DE3234584A1

DE3234584A1 - Structure-borne sound pick-up of piezo-electric flexion pick-ups

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Publication number: DE3234584A1
Application number: DE19823234584
Authority: DE
Inventors: Reinhard 8206 Bruckmühl Fuchs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-09-17
Filing date: 1982-09-17
Publication date: 1984-03-22

Abstract

Published without abstract.

Description

Körperschall~Aufnehmer Structure-borne sound transducer

Piezoelektrischer Biegungsaufnehmer Die Erfindung betrifft einen Köerperschall-Aufnehmer -Fiezoelektrisclien-Biegungssufnehmer zur Ermittlung der Biegung(Krümmung) einer Messtreke auf der Oberfläche eines Prüfkörpers. Piezoelectric Bend Sensor The invention relates to a Body-borne sound transducer -Fiezoelectrisclien-bending transducer to determine the Bend (curvature) of a measuring section on the surface of a test specimen.

Das Gebiet der Physik,das sich mit dar Erzeugung, Übertragung und Abstrahlung von zeitlich wechselnden Bewegungen und Kräften in festen Körpern beschäftigt, bezeinet man als Körperschall,wobei die Frequenzgrenzen (16Hz-16000Hz) als fliessend zu betrachten sind.The field of physics that deals with generation, transmission and Emission of temporally changing movements and forces in solid bodies busy, is called structure-borne noise, with the frequency limits (16Hz-16000Hz) as flowing are to be considered.

Für die Messung des Körperschalls stehen eine Anzah von Messmethoden und Aufnehmern zur Verfügung,wie z.B.There are a number of measurement methods for measuring structure-borne noise and transducers available, such as

Beschleunigungs-,Schnelle-,Weg-,Dehnungs-Aufnehmer etc Da im Bereich des HooR'schen Gesetzes für einen schwingenden Körper ein elementarer math. phys. Zusammenhang zwischen den Grössen Beschleunigung,Schnelle,auslenkung,Eigerformen und damit der Biegung (Krümmung) des Körpers besteht ,liefert ein Biegungs-Aufnehmer eine charakteristische Messgrösse für die Beurteilung des dynamischen Verhaltens eines Körpers oder Bauteiles.Acceleration, speed, displacement, strain sensors, etc. As in the area of HooR's law for a vibrating body an elementary math. phys. Relationship between the variables acceleration, speed, deflection, Eiger shape and so that the bend (curvature) of the body exists, a bend transducer delivers a characteristic measured variable for assessing dynamic behavior of a body or component.

Jeder Körper und jedes Bauteil welche mit einer Wechselkraft erregt werden oder welche Wechselkräfte zu übertragen haben, erleiden eine Verformung oder Deformation.Every body and every component which is excited with an alternating force or which alternating forces have to be transmitted, suffer a deformation or Deformation.

Stimmt die erregende Frequenz mit einer Eigenfrequenz des Körpers oder Bauteiles überein,so schwingt der Körper oder das Bauteil in seinen Eigenformen.Es ist Aufgabe der Körperschall-Messtechnik charakteristische Grössen zu messen die eine Bestimmung von Eigenfrequenzen ,Eigenformen'eingeleiteten und übertragenen Kräften gestattet.Does the exciting frequency match the natural frequency of the body or component, the body or component oscillates in its natural forms is the task of structure-borne noise measurement technology to measure the characteristic quantities a determination of natural frequencies, natural forms' introduced and transmitted Forces allowed.

Auch wenn die Eigenformen oder die Verformungen auf Grund von eingeleiteten oder übertragenen Kräften oft sehr kompliziert sind, so gilt doch,das die an irgendeiner Stelle gemessene Biegung(Krümmung) der an einer anderen Stelle einwirkenden Kraft proportional ist.Even if the eigenforms or the deformations due to initiated or transferred forces are often very complicated, it is true that the at any one Point measured bending (curvature) of the force acting at another point is proportional.

