem Fall. herrscht Phasengleichheit zwischen der Drehung des Synchronmotors und der Schwingung des -Spiegels 7a.When measuring the phase angle, the housing of the synchronous motor becomes Rotated around the axis until the mirror, seen through the slot 75, is bright appears. This is only the case if the light beam passes through the slot 75 in the " Moment where he meets. goes through its highest position. In this case. prevails Phase equality between the rotation of the synchronous motor and the oscillation of the -Mirror 7a.

Handelt es sich- um langsamere und größere Schwingungen, also etwa solche, deren Schwingungsweite mehrere Millimeter beträgt, so kann die Vorrichtung mit S.troboskop unter Fortfall des Spiegels auch so ausgebildet werden, wie dies die Abb.9 und i o schematisch von vorn gesehen und im Teilquersohnitt veranschaulichen. Auf der Achse des Synchronmotors 43 sitzt eine lichtdicht geschlossene Trommel 76, in deren in der magnetischen Ebene des Läufers liegenden Mantellinie sich ein Loch 77 befindet. Im Innern der Trommel ist eine Lichtquelle 78 angebracht. Diese sich drehende Trommel ist von einer stillstehenden Trommel 79 umgeben. In der als Ausgangslage dienenden axialen Nüliebüne, also beispielsweise, wie bei Abb. 8 beschrieben, in der lotrechten, durch die Motorachse gelegten Ebene an der Stelle der höchsten Mantellinie der Trommel 79, ist ein Schieber 8o in einer zur Drehachse der Trommel parallelen Richtung beweglich, der ebenfalls eine Bohrung 81 besitzt und entsprechend der erzeugten Schwingung mittels einer Stoßstange 82 betätigt wird.If the vibrations are slower and larger, such as those with an oscillation range of several millimeters, the device with the S.troboskop can also be designed with the mirror omitted, as shown schematically in Figs illustrate in the partial cross-section. On the axis of the synchronous motor 43 sits a light-tight, closed drum 76, in the surface line of which lies in the magnetic plane of the rotor a hole 77 is located. A light source 78 is mounted inside the drum. This rotating drum is surrounded by a stationary drum 79 . In the axial Nüliebüne serving as the starting position, for example, as described in Fig. 8, in the vertical plane through the motor axis at the point of the highest surface line of the drum 79, a slide 8o is movable in a direction parallel to the axis of rotation of the drum , which also has a bore 81 and is actuated by means of a push rod 82 in accordance with the vibration generated.

Zur Feststellung des Phasenwinkels wird der Stator des Synchronmotors so weit um die Motorachse gedreht, bis die Bohrung 81 des Schiebers 8o hell erscheint. Dies ist nur dann der Fall, wenn der Lichtstrahl der Lampe 78 zugleich durch die Bohrungen 77 und 8 i fällt, wenn beide also phasengleich arbeiten. Der gesuchte Phasenwinkel ist also durch diejenige Drehung des Motorgehäuses 43 zu ermitteln, durch welche dieses Aufleuchten der Bohrung 81 erreicht wird.The stator of the synchronous motor is used to determine the phase angle Rotated around the motor axis until the hole 81 of the slide 8o appears bright. This is only the case if the light beam is the Lamp 78 at the same time through the bores 77 and 8 i falls, so when both are working in phase. Of the The phase angle sought is therefore to be determined by the rotation of the motor housing 43, through which this illumination of the bore 81 is achieved.

