Onderzoek naar de ingeleide kracht van een elektrodynamische excitator

Onderzoek naar de ingeleide kracht van een

elektrodynamische excitator

Citation for published version (APA):

Bos, K. S. (1972). Onderzoek naar de ingeleide kracht van een elektrodynamische excitator. (TH Eindhoven. Afd. Werktuigbouwkunde, Laboratorium voor mechanische technologie en werkplaatstechniek : WT rapporten; Vol. WT0291). Technische Hogeschool Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1972

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at: openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

technische hogeschool eindhoven

lahoratoriwm voor mechanische technologie en werkplaatstechniek rapport van de sectie: WT

titel:

ONDERZOEK NAAR DE INGELEID8 KRACHT

VAN EEN EL8KTRODYNAMISCHE EXCITATOR

auteur(s):

K.S. BOS

Selctiel eider:

hoogleraar: A.

c.

H. van der WOLF

samenvatting

In dit onderzoek wordt op twee manieren bepaald hoe

groot de leide kracht is van vier kleine

excita-toren (hetzel:fde type) en

een

grote excitator. De enE

krachtmeting geschiedt aan de hand van de stroom doo] de spoel van de excitator, de andere krachtmet

m.b.vo een kwartskristal, aangebracht tussen

excita-tor en te onderzoeken object. Het frequentiegebied

ligt tussen 50 en 600 Hz. Uit een vergelijking

tus-sen de twee krachtmetingen b1ijkt, dat de ingeleide

kracht, bepaald m.b.v. het kwartskristal, voor de

beste van de k1eino Bxcitatoren, ca. hoger t

dan de kracht, bepaald aan de hand van de stroom,

00-afhankeli van de frequentie en de stroomsterkte.

V~~r de grate excitator is dit

4-

,echter weI

af-hankelijk van de :frequentie, maar bijna niet van de

stroomsterkte. Bij de kleine excitator is de kracht

onafhankelijk van de f'requentie, a1thans in het

ga-bied van

50

tot 600 Hz, terwijl bij de grote

excita-tor dit niet het gBval is. Voor beidn excitaexcita-toran is de kracht rechtevenredig met de strooIDste

prognose

biz. van biz.

rapport nr0291 I codering: M

4

I

f - - - -J trefwoord: Dynamische crachtmeting [ datum: aantol biz. 29 geschikt voor pl.iblicatle in:

- 2

-INLEIDING

Een elektrodynamische excitator is een apparaat, dat aan een object een sinusvormige kracht kan doorgeven. De groot-te en de frequentie van de kracht is insgroot-telbaar.

Verondersteld is tot nu toe dat de (sinusvormige) kracht evenredig is met de stroom door de spoel van de

elektrody-namische e~tator. De evenredigheidsfaktor wordt opgegeven

door de fabrikant. Ret is echter zeer goed mogelijk, dat deze evenredigheidsfaktor niet constant blijft.Bijvoorbeeld doordat wikkelingen van de spoel kortsluiting maken, het elektromagnetisch veld verandert of het membraam in de

exci-tat~r niet naar behoren functioneert en de invloed van de

toenem~nde versnellingskracht met de frequentie~

Het is nu mogelijk am de opgewe.kte kracht m. b. v. een k\varts-kristal rechtstreeks te meten. Ret kwartsk\varts-kristal dient hier-voor aangebracht te worden tussen excitator en te onderzoeken object.

In dit onderzoek worden deze twee krachtmetingen naast elkaar ge5teld en vergeleken. Onderzocht zijn vier excitatoren van

het type

v47 (3

ohm model) en

e

excitator van het type V50 mkl,

be ide van GOODMANS INDUSTHIES LTD., welke aanwezig zijn in de sectie ELECTRONICA van de groep WT.

J -MEETOPSTELLING 6 8 1.0 ]'iguur 1 1. - excitator 2 - blok staal J - kwartskristalring

4 -

verbindingsas 5 - messing propje

6 -

dempingslaag (doek)

7 -

touw 8 - tafel

9 -

dempingsrubber 10 - fundament 11 - versne11ingsopnemer 7 1.

4

-Zie figuur 1

De exeitator (1) is aan een touw (7) (80 em) opgehangen.

Het aan te stoten object is een blok staal (2) met een

mas-sa van 25 kg. Om invloeden van buiten (via fundament (10»

te reduceren is de gehele meetopstelling d.m.v.

dempings-rubber (9) gescheiden van het fundament.

De excitator en aan te stoten object worden d.m.v. een

ver-bindingsas (4) zo star mogelijk met elkaar verbonden. In de

verbindingsas wordt het kwartskristal (3) (een ring)

opgeno-men voor het meten van de ingeleide kracht (zie figuur 2)

verbindingsas

n

,.

I

-

t-Tv

~

ring 80 figuur 2

De constructie van de verbindingsas met de kwartskristalring geeft aanleiding tot meettechnische problemen • De kwarts-kristalring wordt d.m.v. een klein asje, welke door het

ringetje loopt, ingeklemd tussen de delen van de

verbindings-as (zie figuur J)

kleine asje

2

figuur

J

Het probleem, dat zich nu voordoet, is dat er nu twee

kracht-stromen zijn, n , l . l;6n door de en ~6n door het kleine asje.