Der hier beschriebene Biegungs-Aufnehmer besitzt eine grosse Empfindlichkeit so das schon geringe Biegungen (krümmungen) in-einem Körper oder Bauteil gemessen werden können.Das bedeuted das es nicht nötig ist eine Stelle mit einer grossen Biegung(Krümmung)zu bestimmen,sondern das der Aufnehmer nach den Erfordernissen der Aufgabenstellung an beliebigen Stellen des Körpers oder Bauteiles angebracht werden kann.The flexure transducer described here is extremely sensitive so that even small bends (curvatures) in a body or component are measured This means that there is no need for a position with a large one Bend (curvature) to determine, but that of the transducer according to the requirements attached to the task at any point on the body or component can be.

Mit einem Referenz Kraft-Aufnehmer kann der Zusammenhang zwischen gemessener Biegung(Krümmung) und wirkender Wechselkraft leicht bestimmt werden.With a reference force transducer, the relationship between measured bending (curvature) and acting alternating force can easily be determined.

Für viele Anwendunafälle wie z.B. die Qulitätskontrolle die Inspektion von Anlagen,Bauteilen ,Geräten etc.For many applications such as quality control, the inspection of systems, components, devices etc.

die Überwachung von Maschinea.üsw. spielt ein Absolútwert der Messgrösse eine untergeordnete Rolle ,vielmehr ist dort eine gute Reproduzierbarkeit wichtig.the monitoring of machine a.üsw. plays an absolute value of the measured variable a subordinate role, rather good reproducibility is important there.

In vielen Fällen werden die mit einem Msswert-Aufnehmer an einer bestimmten Stelle gemessenen Signale hinsichtlich der Körperschallspektren analysiert, und diese Spektren mit einem Referenzspektrum verglichen. Steifigkemtsänderungen(wie z.B. lose Verbindungen ,Risse,geänderte Massenverteilungen ,geänderte Dämpfungen'geänderte Erregerkräfte,führen zu Änderungen im Körperschallspektrum und erlauben somit eine Aussage über die Qualität bzw. das allgem.dynamische Verhalten im Vergleich mit einem Referenzprüfling.In many cases, they are made with a transducer at Signals measured at a specific point in terms of structure-borne sound spectra analyzed, and these spectra compared with a reference spectrum. Changes in stiffness (such as e.g. loose connections, cracks, changed mass distributions, changed damping 'changed Exciting forces lead to changes in the structure-borne sound spectrum and thus allow a Statement about the quality or the general dynamic behavior in comparison with a reference unit under test.

Das Hauptanwendungsgebiet des hier beschriebenen Biegungs-Aufnehmers werden die vorgen. Anwendungsfälle sein,wobei jedoch Absolutmessungen im Rahmen der erzielbaren Messgenauigkeit möglich sind.The main area of application of the bending transducer described here will be the above applications, but with absolute measurements within the framework the achievable measurement accuracy are possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Körperschall-Aufnehmer für die vorgen.Anwendungsfälle zu schaffentder bei einfachem und robusten Aufbau eine charakteristische Messgrösse liefert mit der das dynamische Verhalten eines Körpers oder Bauteiles hinlänglich bestimmt werden kann,und wo zwischen den einzelnen Aufnehmern eine gute Reproduzierbarkeit besteht und welcher auc ohne zusätzliche Signalanpassung(Verstärker Impedanzwandler, etc.)mit modernen Frequenz-Analysatoren verwendet werden kann.The invention is based on the object of a structure-borne sound sensor Can be created for the above application cases with a simple and robust structure a characteristic measured variable provides the dynamic behavior of a Body or component can be sufficiently determined, and where between the individual Transducers a good reproducibility and which also without additional Signal matching (amplifier impedance converter, etc.) with modern frequency analyzers can be used.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the features in the characterizing Part of claim 1 solved.

Anders als bei den,dem Verfasser bekannten Körperschall Aufnehmern sieht die Erfindung einen piezoelektrischen Biegungsaufnehmer vor, d.h. daß das. der aufnehmer liefernde elektrische Ausgangssignal ist der Biegung(Krümmung) des Körpers oder Bauteiles an der Messtelle proportional.Das Messelement ein piezoelektrischer Biegeschwinger in Streifen-,Platten- oder Scheiben-Form wird in eine noch näher zu beschreibende Halterung eingebaut,welche über geeignete Verbindungen so mit dem zu vermessenden Körper oder Bauteil verbunden wird ,das die Deformationenoder Verformungen oder Biegungen des Körpers oder Bauteiles an dieser Stelle auf den Biegungs-Aufnehmer übertragen werden.Unlike the structure-borne sound sensors known to the author the invention provides a piezoelectric deflection transducer, i.e. that the. The electrical output signal delivering the transducer is the bend (curvature) of the Body or component proportionally at the measuring point. The measuring element is a piezoelectric Flexural oscillator in the form of strips, plates or disks is used in a form to be described in more detail Bracket installed, which has suitable connections so with the to be measured Body or component is connected, which the deformations or deformations or Bends of the body or component at this point on the bend transducer be transmitted.

