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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA MESURE ELECTRIQUE D'OSCILLATIONS OU
VRIBRATIONS MECANIQUES.,
La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif pour la mesure d'oscillations ou vibrations mécaniques, par exemple de mo- teurs à combustion de véhicules automobiles, supportés élastiquement, par rapport au cadre du chàssis, ou analogues. L'invention consiste en ce qu'à l'aide d'une modulation d'onde porteuse, on mesure l'amplitude des déflexions comme parcours, notamment comme variation d'inductance. Les déflexions sont donc indépendantes de la fréquence, de sorte qu'un étalonnage statique de l'é- metteur est possible.
Pour cela, on utilise un émetteur qui consiste, par exemple, en une bobine électrique avec un noyau non magnétique qui se dépla- ce dans cette dernière. Celui-ci constitue lui-même une masse inerte suspen- due élastiquement ou est relié à une telle masse ou, inversement, la masse inerte est reliée à la bobine et celle-ci est suspendue élastiquement. La masse inerte, qui peut aussi subir un amortissement, est, par exemple, fixée à une membrane flexible, notamment pourvue de trous, ou est logée sur un sup- port pendulaire se trouvant sous l'influence d'un ressort de rappel.
Comme moyen amortissant, on se sert, par exemple, d'un liquide, particulièrement de l'huile, pour lequel on crée une possibilité de compensation des variations de température, par exemple grâce à un alésage fin dans une paroi à chambre à air du boîtier, de préférence cylindrique. D'autre part, une compensation élastique du poids peut être prévue pour la masse inerte, spécialement lors- que 1.instrument de mesure est utilisé en position verticale ou debout. Grâ- ce à l'utilisation de la modulation d'onde porteuse, il y a possibilité de réduire les dimensions de l'appareil de mesure, de sorte qu'on peut aussi le disposer sur des pièces à examiner très petites, sans que la fréquence propre de celles-ci soit modifiée par la masse de l'appareil.
D'autre part, la dis- position de la modulation d'onde porteuse présente un avantage lors de la mi- se en pratique, par rapport au procédé à induction utilisé jusqu'à présent, parce qu'avec la modulation d'onde porteuse, ce n'est pas la vitesse de dé- flexion de l'induit mais la déflexion de celui-ci qui fait figure de grandeur
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de mesure. La déflexion n'est donc pas déterminée qu'après intégration des valeurs de la vitesse. Grâce au support pendulaire précitée il est possible d'arriver à une fréquence propre très faible.
Aux dessins, l'invention est représenté par plusieurs exemples de réalisation et est détaillée par un exemple d'utilisation.
La figure 1 représente, en coupe longitudinale, l'émetteur de la modulation d'onde porteuse avec une masse inerte suspendue à deux membranes flexibles.
La figure 2 représente, en coupe longitudinale, la partie termi- nale du boîtier suivant la figure 1, avec une masse inerte appuyée sur un support pendulaire.
La figure 3 représente une coupe longitudinale dans la partie terminale du boîtier d'émetteur avec un ressort de compensation pour la mas- se inerte.
La figure 4 représente schématiquement un moteur d'une automo- bile, supporté élastiquement par un cadre de châssis.
Conformément aux figures, l'émetteur se compose d'un boîtier 7, subdivisé par une paroi intermédiaire 12 en une chambre à air 8 et un espace 13 rempli éventuellement d'un liquide amortisseur Dans cet espace sont a- daptées, à une certaine distance l'une de l'autre, deux membranes trouées 5, 6, et, entre celles-ci, une bobine électrique 11 est fixée à un épaulement annulaire 14. Dans le trou 15 de la bobine passe une tige 4 qui porte, dans le domaine de la bobine, un noyau de fer 3 non magnétique et, près de cha- cune de ses deux extrémités, un corps cylindrique 1, 2 qui constituent en- semble une masse inerte, se trouvant, le cas échéant, sous 3'action amortis- sante du liquide. Les extrémités de la tige 4 sont fixées aux deux membranes flexibles 5 et 6 précitées.