5

-Maar aIleen de krachtstroom door de ring wordt gemeten. Wan-neer nu de stijfheden van de ring en het kleine asje exact bekend zijn, kan bepaald worden hoe groot deze t1;ree kracht-stromen zijn. M.b.v. stijfheidsdiagrammen van het kleine asje en de ring is de totale doorgeleide kracht te berekenen.

De stijfheid van de ring wordt opgegeven door de fabrikant. De stijfheid van het asje kan berekend worden. Daze is af-hankelijk van het materiaal. de lengte en de diameter. De beste meetresultaten zullen verkregen worden wanneer de krachtstroom door de ring zo groot mogelijk is. Dit bete-kent, dat het kleine asje zo soepel mogelijk moet zijn, maar tech zo stijf, dat tijdens het exciteren de ring niet los komt van de t1;ree delen van de verbindingsas. i'lanneer di t evenwel

tech optreedt, dan is de hierdoor ontstane contactresonantie direct waarneembaar ep een oscilloscoop.

Fing

...

F

6

-Fing

=

Fa - Fr

-SSj---J-

~

Fing,.. ring Fa Fv -Fr

-as verkorting ring f'iguur h

7

-In figuur

4

is de kracht als functie van de ver1enging

uit-gezet voor de ring en het k1eine asje en wel zo, dat in ge-monteerde toe stand de 1ijnen e1kaar in M snijden. De kracht

op de ring en het asje is dan Fv (voorspankracht). De

inge-1eide kracht is sinusvormig" i1e kunnen dus als het ware ten

opzichte van de voorspanning een trek en een drukperiode onderscheiden. Veronderste1 er is een trekperiode. Dan wordt er aan de verbindingsas en dus ook aan het k1eine aaje

ge-trokken. Het k1eine asje wordt een stukje ~lA 1anger. De

kracht in het asje is dan Fa. De verkorting van de ring moet

ookA1 zijn (ring mag niet loskomen). De kracht in de ring is

A

dan Fr en de inge1eide kracht Fa - Fr (momentaan). De gemeten

kracht is Fv - Fr, omdat de 1ijn Fv

=

constant de

re:ferentie-1ijn is. Eenzelfde situatie treedt op tijdens de drukperiode. Uit de gemeten kracht

n.l. Fing

=

Fgemeten

is nu de inge1eide Casje ).

kracht te berekenen,

met _Casje

=

tanoc

( 1 + _{C . ..} rlng

en C.

=

tan

A

rlng / ..

De metingen zijn verricht met een asje van aluminium met een

1engte van 27 mm eneen diameter van 3 mm.

De schroefdraad aan het ej.nd van het k1eine asje is groot ge-nomen (M6; groter kan niet i.v.m. binnendiarn" ring) om een zo goed moge1ijke verbinding tot stand te brengen ..

De stiji'heid van het asje is dan:

1r II _1T I -:5 2-10

8

E - d 0 ..

7

10 ·4,3.10 ) _N/m Casje ::::; tan ₀₍ =

..

~

=

-.

0,,183 1 27.10 Cring

=

tan

(3

:;:;; 11.10

8

N/m

en dus Fing = ten

(1

+ 0,,016)

Dit betekent dat 1.6% van de totaal ingeleide kracht door het kleine asje gaat.

8 -MEETSCHE:t>1A

I

FHEQUENTIETELLER

1

SINUS GENERATOR OSCILLOSCOOP LADINGS VEH·· STERKER VERMOGENS-VERSTERKER VOLT:t<lETER OBJECT Irl EXCITATOH K\f ARTSKRISTAL nr. f'requentieteller 14'1' 2295

f3i:nusgenera toX' lIT 228J

ampercmeter I<1T 2050

ladingsversterker 1'lT 24.02

kwart sk.ri s tal \vT 2h2J

osc:Ll1oscoop IlT 2261

9

-MEETRESULTATEN

Getest zijn vier excitatoren van het type v47 (3 ohm model),

welke hier genummerd zijn met 1, 2,

3

en

4.

Deze nummers

corres-ponderen met de volgende nummers op de excitatoren: 1 -

610B

2 - 6607

3 -

660B

4 - 6609

Gemeten wordt bij frequenties van 50 tim 600 Hz, oplopend met

50 Hz, bij stroomsterkten door de spoel van 0.2 - 0. 1(. - 0.5

-0.6 -

o.B -

1.0 - 1.2 - 1.4 en 1.5 ampere.

op de R.M.S. voltmeter wordt een spanning afgelezen, welke even-redig is met de amplitude van de ingeleide kracht. De afgelezen spanning moet vermenigvuldigd worden met;

V2,

i.v.m. R.M.S. meter

1.016 i.v.m. stijfheid k1e1ne asje en ring De ladingsversterker kan worden ingesteld zo, dat de uitslag

R.H.S. meter x

V2

x 1.016 x 9.81 Newton precies de amplitude

van de leide kracht is, dus de amplitude van de kracht,

die de excitator afgeeft aan het te onderzoeken object. De al-dus verkregen resultaten staan in tabel 1.

In de tlieede ko1om van tabel 1 staat vermeld hoe groot de

kracht tude zou moeten zijn, berekend m.b.v. de stroom

naar opgave van de fabrikant.