Grundsätzlich kann die Befestigung des erfindungsgemässen Biegungsaufnehmers an Prüfkörper mittels 2 oder mehreren Schrauben erfolgen.Eine weitere Möglichkeit besteht in einer Verklebung des Aufnehmers an Stelle der Schraubverbindung,oder aber der Aufnehmer wird vollflächig mit dem Prüfkörper verklebt.Bei der Verbindung muss gewährleistet sein das die durch die Biegung des Aufnehmers hervorgerufenen Kräfte durch die Verbindung aufgenommen werden können.Basically, the fastening of the flexure sensor according to the invention on test specimen using 2 or more screws. Another possibility consists in gluing the transducer instead of the screw connection, or but the transducer is glued to the test specimen over the entire surface during the connection it must be guaranteed that the bending of the transducer causes Forces can be absorbed by the connection.

Bezüglich anderer Weiterbildungen der Erfindung wird auf die Patentansprüche verwiesen.With regard to other developments of the invention, reference is made to the claims referenced.

Die erfindungagemässe Verwendung von piezoelektrischen Biegeschwingern in Streifen-,Platten-,oder Scheiben-Form in Verbindung mit der erfindungsgemässen Befestigung am Prüfkörper stellt somit einen wesentlichen Fortschritt auf dem Gebiet der Körperschallmessung sowie der angrenzenden Gebiete Schwingungsmessung und Ultraschallmessung dar.The use of piezoelectric flexural oscillators according to the invention in strip, plate or disk form in connection with the one according to the invention Attachment to the specimen thus represents a significant advance in the field the structure-borne noise measurement as well as the adjacent areas vibration measurement and ultrasound measurement represent.

Zusammengefasst wird durch die Erfindung ein pieoelektrischer Biegungsaufnehmer geschaffen der auf der Oberflache eines durch Wechselkräfte beanspruchten Körpers oder Bauteiles befestigt wird und an den Enden einer Mess-oder Basis- Strecke oder -Fläche kraftschlüssig aufliegt. Eine Deformation der Verf ormung oder Biegung(Krümmung) des Körper-oder Bauteils an der Stelle wo der Aufnehmer befestigt ist,bewirkt eine Biegung des Biegungsaufnehmers. Die entstehende piezoelektrische Ladung ist ein Mass für die Biegung (Krümmung) des Körpers oder Bauteileis an der Messstelle.In summary, the invention provides a piezoelectric bending transducer created the on the surface of a stressed by alternating forces Body or component is attached and at the ends of a measurement or base line or surface rests firmly. A deformation of the shape or bend (curvature) of the body or component at the point where the transducer is attached causes a Bend of the bend transducer. The resulting piezoelectric charge is a Measure for the bending (curvature) of the body or component at the measuring point.

Beispiele über die Anwendung und Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Fig. näher erläutert.Es zeigen: Fig.1 einen gestützt-gestützten Balken Fig.2 die Auslenkung in den ersten 3 Eigenformen.(m=1 bis3) Fig.3 die Neigung der Auslenkungen für die ersten 3 Eigenformen.Die Neigung ist der Differentialquotient der Auslenkungsfunktion.Geometrisch gedeuted ist der Differentialquotient die Neigung oder Steigung der in dem betrachteten Punkt an die Kurve gelegten Tangente.Examples of the application and embodiments of the invention are provided Explained in more detail below with reference to the figure. It shows: Figure 1 a supported-supported Bar Fig. 2 the deflection in the first 3 eigenmodes. (M = 1 to 3) Fig. 3 the inclination of the deflections for the first 3 eigenmodes. The slope is the differential quotient Geometrically interpreted, the differential quotient is the inclination or slope of the tangent placed on the curve at the point under consideration.