Les connections 16 de la bobine conduisent au montage en point du modulateur de fréquence porteuse.
La manoeuvre et le fonctionnement de l'émetteur résultent, sans plus, de la figure 4. Cette figure représente schématiquement un moteur c d'un véhicule automobile, supporté élastiquement par un châssis a au moyen de tampons en caoutchouc b. L'instrument de mesure, constitué par l'émetteur 7, est alors fixé au moteur dans une position telle que son axe longitudinal est parallèle à la direction dans laquelle se produisent les oscillations à mesurer. Sous l'influence de ces oscillations, le boîtier 7 avec la bobine 11 commence également à osciller, tandis que la masse 1, 2, 4, avec le noyau 3, reste au repos. Suivant l'amplitude des oscillations, le noyau s'enfonce plus ou moins dans la bobine 11, ce qui fait varier l'inductance de celle-ci.
La variation'd'inductance donne donc une mesure de l'amplitude d'oscillation et peut être indiquée par un instrument ou enregistrée par un oscillographe.
Pour la mesure de l'amplitude d'oscillation en direction horizon- tale I (figure 4), l'émetteur 7 est fixé horizontalement sur le moteur. Le dispositif 7' sert à la mesure.des oscillations en direction verticale (II).
De la même façon, les oscillations du moteur c peuvent être examinées dans n'importe quelle direction désirée. Inversement, on sait aussi déterminer avec l'émetteur une direction d'oscillations déterminée. On sait que les appareils de mesure d'oscillations ou de vibrations doivent être accordés à basse fréquence. Si l'on veut effectuer des mesures dans les environs de la fréquence propre du système pouvant osciller (donc dans l'exemple de réa- lisation suivant la figure 4, aux faibles vitesses de rotation du moteur), l'espace 13 du boîtier d'émetteur doit être rempli d'huile. Avantageusement, l'amortissement doit être accordé de façon à obtenir un amortissement favo- rable D = 1/2 #2, ou bien, pour une limite d'erreur admissible déterminée respectivement plus faible que 1/2 #2.
La suspension élastique de la masse inerte n'est pas liée à l'u- tilisation de membranes flexibles. Elle peut être, par exemple, logée sur des supports pendulaires 17, maintenus par un ressort de rappel 18 dans leur position verticale, suivant l'exemple d'exécution de la figure 2. Les exemples d'exécution précités de l'émetteur servent pour la mesure de vibrations ou
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oscillations horizontales. Pour la mesure d'oscillations verticales, le boî- tier est élargi à son extrémité pour former un logement à ressort 19 dans lequel on adapte un ressort 20 compensant le poids de la masse inerte,, comme indiqué par exemple à la figure 3.
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour la mesure électrique doscillations ou vibrations mécaniques, caractérisé en ce qu'au moyen d'une modulation d'onde porteuse, on mesure l'amplitude des déflexions d'oscillation comme parcours.
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METHOD AND DEVICE FOR ELECTRICAL MEASUREMENT OF OSCILLATIONS OR
MECHANICAL VRIBRATIONS.,
The present invention relates to a method and to a device for measuring mechanical oscillations or vibrations, for example of combustion engines of motor vehicles, resiliently supported with respect to the frame of the chassis, or the like. The invention consists in that by means of a carrier wave modulation, the amplitude of the deflections is measured as a path, in particular as an inductance variation. The deflections are therefore independent of the frequency, so that a static calibration of the transmitter is possible.
For this, a transmitter is used which consists, for example, of an electric coil with a non-magnetic core which moves in it. The latter itself constitutes an inert mass elastically suspended or is connected to such a mass or, conversely, the inert mass is connected to the coil and the latter is suspended elastically. The inert mass, which can also be damped, is, for example, fixed to a flexible membrane, in particular provided with holes, or is housed on a pendulum support under the influence of a return spring.
As damping means, for example, a liquid is used, particularly oil, for which the possibility of compensating for temperature variations is created, for example by means of a fine bore in an air chamber wall of the tube. housing, preferably cylindrical. On the other hand, elastic weight compensation may be provided for the inert mass, especially when the measuring instrument is used in an upright or standing position. Thanks to the use of carrier wave modulation, there is the possibility of reducing the dimensions of the measuring apparatus, so that it can also be placed on very small parts to be examined, without the natural frequency of these is modified by the mass of the device.