In de bij 1 tim

4

is de ingeleide kracht uitgezet als

1'unctie van de frequcntie. De onderbroken streeplijn ste1 t

voor de leide kracht, bep~ald aan de hand van de stroom.

Uechts staan de procentuele afwijkingen van de leide

leide kracht,

kracht,

m.b.v. kwartskrista1 t.o.v. de aan de hand van stroom.

t-l '-" o o s:! r-l '-0 aj 0 ~-,. " . ~t' H • ..:~ rD • r--. ' 7 ~¥-{ ' . - ' 'd r - l :~ o:i () 0j 0 Pi ~-i aJ .. I-) lQ 1~ 2

50

1.01

.., _,

_..

3'

1,.03

l~ 1.31 1 1 .. 2 3

INGELEIDE KRACHT (N) BIJ FREQUENTIE& VAN 50 -

600

Hz

100

150

200

300

350

1,,00' 0.99

1 ..

00

0 .. 99

1.07' 1,,06

0.99

1.07

1 .. 1 ".07 1 .. 07 1 "OL:-

1.03

1.. 1 .. _,

03

1 1 .. 31 1,,18

1.14

1 .. 11

1.90

1.93

1.92

1~93

1.03

1.03

1 .. 10

1,.09

1.92

1.93

400

0.99

1.06

0.99

1 ..

06

1 ..

03

1.03

1.09

1.07

1.92

1.90

500

0 .. 99

1.06

1.04

1.07

1.90

2.68

2 ..

06

2.06

2.06

2.06

2.06

2.06

2.06

2.04

550

0.99

1.06

0.99

1.06

1.04

1.04

1 ..

07

1.07

1.90

1.90

2.04

2.03

2. 2 ..

02

2.02

2.03

2.02

2.02-

2.02

2.02

1 ______

-+. ________

r_4-r_2_A __ -+_2_._3_7-+ ___

2_7-+_2_,,_1_8-+_2_,,_1_7-+_2_,,_1_2-+_2_,,_1_°-+_2_,,_0_9-+_2_,,_0_9-+_2_,,_0_9-+_2_,,_0_9-+_2_._0_9~

I

I

1

2.

2,,38

2041

2,,Lro

2.40

2.,L~0

2.ll1 2. LI-O

2 .. 40

2.40

2.38

2.38

0 .. 5 0.8 2

3

4 1 2 3 4

3.00

08

1

4.02

3

4.

'-i- 4., 37 2.

2.86

2. 2.

2.83

1+.15 4 .. 09

4.51

2.,57

2.

3.88

4.15

Lt-.07

2.57

2.57

2.57

2057

2.57

2.

2 ..

51

2.68

2.92

3.89

4.15

4.09

4.33

2.51

2.65

2.93

3.12

3.06

3.88

4 .. 15

4.10

4.30 2 ..

62

2.93

3 .. 13

3.06

3 .. 18

2.51

2.61

2.92

3.12

3.06

3.18

3.88

4.18

4809

4.

3.89

4

0

16

4.10

4 .. 26

2.51

2.61

2.90

3 ..

12

3.06

3.17

3.88

4.16

4.10

4.20

2.

2.52

2,,61

2.90

3.12

3,,07

3.16

2 ..

2 .. 52

2.59

2.90

3.12

3.07

3016

3.8L I-1+0

16

4.10

4020

.--.

.

~ ,,..,

.

Q,1

.

H

H ' - ' ".0 ;;:;

'0

INGEL:EIDE KRACHT (N) BIJ FREQUENTIES

VAN 50

600

Hz

-:) .... ,-.., H H

-!"7 .~ _{cj '0} ' - ' 0 , ~

[2

:> +' +' M ,~ cd

.'"

r-l +' '0 +, 0 C> .r! '0 .r! H 0 U H U

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

!..p p~ >~ ~ . .) M

P

::) ::1 IJ)

1

1, .•

_4.72

4. '7'0

4.79

_4.79

_4.79

4.79

_4.79

_4.79

_4.77

_4.77

_4.77

' iii ( .7

!

1.0 L~ •

2

5.19

5.11

5.11

5.09

5.09

5.10

5.11

5.11

5.13

5.15

5.10

5.10

I

3,

Lj.

5.00

_5~

₁₅

_5.37

5.07

5.05

_5.

5.03

_5.

_5.

5.05

_5.30

5'.03

_5.

5.03

5.03

_5.21

5.03

_5.21

5.03

_5.19

5.06

_5.21

5.06

_{5 .. 17}

t

1

5

• t:.L!. \,..1 ,

₅

9

64

5.

5.70

5.64

5.70

5.70

5.70

5.68

5.68

.5066

-

68

1.2

5.

2

6.13

6.11

6.10

6.09

6.09

6.10

6.09

6.11

6.10

6 .. 10

6 .. 09

6.07

I

3

6005

6.05

6.05

6 .. 00

5e99

6.00

6 .. 02

6.00

6.03

6.03

6.03

6.03

~I

4 .'

_{6 ..}

'+1

6.57

/'

'.-6"

6.30

6.

6.23

6.20

6.20

6.20

6.19

OQ 0.1.;-) I

I

1

6.

6"

6.62

6.62

6.62

6.

6.70

6.