Fig.4 die Auslenkung in der ersten Eigenform und die Tangenten in den Punkten 1 und 2.Aus der Ableitung der Neigung bzw.4 shows the deflection in the first eigenmode and the tangents in points 1 and 2 from the derivation of the inclination or

der Steigung ergitt sich die Krümmung. the slope was the result of the curvature.

Die mathmatisch physikalischen Zusammenhänge der einzelnen Grössen und Funktionen sind in der einschlägigen Fachliteratur ausführlich behandelt. The mathematical and physical relationships between the individual quantities and functions are dealt with in detail in the relevant specialist literature.

Der erfindungsgemässe Biegungsaufnehmer misst auf Grund seiner endlichen Abmessungen immer eine mittlere iiegung(Krümmung).Der dadurch vorhandene Messfehler spielt bei den Anwendungen wo Referenzmessungen durchgeführt werden keine Rolle,bei Absolutmessungen ist er durch eine Fehlerbetrachtung zu ermitteln, allgemein kann gesagt werden, das die Abmessungen des Aufnehmers klein gegen die Wellenlänge sein sollte Fig.5 als Beispiel einen fest-freien Balken 4 der mit einem handelsüblichen Beschleunigungsaufnehmer 5 sowie dem erfindungsgemässen Biegungsaufnehmer 3 bestückt ist und mit einer Wechselkraft 6 (Farbiges Rauschen im Frequenzbereich .2Hz bis 5000Hz) erregt wird. Der Beschleunigungsaufnehmer5ist über einen Ladungsverstärker an den Eingang eines Frequenzanalysators angeschlossen. der Biegungsaufnehmer3ist direkt ohne Zwischenglied an den zweiten Eingang des Frequenzanalysators angeschlossen. The flexure sensor according to the invention measures on the basis of its finite Dimensions always a mean curve (curvature). The resulting measurement error does not play a role in applications where reference measurements are carried out Absolute measurements can be determined by considering errors, in general The dimensions of the transducer can be said to be small versus the wavelength should Fig.5 as an example a fixed-free bar 4 with a commercially available Accelerometer 5 and the bending sensor 3 according to the invention are equipped and with an alternating force 6 (colored noise in the frequency range .2Hz to 5000Hz) is excited. The accelerometer 5 is via a charge amplifier connected to the input of a frequency analyzer. the bend transducer 3 is connected directly to the second input of the frequency analyzer without an intermediate link.

Bei allen Fig. sind gleiche oder gleichartige Teile durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In all figures, the same or similar parts are throughout are given the same reference numerals.

Fig.6 den Amplitudengang des analysierten Beschleunigungssignals die Abszisse zeigt den Frequenzbereich 0.2Hz bis 5000Hz die Ordinate zeigt einen Verhältniswert in db, eine Teilung entspricht 20db Abzisse und Ordinate sind bei allen folgenden Amplitudengängen gleich.6 shows the amplitude response of the analyzed acceleration signal The abscissa shows the frequency range from 0.2 Hz to 5000 Hz, the ordinate shows a ratio value in db, one division corresponds to 20db The abscissa and ordinate are in all following Equal amplitude responses.

8,9,10,11,12 kennzeichnen die Eigenfrequenzen des Balkens 4.Punkt 13 entspricht einem Wert von -72 db bezogen auf 1 Volt Fig.7 den Ämplitudengang des analysierten Signals von dem erfindungsgemässen Biegungsaufnehmer.8,9 10,11,12 kennzeichnen die Eigenfrequenzen des Balkens 4,sie sind gleich den mit dem BeschleunignLngsaufnehmer ermittelten Eigenfrquenzen Punkt 13 entspricht einem Wert von -87 db bezogen auf 1Volt. 8,9,10,11,12 mark the natural frequencies of the 4th point bar 13 corresponds to a value of -72 db based on 1 volt of the analyzed signal from the flexure sensor according to the invention. 8,9 10,11,12 characterize the natural frequencies of the beam 4, they are the same as those with the acceleration transducer determined eigenfrequencies point 13 corresponds to a value of -87 db related to 1 volt.