Claims (3)

PATENNTANSI'RÜCIir: i. Vorrichtung zum Messen des Phasenunterschiedes zwischen synchronen mechanischen Schwingungen, gekennzeichnet durch die Meßanzeige gemeinsam hervorrufende oder für die Meßanzeige zusammenarbeitende, in Vergleichsnähe gebrachte mechanische oder optische Anzeigemittel, von denen jedes von einer der zu vergleichenden Schwingungen ihrem Bewegungsgesetz entsprechend betätigt wird, sowie durch Mittel zur meßbaren Änderung der Phasenverschiebung im Antrieb einer der zusammenarbeitenden Anzeigevorrichtungen. gegenüber der sie erzeugenden Schwingung. PATENNTANSI'RÜCIir: i. Device for measuring the phase difference between synchronous mechanical vibrations, characterized by the measuring display jointly causing or cooperating for the measurement display, close to the comparison brought mechanical or visual indicating means, each of which is represented by one of the the vibrations to be compared are actuated according to their law of motion, as well as means for measurable change in the phase shift in the drive of a of cooperating display devices. compared to the vibration that generates it. 2. Meßverfahren unter Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Phasenwinkels im Antrieb eines der beiden schwingenden Mittel so lange durchgeführt wird, bis aus dem Meßergebnis der Zustand der Phasengleichheit der beiden Mittel erkennbar ist. 2. Measuring method using the device according to claim i, characterized in that that the change in the phase angle in the drive of one of the two oscillating means is carried out until the state of phase equality from the measurement result of the two means is recognizable. 3. Vorrichtung . nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur übertragung der zu messenden Schwingbewegung auf die schwingenden Anzeigemittel ein im Takte der Erregerkraft schwingendes oder sich drehendes mechanisches Bewegungsmittel, beispielsweise ein Exzenter (z i, Abb. i) dient, dessen Aufkeilwinkel (Phasenwinkes) seinem Antrieb gegenüber, und zwar zweckmäßig im Betrieb, verstellbar ist. q.. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung des mechanischen Bewegungsmittels gegenüber seiner Antriehswelle ein in diesem Mittel angebrachtes steilgängiges Gewinde (2¢, Abb.2) dient, in welches das Gewinde (25) einer sich mitdrehenden, axial verschiebbaren Spindel (26) greift, welche von ruhender Stelle aus um genau meßbare Beträge axial verschiebbar ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als schwingende Anzeigemittel zwei unabhängig voneinander um eine gemeinsame Achse schwingbar angeordnete Zeiger (i8, 19, Abb. i) dienen, deren jeder entsprechend einer der zu vergleichenden Schwingungen bewegt wird und deren einer mittels eines meßbär verstellbaren Antriebs derart hinsichtlich der Phase verstellbar ist, daß beide Zeiger, in axialer Richtung betrachtet, zur Deckung gebracht werden könne. 6. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichsvorrichtung eine Lasche mit einer strichförmigen Marke (36, Abb.3) dient, deren beide Enden entsprechend den zu vergleichenden Schwingungen bewegt werden und deren eines Ende außerdem phasenverstellbar ist. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenwinkel im Antrieb des einen Laschenendes so lange meßbar winkelverstellt wird, bis der Kreuzungspunkt (¢o) der Schwingungsfigur (39) der Mitte der Lasche am nächsten kommt. B. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegung des schwingenden Anzeigemittels ein (im übrigen) leer laufender Synchronmotor o. dgl.dient, der von einem mit dem Schwingungserzeuger bzw. der Schwingungsstelle -gekuppelten Drehstromgenerator mit Strom versorgt wird, wobei der Generator und der Motor in bezug aufeinander phasenverstellbar sind. 9. Vorrichtung nach Anspruch i und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetebene des Induktors des Drehstromgenerators (q.1, Abb. ¢) in die Ebene (io) des Erregerkraftvektors gelegt ist. io. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das durch den Synchronmotor (¢3) angetriebene schwingende Anzeigemittel in Phase mit der magnetisclhen Ebene im Läufer des Antriebsmotors arbeitet. i i. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Synchronmotors oder/und das seine> Generators derart um die Maschinenachse drehbar gelagert ist, daß sein Verdrehungswinkel genau meßbar ist. 12. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des von einer der Schwingungen abgeleiteten schwingenden Mittels mit Hilfe eines Vibrometers, eines Seismographen o. dgl. in an sich bekannter Weise dadurch erzeugt wird, daß in dem an der Schwingung teilnehmenden S.eismographengehäuse ein Zeiger, ein Spiegel o. dgl. um eine- feste Achse drehbar gelagert ist und durch eine Stoßstange angetrieben wird, die sich auf die träge Masse des Seismographen stützt. 13. Vorrichtung nach Anspruch i oder Unteransprüchen 8 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanördnung durch zwei um parallele Achsen, entsprechend den zu vergleichenden Schwingungen bewegte Spiegel (q.6, ¢7, Abb. q.) und eine mit den Schwingungen synchron umlaufende Spiegeltrommel (51) gebildet wird, deren Achse senkrecht zu den Schwingachsen der Spiegel steht. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der sich drehende Spiegel mittels eines Uhrwerks, eines genau regelbaren Motors o. dgl. in einem zu den Schwingungen synchronen Umlauf gehalten wird. 15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Spiegel auf der Achse des die Zeigervorrichtung bewegenden Synchronmotors sitzt. 16. Meßverfahren gemäß den Ansprüchen 13 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingenden Spiegel (q.6, ¢7) so eingestellt werden, daß die von den Drehspiegeln (51) auf eine Mattscheibe (52) o. dgl. als- Wegzeitkurven fallenden Lichtstrahlen mit gemeinsamer Nullinie erscheinen, auf welcher aus dem Abstand der Wegkurvenschnittpunkte mit der Nullinie die Phasenverschiebung abgreifbar ist. 17. Verfahren nach Anspruch 13 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß einer der schwingenden Spiegel gegenüber dem anderen durch Verdrehung des Gehäuses einer der ihn treibenden elektrischen Synchronmaschinen eine derartige Vor- oder Nacheilung erhält, daß die auf der Mattscheibe erscheinenden Wegzeitkurven phasengleich liegen, also die gleichen Schnittpunkte mit der gemeinsamen Nullinie haben. 18. Verfahren zum Messen der Phasenverschiebung zwischen zwei synchronen mechanischen Schwingungen unter Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitze eines Zeigers beliebiger Art durch gleichzeitige Beeinflussung seiner Bewegung durch beide Schwingungen eine Flächenbewegung erteilt wird, derart, daß die Ordinaten der Bewegungsfigur der einen Schwingung, die Abszissen der zweiten Schwingung entsprechen. 19. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle (oder ein an ihr bewegter Zeiger) zweier in verschiedener, insbesondere rechtwinkliger Richtung je der mechanischen Schwingung entsprechend bewegter Stangen (55, _56, Abb. 5) die Flächenbewegung beschreibt. 20. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtstrahl nacheinander auf zwei um vorzugsweise senkrecht zueinander sbehende Achsen (6o, 62, Abb.6) schwingende Spiegel (59, 61) fällt, die je entsprechend einer oder zu vergleichenden Schwingungen bewegt werden. 21. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 18 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtstrahl auf einen Spiegel (66, Abb. 7) fällt, der beiden Schwingungen entsprechend gemeinsam bewegt wird. 22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (66) in einem Rahmen (67) schwingbar gelagert ist und- der einen Schwingung entsprechend bewegt wird, während der Rahmen (67) selbst in einer senkrecht zur Spiegelschwingungsachse stehenden Achse- (68) gelagert und um diese Achse der anderen Schwingung entsprechend bewegt wird. 23. Meßverfahren nach Anspruch 18 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Antrieb eines der beiden schwingenden Mittel, z. B. der Spiegel (59, 61), eine derartige meßbare Winkelverstellung vorgenommen wird, daß die vom Lichtstrahl auf eine Mattscheibe (6q.) o. dgl. geworfene Ellipse (65) zu einem schrägstehenden geraden Strich zusammenschrumpft. 2q.. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl, welcher von einem der einen Vergleichsschwingung entsprechend bewegten Spiegel (72, Abb.8) reflektiert wird, auf eine mit der anderen Schwingung synchron -bewegte oder mit der Erregerkraft synchron umlaufende Scheibe (7q.) fällt, die einen schmalen radialen Schlitz (75)- besitzt, der in der magnetischen Ebene des Läufers des Synchronmotors liegt. 