6.64

6.61

6.61

6.61

1 I

I

' I

2

M

7,,15

7,,11

7.10

7.08

7.10

7.11

7 .. 10

7,,08

7.08

7.10

'7.10

r ( 0

I

1 ..

if I:: (I

3

t7

_7.00

_6.97

6 ..

_6.99

6.

_7.00

_{6 ..}

_6.99

_7.00

_6.99

_{7 .. 02}

I

( " Lf-

7.,

_7,,36

_7.50

_7.L_!-6

_7.40

_7.32

_7.27

_7,,25

_7.

_7.20

_7.18

_7.18

1-3 tL'" I -to t:-:l -" t-' 0 .1-' I 0-.-.. <: CD Ii <: 0 f-J Cq

...-I

1

7.18

7.05

7.18

7.11

7.05

7.05

7.11

7.11

7.08

7.07

7.08

7.07

., c:; r

2

7.

7.61

7.

7.58

7.

7.61

7.61

7.61

7.61

7.61

7.61

7.61

, " . / o. !

3

7.62

7.52

7.53

7.46

7

I,?,.

_{.7 .. 46}

_{7 .. Lt6}

_7.46

_7.46

_7.46

_{7 .. 48}

_7.48

L

.. 'Tv

I

4

7 ..

7.88

8.00

8 .. 00

7.92

7.85

7.78

7.76

7.75

7.75

7.74

7.72

- 11

-Ook getest is een grote excitator type V50 mkl (n~ 2259) bij

dezel~de ~requenties als de kleine excitatoren en stroomsterk-ten tot 2 amp.

De vermenigvuldigings~actoren, om tot de juiste

krachtsamplitu-de te komen, zijn voor dit type excitator dezel~de als voor de

kleinere typen. De verkregen waarden staan in tabel 2.

Onder deze tabel staan de waarden van de krachtsamplitude bij

1.0 amp. naar opgave van de ~abrikant. Bij andere

stroomsterk-ten veranderen deze waarden evenredig mee.

In tegenstel1ing tot de kleinere excitatoren is de kracht over

het genomen ~requentiegebied niet constant.

Aangenomen is dat in de handleiding van de excitator de gra~iek

G 1226, waar de eff. kracht tegen de ~requentie uitgezet is, de

hierin genoemen stroomsterkten corresponderen met de max.

stroom-sterkten uit gra~iek G 1228. Genomen is curve C.

In de bijlagen

5

tim

7

is de ingeleide kracht als ~unctie van

de ~requentie uitgezet voor de stroomsterkten 0.5 - 1.0 -

1.5

en 2.0 amp.

De procentuele af\djking van de inge1eide kracht, bepaa1d m. b.v. kwartskrista1 t.o.v. de kracht, bepaa1d aan de hand van de stroom

bedraagt gemidde1d

4

tot.8%.

Tenslotte is in bi.jlage 8 de ingeleido kracht, bepaa1d m.b.v. het kwartskristal, als f'unctie van de stroomsterkto, uitgezet bij een

~requentie van 200 H.z voor de k1eine exci tat~r (nr. 6108) en de

12

-TABEL 2

"...,.

<1 _{Ingeleide kracht bij frequenties van}

_{50 - 600}

_Hz

J..! "--" 0 o ~ ~, 'dmO >.p

a

m o r-t .p

50 100 150 200

450 500 550 600

o (l) 0.-\

250 300 350 400

J..! 0 0 +' Pi X t11 til (l) ~

0.2

6.8 6.0 5.8 5.6 504 5.2 5.1 4.9 4.8 4.7 4.7 4.5

0.4 13.5 12.1 11.6

11 .. 1

10.1 10.4 10.1

9.9 9.6 9.3 9.2 8.9

0.5 16.6 14.8 14.4 14.0 13.4 13.0 12.5 12.3 11.8 11.6 11.4 11.1

0.6 20.0 18.2 17.5 16.8 16.1 15.5 15.0 14.7 14 .. 4 14.1 13.1 13.4

0.8 26.8 24.1 23.3 22.4 21.3 20.7 20.0 19.6 18.9 18.5 18.0 17.8

1.0 33.3 30.2 28.9 21.9 26.6 25.9 24.8 24.2 23 .. 5 23.0 22.4 22.0

1.2 39.0 35.9 34.4 33.1 31.7 30 .. 8 29.6 29.0 28.0 27.5 26.8 26.2

1.4 45.5 41.7 39.9 38.8 36.9 35.9 34.5 33.7 32.4 31.8 31 .. 0 30.6

1.5 47.2 44.7 42.8 41.1 39.5 38.6 37.0 36.2 35.1 34.2 33.2 32.8

1.6

50.7 46.8 45.4 43.8 42.2 40.9 39.5 38.6 37.4 36.8 35.4 35.0

1 .8 57.1 52.4 50.2 48.2 46.6 45.5 44.2 43e3 41.1 40.7 39.5 39.0

2.0 63.4 58.5 56.1 53.5. 51.9 50.2 48.2 46.6 45.6 45.0 45.8 45.1

I

~i

1

Ingeleide kracht,

0 bepaald m .. b.v. stroom door 8poe1 (N)

o ~ ~ 't:SmO >+' ~ ('0 o r-t +' o ill 0.-\

_{50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600}

~ 0 0 +' Pi X t11 Ul (j)