Fig.8 den Amplitudengang des analysierten Be schleunigungssignals bei einer um 40 db verringerten Erregerkraft . 11,12 deuten noch auf Eigenfrequenzen hin,ansonsten wird nur das Eigenrauschen der Beschleunimesskette analysiert.Punkt 13 entspricht einem Wert von -87 db bezogen auf 1Volt Fig. 9 den Amplitudengang des analysierten Signals von dem erfindungsgemässen Biegungsaufnehmer bei einer um 40 db verringerten Brregerkraft .8,9,10.11,12 zeigen auch hier die Eigenfrequenzen des Balkens 4.Punkt 13 entspricht einem Wert von -135 db bezogen auf 1 Volt.Diese Messungen zeigen die hohe Empfindlichkeit des erfindungsgemässen Biegungsaufnehmers.8 shows the amplitude response of the acceleration signal being analyzed with an excitation force reduced by 40 db. 11, 12 still indicate natural frequencies otherwise only the inherent noise of the acceleration measurement chain is analyzed 13 corresponds a value of -87 db based on 1 volt Fig. 9 den Amplitude response of the analyzed signal from the flexure sensor according to the invention with a burner force reduced by 40 db. 8,9,10.11,12 also show the Natural frequencies of bar 4th point 13 corresponds to a value of -135 db related to 1 V. These measurements show the high sensitivity of the inventive Bending transducer.

Fig. 10 den fest-freien Balken 4 mit Beschleunigungsaufnehmer 5 und Biegungsaufnehmer 3 jedoch ohne die Krafterregung. Die einzige Erregerquelle ist hier der im Versuchsraum herrschende normale Luftschall Fig. 11 den Amplitudengang des analysierten Beschleunigungssignals,er zeigt nur das Eigenrauschen der esskette. Punkt 13 entspricht einem Wert von -84 db bezogen auf 1 Volt.10 shows the fixed-free bar 4 with accelerometer 5 and Bending sensor 3, however, without the force excitation. The only source of the pathogen is here the normal airborne sound prevailing in the test room Fig. 11 the amplitude response of the analyzed acceleration signal, it only shows the inherent noise of the chain. Point 13 corresponds to a value of -84 db related to 1 volt.

Fig: 12 den Amplitudengang des analysierten Signals Volt dem erfindungsgemässen Biegungsauf'nehmers in der Anordnung nach Fig.10.12 shows the amplitude response of the analyzed signal volt according to the invention Bending sensor in the arrangement according to Fig. 10.

8,9,10,11, kennzeichnen die ersten 4 Eigenfrequenzen des Balkens 4. Punkt 1 3 entspricht einem Wert von -140 db bezogen auf 1 Volt. 8,9,10,11, mark the first 4 natural frequencies of the bar 4. Point 1 3 corresponds to a value of -140 db related to 1 volt.

Fig. 13 eine Ausführungsform Fig. 14 eine zweite Ausführungsform Fig. 15 eine dritte Ausführungsform Fig. 16 eine vierte Ausführungsform Fig. 17 eine fünfte Ausführungsform In den Fig. 13,14,15,17 betrifft das Bezugszeichen 27 die Oberfläche eines Prüfkörpers 15 ,z.B.eines Maschienenteiles welches einer Belastung ausgesetzt ist.13 shows an embodiment. FIG. 14 shows a second embodiment. 15 a third embodiment; FIG. 16 a fourth embodiment; FIG. 17 a Fifth Embodiment In FIGS. 13, 14, 15, 17, the reference numeral 27 relates to the Surface of a test body 15, e.g. a machine part which is subject to a load is exposed.