25. Verfahren nach Anspruch 2¢, dadurch gekennzeichnet, daß - nachdem der Lichtstrahl vor Beginn der Messung so eingestellt ist, daß, während sich der Schwingspiegel (72) in seiner Nullage befindet, der zurüdkgeworfene Strahl durch den lotrecht nach oben zeigenden Spalt (7 5 ) geht -bei der Messung das Gehäuse des Synchronmotors meßbar so weit um seine Achse gedreht wird, daß der vom Spiegel (7i) zurückgeworfene Lichtstrahl durch den Schlitz (75) der auf der Achse (73) des Motors (q.3) sitzenden Scheibe (7q.) fällt. 26. Vorrichtung nach Anspruch r oder Unteransprüchen, gekennzeichnet durch eine mit der Erregerschwingung synchron bewegte, innen beleuchtete, an einer Stelle (77, Abb.9, to) gelochte Trommel. (76) und einen in Richtung der Zylinder erzeugenden, dieser Trommel entsprechend der anderen zu vergleichenden Schwingung bewegten, gleichfalls mit einem Loch (8r) versehenen Schieber (8o). 27. Meßverfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Einstellung der Schieberbohrung (8i) vor die lotrecht stehende, in der magnetischen Ebene des Synchronmotors liegende Trommelöffnung (77) bei der Messung das Gehäuse des Synchronmotors (q.3) so weit meßbar verdreht wird, bis die Bohrung (81) im Schieber hell erscheint.3. Device. according to claim i, characterized in that a mechanical movement means, for example an eccentric (zi, fig. i), whose wedge angle (phase angle) is opposite its drive, serves to transmit the oscillating movement to be measured to the oscillating display means , and that is useful in operation, adjustable. q .. Device according to claim 3, characterized in that a steep thread (2 ¢, Fig.2) attached in this means is used to adjust the mechanical movement means relative to its drive shaft, in which the thread (25) of a co-rotating, axially displaceable Spindle (26) engages, which is axially displaceable from a stationary point by precisely measurable amounts. 5. Apparatus according to claim i, characterized in that two pointers (i8, 19, Fig. I) which are arranged to oscillate independently of one another about a common axis and each of which is moved according to one of the vibrations to be compared and one of which by means of a are used as the oscillating display means measurable adjustable drive is adjustable in terms of phase so that both pointers, viewed in the axial direction, can be brought to congruence. 6. The device according to claim i, characterized in that a tab with a line-shaped mark (36, Fig.3) is used as a comparison device, the two ends of which are moved according to the vibrations to be compared and one end of which is also phase adjustable. 7. The method according to claim 6, characterized in that the phase angle in the drive of the one end of the tab is measurably angularly adjusted until the intersection point (¢ o) of the oscillation figure (39) comes closest to the center of the tab. B. Device according to claim i, characterized in that a (otherwise) idling synchronous motor o The generator and the motor are phase adjustable with respect to one another. 9. Apparatus according to claim i and 8, characterized in that the magnetic plane of the inductor of the three-phase generator (q.1, Fig. ¢) is placed in the plane (io) of the excitation force vector. ok Device according to claim i, characterized in that the oscillating display means driven by the synchronous motor (3) operates in phase with the magnetic plane in the rotor of the drive motor. i i. Device according to Claim i, characterized in that the housing of the synchronous motor and / or its> generator is mounted so that it can rotate about the machine axis in such a way that its angle of rotation can be precisely measured. 12. The device according to claim i, characterized in that the drive of the vibrating means derived from one of the vibrations with the aid of a vibrometer, a seismograph o. eismograph housing a pointer, a mirror or the like. Is rotatably mounted about a fixed axis and is driven by a push rod, which is supported on the inertial mass of the seismograph. 13. The device according to claim i or dependent claims 8 and following, characterized in that the measuring arrangement by two mirrors moved around parallel axes, corresponding to the oscillations to be compared (q.6, ¢ 7, Fig. Q.) And one with the oscillations synchronously rotating mirror drum (51) is formed, the axis of which is perpendicular to the oscillation axes of the mirror. 14. The device according to claim 13, characterized in that the rotating mirror by means of a clockwork, a precisely controllable motor o. The like. Is held in a synchronous rotation to the vibrations. 