1.0

26 .. 712960 27

~8

26.4 25,,5 24.5

6

'[

1 2 O¢2

19.6

__ ,",-,_~_ I

I

I

- 13"-OPMERKINGEN

1. De traagheidskracht t.g.v. de massa voor de kwartskristalring,

bestaande uit de helf't van de massa van de ring + een deel van

de verbindingsas + exciterende massa in excittator

=

ca" 20 gr.,

o

is een kracht, die voortdurend 180 in fase verschoven is t.o.v. de gemeten kracht. Deze kracht werkt dus constant tegen. De grootte van de traagheidskracht is het product van de massa van 20 gr. en de versnelling van die massa. Nu is de versnel-ling van het grote blok staal eenvoudiger te meten dan de ver-snelling van de massa van 20 gr. Aangenomen wordt nu dat deze twee versnellingen in dezelfde orde van grootte liggen. Hier-onder voIgt een tabel 3 van gemeten versnel1ingen bij een stroomsterkte van 1.0 amp. voor verschillende frequenties. De versnelling is gemeten in het verlengde van de excitatierich-ting. De waarden gelden voor een kleine excitator.

FREQUENTIE (Hz) VERSNELLING m/s2 50 0.626 100 0.361 150 0.250

.

0.224 200 2,50 0.158 300 0.319 350 0.305 400 0.316 4,50 0.318 tabel 3

De grootst gemeten versnelling trad op bij ,50 Hz, n.l. 0.626 m/~ •

Dit geeft een traagheiciskracht van 200163 x

006;~6=

0.012,5 N. De

ingeleide kracht bedraagt ca. ,5 N.

De traagheidskracht is dus slecb.ts 0.3% van de ingeleide kracht en mag derhalve weI verwaarloosd worden.

~

14

-2. Bij verschi11ende frequenties werden pieken in de versne11ing geconstateerd, zonder dat er een verandering in de kracht op-trade Zo was bij

545

Hz de versnelling van de massa ca. J m/s2 ,

hetgeenlO x zo groot was als bij

540

en

555

Hz. De daarbij

be-horende kracht van

5

N bleef onveranderd. Door boven op de massa

te gaan staan, verdween deze versnellingspiek. Kennelijk

onder-vond de massa,op een doek (6) gelegd, toch een stijfheid en

ver-oorzaakte een hogere druk een toename van de demping in het systeem.

J.

Geen enkele excitator vertoont na enkele uren exciteren een

noemenswaardige verandering van de ingeleide kracht.

4.

Tot een frequentie van

400

Hz behoudt de ingeleide kracht een

goede sinusvorm. Boven de

400

Hz ontstaat er op de top van de

sinus een rimpel, die bij hogere frequenties wat groter wordt. Dit geldt voor beide excitatoren.

tot

400

Hz

550

Hz

De ingeleide kracht, gemeten m.b.v. het kwartskristal is bij elke excitator groter dan de ingeleide kracht, bepaald aan de hand van de stroom!

6.

Gemetcn is in het gebied van

50

tot

600

Hz, omdat aIleen dit

ge-bied voor de groep WT interessant is.

7.

Om een betcre spanningsverdeling over het oppervlak van het

kristal te krijgen$ is een koperfolie aangebracht tussen meet-kristal en de delen van de verbindingsas. Hierdoor werden geen

-- 1.5

-8. Om zonder correctief'aktoren, veroorzaakt door stijf'heden. te me-ten zou het beter zijn de kwartskristalring tussen excitator en object vast te lijmen. Dit gaat dan weI ten koste van de uit-wisselbaarheid.

9. De metingen zijn eveneens uitgevoerd met asjes uit staal (Emod

H 0 0 rei S 0 0 H

18

3 x groter) met een 1engte van 8 mm en een diameter van 3 en 6 mm (schroef'draad aan het eind van het k1eine asje is M6). Voor de

be-rekening van de kracht is weer gecorrigeerd i.v.m. de st~jf'heid

van het k1eine asje.

Geexciteerd i~ met een excitator (nr. 6108). De resu1taten

staat in tabe1 4.

,,-... _{~ ~}

(N)

<11 rei

,

.

_""" doorge1eide kracht bij f'req. 100

-

.500 Hz

• .-1 d),D Z ..., $:I H ClJ,D

..

" - / m 0 _{rl S} 100 200 300 400 ,500 :> .p (j) .p S m bO...cirei 0 rl .p H () rl 0

<!) • .-1 _o m m H _{asje asje asje asje asje asje asje asje asje asje}

0 () _OHm.p Pi X rei ~ Pi l')

¢

₃

¢

₆

¢

₃

¢

₆ ¢ ₃

¢

6

¢

₃

¢

₆

¢

₃

¢

6 U} C) 0 • .5 2.23 2.49 3.20 2 • .50 3.24 2 .. .50 3.24 2.49 3 .. 20 2.49 3.18 1.0 4.45 5.04 6.12 5 .. 04 6.12 5.06 6.15 5.06 6.15 5.06 6.1.5 1 • .5 6.68 7.30 8.90 7.31 8.90 7.41 8.92 7.41 8 .. 95 7.41 8.95 tabe1

4

Een verge1ijking van de resu1taten toont aan da t het verschi1 tus-sen de kracht, bepaa1d m.b.v. het kwartskristal en de kracht, be-paa1d aan de hand van de stroom vee1 groter is dan bij het aluminium

asje. Voor het asje

¢

3 mm is het verschi1 10 - 13% en voor het

asje

¢

6 mm is dit 34 - 43% (Vg1. met aluminium

6%).