In Fig.13 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Biegungsaufnehmers gezeigt in der das Messelement ein piezoelektrischer Biegungsschwinger 3 so in eine Halterung 19 aus Metall oder Kunststoff eingebaut ist,das Verformungen oder Biegungen der Halterung voll auf das Messelement übertragen werden.Das Messelement kann dabei die Form eines Streifen-,Platten-oder Scheiben-Biegeschwingers haben ,dementsprechend wird die Halterung 19 ausgeführt.Der Raum 18 über dem Messelement n wird bis zum Rand der Halterung 19 mit einem Kunststoffgemisch@@usgefüllt welches eine hohe innere Dämpfung hat,um evtl. Eigenfrequenzen des Biegungsaufnehmers zu dämpfen,den gleichen Zweck erfüllt ein Doppelklebeband 16 zusätzlich dient es zur Fixierung des Biegeaufne'nuners auf der Oberfläche des Prüfkörpers Um Störungen evtl. vorhandener :iJagn. oder elektr.13 shows an embodiment of the flexure sensor according to the invention shown in which the measuring element is a piezoelectric flexural oscillator 3 so in a Bracket 19 made of metal or plastic is built in, the deformations or bends The bracket can be fully transferred to the measuring element. The measuring element can have the shape of a strip, plate or disc flexural oscillator, accordingly the bracket 19 is carried out. The space 18 above the measuring element n is up to Edge of the holder 19 filled with a plastic mixture which has a high inner Damping has the same effect in order to dampen any natural frequencies of the flexure transducer The purpose is fulfilled by a double-sided adhesive tape 16, it also serves to fix the bending recorder on the surface of the test body To avoid any malfunctions: iJagn. or electr.

Felder so gering wie möglich zu halten, ist das ganze S.rste:n des Biegungsaufnehmers mit einem Schirm zu versehen, diesem Zweck dient eine leitfähige Schicht 23 auf der Oberseite des Biegungsaufnehmers'dadurch ist, da die Halterung aus leitfähigem Metall oder leitfähigem Kunststoff bestehtlwas ganze System mit einem schirm versehen. (leitfähig bedeuted hier elektrisch leitfähig).Ein abgeschirmtes Kabel 20 ist durch die Halterung 19 geführt und mit den beiden Elektroden des piezoelektrischen Biegeschwingers durch löten oder kontaktieren oder schweissen oder kleben elektr.Keeping fields as small as possible is the whole thing S. rste: n of the bending transducer with a screen, a conductive screen is used for this purpose Layer 23 on top of the flexure transducer is because the bracket The whole system consists of conductive metal or conductive plastic provided with a screen. (conductive here means electrically conductive). A shielded one Cable 20 is passed through the holder 19 and connected to the two electrodes of the piezoelectric Flexural oscillator by soldering or contacting or welding or gluing electr.

verbunden.Der vorstehende Rand der Halterung 19 wird durch einen geeigneten Kleber 17 mit der Oberfläche 27 des Prüfkörpers 15 verbanden so das die Verformungen bzw.Biegungen des Prüfkörpers voll auf den Biegungsaufnehmer übertragen werden.Fig.13 zeigt den Querschnitt des Biegungsaufnehmers ,je nachdem ob als Messelement ein piezoelektrischer Biegungsachwinger in Streifen-,Platten-,oder Scheibenform verwendet wird ,wird die Halterung 19 in der Draufsicht eine rechteckige,quadratische oder runde Form haben.The protruding edge of the bracket 19 is secured by a suitable Adhesive 17 with the surface 27 of the test body 15 connected the deformations or bends in the test specimen are fully transferred to the bend transducer shows the cross section of the flexure sensor, depending on whether a measuring element is used Piezoelectric flexural resonator used in strips, plates or disks is, the bracket 19 is a rectangular, square or in plan view have a round shape.

vig. 14 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfinlungsgemässen Biegungsaufnehners sie entspricht weitgehend der in Fig. 13 gezeigten ersten Ausführungsiorm mit dem einzigen Unterschied ,das die Halterung 19 einen grösseren Rand aufweist und anstelle der Klebung 17 eine Schraubbefestigung 21 mit 2 oder mehreren Schrauben vorsieht. Dadurch wird zwar die Messtrecke etwas länger bei gleichem Messelement,diese- Ausführungsform hat jedoch den Vorteil das evtl.vig. 14 shows a second embodiment of the flexure transducer according to the invention it largely corresponds to the first embodiment shown in FIG. 13 with the only difference that the holder 19 has a larger edge and instead the adhesive 17 a screw attachment 21 with 2 or several screws provides. As a result, the measuring distance is a little longer with the same measuring element, this- However, embodiment has the advantage that

Alterungserscheinungen des Klebers vermieden werden.Signs of aging of the adhesive are avoided.