On the other hand, the arrangement of the carrier wave modulation has an advantage during practice, over the induction method used hitherto, because with the carrier wave modulation , it is not the speed of deflection of the armature but the deflection of the latter which is the magnitude
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of measurement. The deflection is therefore not determined until after integration of the speed values. Thanks to the aforementioned pendulum support, it is possible to achieve a very low natural frequency.
In the drawings, the invention is represented by several exemplary embodiments and is detailed by an example of use.
FIG. 1 represents, in longitudinal section, the emitter of the carrier wave modulation with an inert mass suspended from two flexible membranes.
FIG. 2 represents, in longitudinal section, the terminal part of the housing according to FIG. 1, with an inert mass supported on a pendulum support.
Figure 3 shows a longitudinal section through the end part of the transmitter housing with a compensating spring for the inertia mass.
FIG. 4 schematically represents an engine of an automobile, elastically supported by a chassis frame.
According to the figures, the transmitter consists of a housing 7, subdivided by an intermediate wall 12 into an air chamber 8 and a space 13 possibly filled with a damping liquid. In this space are adapted, at a certain distance one from the other, two perforated membranes 5, 6, and, between these, an electric coil 11 is fixed to an annular shoulder 14. In the hole 15 of the coil passes a rod 4 which carries, in the domain of the coil, a non-magnetic iron core 3 and, near each of its two ends, a cylindrical body 1, 2 which together constitute an inert mass, being, if necessary, under 3 'action damping of the liquid. The ends of the rod 4 are fixed to the two flexible membranes 5 and 6 mentioned above.
The connections 16 of the coil lead to the point mounting of the carrier frequency modulator.
The maneuver and the operation of the transmitter result, without more, from FIG. 4. This figure diagrammatically represents an engine c of a motor vehicle, elastically supported by a frame a by means of rubber buffers b. The measuring instrument, consisting of the transmitter 7, is then fixed to the motor in a position such that its longitudinal axis is parallel to the direction in which the oscillations to be measured occur. Under the influence of these oscillations, the housing 7 with the coil 11 also begins to oscillate, while the mass 1, 2, 4, with the core 3, remains at rest. Depending on the amplitude of the oscillations, the core sinks more or less into the coil 11, which causes the inductance of the latter to vary.
The inductance change therefore gives a measure of the oscillation amplitude and can be indicated by an instrument or recorded by an oscillograph.
To measure the oscillation amplitude in the horizontal direction I (FIG. 4), the transmitter 7 is fixed horizontally on the motor. The device 7 'serves for the measurement of oscillations in the vertical direction (II).
Likewise, the oscillations of the motor c can be viewed in any desired direction. Conversely, it is also known how to determine with the transmitter a determined direction of oscillations. It is known that oscillations or vibrations measuring devices must be tuned to low frequency. If one wishes to carry out measurements in the vicinity of the natural frequency of the system which can oscillate (therefore in the example of embodiment according to FIG. 4, at low engine rotation speeds), space 13 of the housing d The transmitter must be filled with oil. Advantageously, the damping must be granted so as to obtain a favorable damping D = 1/2 # 2, or else, for a determined admissible error limit respectively lower than 1/2 # 2.
The elastic suspension of the inert mass is not related to the use of flexible membranes. It can be, for example, housed on pendular supports 17, held by a return spring 18 in their vertical position, according to the exemplary embodiment of FIG. 2. The aforementioned embodiments of the transmitter are used for vibration measurement or
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horizontal oscillations. For the measurement of vertical oscillations, the housing is widened at its end to form a spring housing 19 in which a spring 20 is fitted which compensates for the weight of the inert mass, as shown for example in FIG. 3.
CLAIMS.
1. Method for the electrical measurement of mechanical oscillations or vibrations, characterized in that by means of a carrier wave modulation, the amplitude of the oscillation deflections is measured as a path.