A1s oorzaken kunnen genoemd worden:

1. minder ge1ijkrnatige inleiding van de kracht, omdat de stijf'heid van het k1eine asje in het geva1 van staal groter is en daar-door de flanken van de verbindingsas minder goed aan1iggen tegen de meetringo

2. de krachtstroom door de 15 veel kleiner, waardoor de

16

-IJKING KWARTSKRISTAL a. Dynamische ijking

Door een versnellingsopnemer te exciteren, is m.b.v. de wet van Newton (K=mx a) de grootte van de opgewekte kracht van de excitator te bepalen. Tavens kan m.b.v. het kwarts-kristal bepaald worden hoe groot de kracht is.,

Omdat de massa tussen meetring en excitator, d.i. de helft

van de massa van de meetring + het rechter deel van de

ver-bindingsas + de geexciteerde massa in de excitator (zie

fig.

5),

geen massatraagheidskracht levert, die door de

meet-ring geregistreerd wordt, moet voor de kracht, bepaald m.b.v. massa x versnelling, als massa worden genomen: de

versnellings-opnemer + het linker deel van de verbindingsas + de helft van

de massa van de meetring. De grootte van deze massa bedraagt

0.431 kg. versn. opnemer. linkerdeel verb. as rechterdeel verb. as figuur

5

geexciteerde massa in de excitator

Voor de k1eine excitator (nr. 6108) worden in tabe1 5 de

re-sultaten van deze twee krachtmetingen vermeld voar enlcele frequenties en stroomsterkten. Idem voor de grote excitator

.i. 17 -v Frequentie (Hz) .p .!4 H _{100 200 300 400 500 600} Cll .p tQ

a rnassa kr. massa kr. massa kr. massa kr. massa kr. massa kr.

0

0 x via x via x via x via x via x via

H

iversn ring ring ring rin.g ring versn ring

+) versn versn versn versn

tQ

(N)

(N)

(N)

(N)

(N)

(N)

(N)

(N)

(N) (N)

(N)

(N)

b •

.5

2.29 2.40 2.28 2.38 2.29 2.37 2.31 2.37 2.31 2.37 2.33 2.37 1.e 4.60 4.79 4.60 4.74 4.62 4.72 4.65 4.72 4.66 4.72 4.66 4.72 1.5 6.73 7,13 6.67 7.08 6.79 7.02 6.82 7.00 6.82 7.02 6.85 7.02 tabel 5 Cll Frequentie (Hz) .p ~"l H _{100 200} 300 400 500 600 <i> .p tQ

S _{massa kr. massa kr. massa kr. massa kr. massa leI'. massa kr.}

0

0 x via x via _x via _x via x via x via

H

rversn ring ring ring ring ring ring

.p _{versn versn versn versn versn}

w

_(N)

_(N)

_(N)

_(N)

(N)

(N)

(N)

(N)

(N)

(N)

(N)

(N)

0 .. 5 12.4 1.3,,0 11.5 11.8 10.7 11,0 10.0 10.3 9.6 9.9 9.1 9.3 1.0 24.6 25.9 22.7 23 .. 6 21.2 21.9 19.8 20.4 19.1 19.4 17.9 18.3 1.5 36.6 38.5 3309 35.1 31.5 .32.4 29.4 .30.4 28.2 29.0 26.3 27.2 'J 0 ~. 1{8.7 50.6 1~·5.1 46.2 41.7 ltJ.O 39.5 40.6 37.1 .38.1 3504 36.9 tabe1 6

Uit de resu1taten blijkt dat Vaal' de k1aine excitator (nr. 6108) de

kracht, bepaald m~b~v. masaa x veranel , ca. 2.5% lager ligt dan

de kracht, bepaald m.b.v. het IG'iartskristal$' Voor de grate excitator

18

-b. Statische ijking

Door €len massa midden op de kwartskristalring te leggen en daarna 'veer te verwijderen is de ring statisch te ijken

(fig.6)

massa om meetring te testen

figuur

6

massa met centreerrand voor passing in ;r-ing

vlakke onderplaat

Gemeten is met drie verschillende massa's en elk tien maal.

De resultaten staan in tabel

7.

22.37 10.48 7.65 22.77 9.74 7.41 22.94 10.05 7.95

.

_{22.61 10.01 7.80} Kracht m.b.v. 23.07 10.25 7.72 meetring 22.88 10.15 7.77 (N) 22.86 10.36 7.79 22.96 9.98 7.92 22.99 10.08

7.69

23 .. 09 10.29 7.83 gem. kr. m.b.v. 22.85 10.14

_7.75

meetring (N) kracht m.b.v. 24.20 10.86 8,,25 balans (N) -~ proc. afw.

506

606

6u~

C'& tabel

7

19

-Ret kwartskrista1 gee£t bij een statische ijking een waarde

aan, die ca.

6%

te 1aag is.

OEm. Wegens de grote spreiding in de waarnemingen van de

statische ijking (ca.

7%)

moet aan de dynamische ijking

de voorkeur worden gegeven.