In den beiden Ausführungsformen nach Fig, 13 und 14 ist eine Demontaged.h. eine Wiederverwendung der Biegungsaufnehmer,gewährleistet. Fig. 15 ist eine dritte Ausführungsform deserfindungsgemässen Biegungsaufnehmers gezeigt,bei dem ein piezoelektrischer Biegungsschwinger in Scheibenform 28 welcher mit einer runden Metallscheibe 24 sc verklebt ist das ei-le-elektr.In the two embodiments according to FIGS. 13 and 14, a Demontaged.h. reuse of the bending transducers is guaranteed. Fig. 15 is a third Embodiment of the inventive flexure sensor shown, in which a piezoelectric Bending oscillator in disk shape 28 which is sc. With a round metal disk 24 the egg-le-electric is glued.

Verbindung zwischen einer Elektrode des Messelementes und der Metallscheibe 24 vorhanden ist und gleichzeitig eine feste Verbindung zwischen Messelement 28 und Metallscheibe 24 besteht. das Verformungen oder Biegungen der Metallscheibe 24 voll auf das Messelement 28 übertragen werden.Ein abgeschirmtes Kabel 20 wird an der Metallscheibe und der oberen Elektrode des Messelementes 28 wie in der Ausführungsform 1 beschrieben befestigt.Die Metallscheibe 24 wird vollfläctig mit der Oberfläche 27 des Prüfkörpers 15 verklebt,so das Verformungen oder Biegungen des Prüfkörpers voll auf die Metallscheibe 24 übertragen werden.Das ganze System wird mit einem leitfähigen Schirm 23 überzogen welcher mit der Metallscheibe 24 elektrisch verbunden.Connection between an electrode of the measuring element and the metal disc 24 is present and at the same time a fixed connection between measuring element 28 and metal disk 24 is made. the deformation or bending of the metal disc 24 are fully transferred to the measuring element 28. A shielded cable 20 is on the metal disk and the upper electrode of the measuring element 28 as in the embodiment 1. The metal disk 24 is completely with the surface 27 of the test body 15 glued, so the deformations or bends of the test body can be fully transferred to the metal disk 24. The whole system comes with a conductive screen 23 which is electrically connected to the metal disk 24.

ist.is.

Fig.16 zeigt eine vierte Ausführungsform welche weitgehend der in Fig. 15 beschriebenen Ausführungsform entspricht mit der Ausnahme das an Stelle des abgeschirmten Kabels 20 einehandelsübliche Einbaubuchse 25 direkt mit dem Messelement 28 und der Metallscheibe 24 elektrisch verbunden ist und alle Teile mit einem Kunststoffgemisch mit hoher innerer Dämpfung wie in Ab. Fig.16 gezeigt.vergossen sind.Das ganze System ist wieder mit einem Schirm 23 umgeben welcher mit der Metallscheibe 24 elektr. Kontakt hat.Rin Stecker 25 mit einem abgeschirmten Kabel 20 schafft die elektrische Verbindung zu der Buchse 25 Bei dem erfirdungsgemässen Biegungsaufnehmer dieser Ausführungsform wird die Metallscheibe 24 vollflächig mit der Oberfläche des Prüfkörpers 15 verklebt Fig. 17 zeigt eine fünfte Ausführungsform des erlindungagemässen Biegungsaufnehmers bei der ein piezoelektrischer Biegungaschwinger in Streifen-,Plattn-oder Scheiben. -Form mit einem elektrisch leitenden Kleber direkt mit der Oberfläche 27 eines Prüfkörpers 15 verbunden ist. Bin abgeschirmtes Kabel 20 ist mit dem Prüfkörper 15 (Schirm) und mit der oberen Eektrode des Messelementes 3 elektrisch verbirnden.Die obere Elektrode ist mit einer Isolierschicht 30 abgedeckt über die ein leitfähiger Schirm angebracht ist welcher mit dem Prüfkörper 15 elektrisch verbunden ist.Fig.16 shows a fourth embodiment which largely the 15 corresponds to the embodiment described in FIG. 15 with the exception of that instead of the shielded cable 20, a commercially available built-in socket 25 directly with the measuring element 28 and the metal disk 24 is electrically connected and all parts with a plastic mixture with high internal damping as shown in Fig. 16. The whole system is again surrounded by a screen 23 which with the metal disc 24 electr. Kontakt hat.Rin plug 25 with a shielded cable 20 creates the electrical Connection to the socket 25 In the case of the flexure sensor according to the invention, this Embodiment, the metal disk 24 is fully with the surface of the test body 15 glued. FIG. 17 shows a fifth embodiment of the flexure sensor according to the invention with a piezoelectric flexural oscillator in strips, plates or disks. -Form with an electrically conductive adhesive directly to the surface 27 of a test specimen 15 is connected. A shielded cable 20 is connected to the test body 15 (shield) and electrically connected to the upper electrode of the measuring element 3. The upper Electrode is covered with an insulating layer 30 over which a conductive screen is attached which is electrically connected to the test body 15.