15. Apparatus according to claim 13 or 14, characterized in that the rotating mirror sits on the axis of the synchronous motor moving the pointer device. 16. Measuring method according to claims 13 and following, characterized in that the oscillating mirror (q.6, ¢ 7) are set so that the of the rotating mirrors (51) on a ground glass (52) o falling light rays appear with a common zero line, on which the phase shift can be tapped from the distance between the path curve intersections with the zero line. 17. The method according to claim 13 and following, characterized in that one of the oscillating mirror compared to the other by rotating the housing of one of the synchronous electric machines driving it receives such a lead or lag that the travel time curves appearing on the screen are in phase, so the have the same intersection with the common zero line. 18. A method for measuring the phase shift between two synchronous mechanical vibrations using the device according to claim 1 or dependent claims, characterized in that the tip of a pointer of any type is given a surface movement by simultaneously influencing its movement by both vibrations, such that the ordinates the movement figure of the one oscillation, the abscissas of the second oscillation. 19. Apparatus for carrying out the method according to claim 18, characterized in that the connection point (or a pointer moved on it) of two rods (55, _56, Fig. 5) moved in different, in particular at right angles, depending on the mechanical vibration corresponding to the surface movement describes. 20. Apparatus for carrying out the method according to claim 18, characterized in that a light beam falls successively on two mirrors (59, 61) oscillating around preferably perpendicular to each other sbehende axes (6o, 62, Fig.6), each of which corresponds to one or to comparative vibrations are moved. 21. Apparatus for carrying out the method according to claim 18 and following, characterized in that a light beam falls on a mirror (66, Fig. 7), which is moved together according to the two vibrations. 22. The device according to claim 21, characterized in that the mirror (66) is pivotably mounted in a frame (67) and the one oscillation is moved accordingly, while the frame (67) itself in an axis perpendicular to the mirror oscillation axis- ( 68) and is moved around this axis corresponding to the other oscillation. 23. Measuring method according to claim 18 and following, characterized in that in the drive one of the two oscillating means, for. B. the mirror (59, 61), such a measurable angular adjustment is made that the ellipse (65) thrown by the light beam on a ground glass (6q.) O. The like. Shrinks to an inclined straight line. 2q .. Device according to claim 1 or subclaims, characterized in that the light beam which is reflected by one of the one comparison oscillation correspondingly moved mirror (72, Fig.8), onto a mirror that is moved synchronously with the other oscillation or synchronously with the excitation force rotating disc (7q.), which has a narrow radial slot (75) - which lies in the magnetic plane of the rotor of the synchronous motor. 25. The method according to claim 2 ¢, characterized in that - after the light beam is set before the start of the measurement that, while the oscillating mirror (72) is in its zero position, the beam thrown back through the vertically upwardly pointing gap (7 5) - during the measurement, the housing of the synchronous motor is rotated so far around its axis that the light beam reflected by the mirror (7i) passes through the slot (75) on the axis (73) of the motor (q.3) Disc (7q.) Falls. 26. The device according to claim r or dependent claims, characterized by a drum that is moved synchronously with the excitation oscillation, is internally illuminated and perforated at one point (77, Fig.9, to). (76) and a slide (8o) which generates this drum in the direction of the cylinder and is moved in accordance with the other vibration to be compared, likewise provided with a hole (8r). 27. Measuring method according to claim 26, characterized in that after an adjustment of the slide bore (8i) in front of the vertical drum opening (77) lying in the magnetic plane of the synchronous motor, the housing of the synchronous motor (q.3) can be measured so far during the measurement is rotated until the hole (81) in the slide appears light.