, I

, '

- 20 -CONCLUS1:ES

In de tabellen 1 en 2 en in de bijlagen is geen rekening gehou-den met de ijking van het kwartskristal.

Kleine excitator type

v47 (3

ohm model)

Frequentiegebied Stroomsterkten

50 - 600 Hz

0.4 - 1.5 amp.

Excitator 1 (nr. 6108): af'wijking ca. 6%

Excitator 2 (nr. 6607) : afwijking 10

-Excitator ₃ (nr. 6608) : afwijking 10

-Excitator

4

(nr. 6609) : afwijking 15

-Excitator

4

is slecht, vooral bij lagere

Grote excitator type V,50 mkl (nr. 2259)

Frequentiegebied 50 - 600 Hz Stroomsterkten 0.2 - 2.0 amp. l2?b 12% 25% frequenties.

De af'wijkingen bedragen gemiddeld

4

tot 8%, waarbij de grotere

af'wijkingen behoren bij lagere stroomsterkten.

In bijlagen

5

tim

7

moet de curve van de ingeleide kracht,

be-paald aan de hand van de stroom, toch met enige terughoudend-heid bezien worden, omdat de bepaling daarvan aan de hand van de grafieken in de handleiding van de excitator niet eenduidig vast-ligt door gebrek aan gegevens van de fabrikant.

Uit bijlage 8 blijkt dat voor zowel de kleine als de grote exci-tator de ingeleide kracht evenredig is met de stroomsterkte.

~ o +> 11l +>

°8

(N) >< (!) ~ 11l I> r-I 1. (!) o ~ 1. <0 ;:; @ (N) ~ .i:l (!) (!) P <0 +> ~ (!) 11l S 11l <0 <0 r-I r-I oj oj oj 11l Pi Pi Cll (!) P P

t

(N) 2. 2. 2. 2. Bijlage 1

INGELEIDE KRACHT ALS FUNCTIE VAN DE_FREQUENTIE

stroomsterkte 0.2 amp. 100 200 300 400 500 600 st;roomsterkte

0.4

amp.

===

100 200 300 400 500 600 4 stroomsterkte 0.5 amp.

%

40 30 20 10

o

(Hz)

%

25 20

15

10

.5

o

(Hz)

%

2.5

20

15

10 2 .Il_

.5

2.3

o

2.2 k -___ ~ _ _ - L _ _ ~ _ _ _

JL ___

I ____ L _ _ _ ~ _ _ ~I _---L-~ ____ L -_ _ ~ _ _ _ _ _ 100 200 300 hoo

soo

600 (Hz) ~,,". Frequentic

Bij1age 2

!-l 0

..p

til

..p INGELEIDE KRACHT ALS FUNCTIE VAN DE FREQUENTIE

°rl 0 >< Q)(N) ~ til

>

3. 3 stroomsterkte 0.6 amp. _2.5 4 r l Q) 8.3.2 20 tQ /'"1 til !-l ..p

g

_{3 .1 .} tQ oM rd

=---

3 1.5 !-l .l4 _{S 3. 0} tQ 0 ..p 0 !-l ~ til ..p ~ tQ 2.9 .l4 10 ~ ~ cD cD :> 2.8 :> .5 rd Pi ~ r l _~ 2.7 ;:f .c:

o

Q) Q) P rd 2.6 ..p _~ Q) cD

s

m rd rd r l r l cD cD 100 200 300 400 .500 600 (Hz) til til Pi Pi QJ Q) P P(N)

...

..p ..;'4.ll-..£: .c: 0 0 cD cD !-l _{~4 3} ~'XI ,.\4 • _ stroomsterkte 0.8 amp.

4 .

₂₀

%

Q) Q) rd rd °rl orl4 .2 Q) Q) r l r l Q) Q) Qo Qo4.1 ~ ~ H H

>---======:::::

15

t

4. 0

I

3.9

I

~

_ _ 1 - . 3 _ _ _ _ _ _ _ _{- 10}

I

3.8

I

3.7

3.6 -3 ,.' _.~) ~-~

__ L---L __

~

__

~

____

L -_ _ _ _ _ _ 100 200 300 400 .500 600 (Hz) ---~ frequentie

Sol 0 +> ro(N) +> 'ri 05.3 X (l) r:::5.2 m I> c!5.1 0 Pi r-f CJ:l5 •0 m Sol +> 0 CJ:l 0 ..; _'04.9 Sol .!>4

a

CJ:l 0 +> _~4.8 Sol m +> ~ CJ:l .!>4 r:::4.7 r::: m m

::-I> -g4.6 Pi r-f m ~ ~ ~ _{(l) (l)4.5} .0 '0 +> _(l) r::: ro4.4

a

m '0 '0 r-f r-f m m m m Pi Pi (l) (l) .0 .0 ... _"(N) +> +> ~ ~6 .3 0 0 m ro F-I Sol .!>4 _{.!>4 6.2} 0.1 (l) rei '0 'ri _(l) ..; (l) 6.1 r-f r-f (l) (J) till till r::: _~6.0 H

t

5 •

9

15.

8

I

15 •

7

I

5.6

5.5

5.h

5.3

BiJlage 3

INGELEIDE KHACHT ALS FUNCTIE VAN DE FHEQUENTIE

stroomsterkte 1.0 amp. 2 1

---100 200 300 400 500 600

4

stroomsterkte 1.2 amp. 15 10

5

o

(Hz)

%

15 3 ___

---

2 10 1 5 - - - 0 L -_ _ L -_ _ ~ _ _ -L.~-L ___ l 100 200 I l __ ~~ __ ~ __ ~ __ ~ __ ~ ____ __ 300· 400 500 600 (Hz) frequentie

Bijlage

4

(N) INGELEIDE KRACHT ALS FUNCTIE VAN DE FRE UENTIE

..

'" ..p ..p ~

-g

(N) ~ ~7 .. 7 ~ ~ Q) Q) rei '07.6 -..-! .,-j Q) Q) r-I r-I ~

g;;.5

s::: s::: H H

t

7 •4 1

7 •3

17.2

I

17

.1 6.6 stroomsterkte 1.4 amp. 1 100 200 300 400 500 600

4

stroomsterkte

1.5

amp. 1

,..,,' ,..,,' ,..,,' ,..,,' ,..,,' ,..,,' ,..,,' ,..,,' ,..,,' ,..,,' ,..,,' ,..,,'

-15

10

5

o

(Hz)

%

15

10

.5

o

_ _ _ _ _ ...c~ frequentif'.

~ ₁₆ til I> M (!) ₁₅ 0 PI til rI ₁₄ til J.! .p ₀ m 0 ... 't1 J.! 13 .!< S (I.) ₀ .p 0 J.! J.! ₁₂ til .p ): (I.) .!< ~ ~ ro 11 ro

>->-

_'t1 PI ~ ₁₀ M til P ..t:l ..t:l (!) (!) .c 't1 .p _~ ID ro

a

til _(N) 't1 't1 ₃₃ M M til ro til til PI Pi 32 (!) (!) .c .c

..

...

.p .p 31 ..t:l ..t:l (";) (";) til ctl J.! J.! ₃₀ .!< .!< (!) (!) 't1 't1 29 ·rl ... (!) ()} M M (!) ()} t;J) !lO ₂₈ ~ s:::: H H

t

27 26 25 24 23 22 21 20 Bij1age

5

INGELEIDE KRACHT ALS FUNCTIE V AN DE FREQUJENTIE

....

/ ...

':

/ ... /

"

... ... ... ... ... ... ... 100 200 300'

"

/

"

/

,

/

\

/

\ _\

"-"-

"

,

"-stroomsterkte ...

-...

-... ...

,

... 400 500 stroomsterkte "-

,

"-"

...

'-"-

,

"-0.5 amp.

"'

...

-

-600 (Hz) 1.0 amp.

"-

_...

'"

... HZ) f'requentie

100 200 300

two

500 600 (Hz)

Bij1age 7

~

0

+'

ttl

(N) INGELEIDE KRACHT ALS FUNCTIE VAN DE FREQUENTIE

+' 'r-! 0 ₆₂ ~ CI> ~ ₆₁ ttl I> r-i 60 CI> 0 p., til r-i 59 ttl ~ stroomsterkte 2 +' 0 amp. til 0 -r-I 'd 58 ~ ~ ..!>4 S ro 0

I '\

+' 0 ~ ~ ₅₇ ttl +'

_I

_'\

~ ro ..!>4

I

'\

~ ₅₆ ~ ttl _\ ttl I>

_I

I> \ 'd 55

I

\ p., _~ r-i ttl ::s ..c:

_I

\

..c:

CI> CI> 5L~

I

\ ,D 'd +' ~

I

\ CI> ttl 53 \

s

ttl

\

'd 'd r-i r-i 52 \ ttl ttl \ ttl ttl p., p., \ CI> Ql ,D ,D 51

_\

.. ..

_\ +' +'

..c:

..c: ₅₀ \ 0 0 ttl ttl ~ ~ _\ ..!>4 ..!>4 49 Ql Ql \ 'd 'd _\ 'r-! .r-! (!) Ql ₄₈ \ r-i r-i

?1

Ql \ b.Q ~ ~ 47 \ H H

t

46 \ \ \ \ 45 \ \. 1+4 \. \ lj·3 _ \ \ h2 _f- \ \ 1+1 \

\

ho \ _'\. \. \.

_L

100 200 300 1.100 500 600 (Hz)

..-.

f'requentie

...

~

15

m S-; 2 ~ (j) <0 .,.; (j) r l ~ 1 l::l H 0 r-l m ~ ro (N) .,-j S-; ~

₅₀

ro ~ f..l m :.: ~ l::l ₄₀ C\l po p., r l ;j ..cl (j) P +'

30

(\) f-i 'd r-I cd cd ₂₀ Pi (J) p " +' .r: f.) ('J ₁₀ H ..!<:: Q) '1j -,-j (J) ... 1 (}) ₀ Qo ~ H Bij1age 8

INGELEIDE KRACHT ALS FUNCTIE VAN DE

STHOOHSTEHKTE BIJ EEN Ii'REQUENTIE VAN 200 Hz

k1eine excitator

0.2 0.4

.

0.6 0.8 1.0 1.2 1,,4 amp •

...

stroomsterkte

grot .j-xci t",d,;or

_ _ -1-- _.1. _ _ _ _ ---1..

0.2 0.4 0 ..

6

0.8 1.,0 1.2

1.h

arnI) ¢