Alle beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Biegungsaufneehmers sind als Modell mit entsprechenden Versuchsaufbauten vorhanden und können jederzeit vorgeführt werden. In praktischen Versuchen wurden gute und jederzeit reproduzierbare Ergebnisse erziehlt.All of the described embodiments of the flexure transducer according to the invention are available as a model with appropriate experimental set-ups and can be used at any time be demonstrated. In practical tests they were good and reproducible at any time Achieves results.

Die verwendeten piezoelektrischen Biegungsschwinger in Streifen-,Platter-,oder Scheiben-Form als primäres Messelement lassen sich leicht fertigen und sind zum Teil als Produkte auf dem Markt.The piezoelectric flexural oscillators used in strip, platter, or Disc-shape as the primary measuring element can be easily manufactured and are for Part as products in the market.

ter erfindungsgemässe Biegungsaufnehmer in den verschiedenen Ausführungsformen hat eine breite Anwendung in vielen Bereichen der Technik'wo Körperschallmessungen vorgenommen werden müssen und wo nur diese Messungen eine Aussage über die Qualität bzw.das dynamische Verhalten treffen.ter bending sensors according to the invention in the various embodiments has a broad application in many areas of technology where structure-borne sound measurements must be made and where only these measurements make a statement about the quality or meet the dynamic behavior.

Verwendete Bachliteratur: Hütte Theoretische Grundlagen Dubbel Band 1 und 2 Handbuch für elektr. Messen mech. Grössen (Rohrbach) Technische Schwingungslehre (Klotter) Lehrbuch der Physik (Grimsehl) Valvo (Piezoxide-Wandler) Höhere Mathematik für den Praktiker (Kalauza) Tendenzen in der Sensortechnik(Sensor 2) Sensoren für die tonsumelektronik(Elek-rsnik 80 10) AllgemeineBach literature used: Hütte Theoretical Basics Dubbel Band 1 and 2 manual for electr. Measuring mech. Grössen (Rohrbach) Technical vibration theory (Klotter) Textbook of Physics (Grimsehl) Valvo (Piezoxide converter) Higher mathematics for the practitioner (Kalauza) tendencies in sensor technology (sensor 2) sensors for die tonsumelektronik (Elek-rsnik 80 10) general

Claims

Structure-borne sound transducer Piezoelectric bending transducer PATENT CLAIMS 1. Piezoelectric bending transducer that can be fastened to a test body for determination the bend (curvature) of a measuring section on the surface of the test specimen g e k It is indicated by a) at least one piezoelectric that responds to bending Bending element in the form of strips, plates or logs (3.28) and b) a force-fit at the ends of the measuring section coupled holder (19) in which the piezoelectric The bending element is attached in such a way that a bend (curvature) of the measuring section is attached to the piezoelectric bending element is transmitted and this an electrical signal gives away.

2. Bending sensor according to claim 1, characterized in that the Piezoelectric bending element ((3; 28) is a polarized piezoceramic.

3.Biegungsaufnehrner according to claim 1, characterized in that the Edge of the bracket (19) is glued to the surface (27) (17)

4. Bend transducer according to claim 1, characterized in that the edge of the holder (19) for non-positive Coupling with the surface (27) is screwed (21)

5. Bend transducer according to Claim 1, characterized in that the space above the measuring element (3) with a Plastic compound is filled with high internal damping (18) and that for fixation and a double-sided adhesive tape (16) is used for additional damping.

6. Bending sensor according to claim 1, characterized in that the The shape of the holder (19) is adapted to the shape of the piezoelectric bending element (3) is.

7. Bending sensor according to claim 1, characterized in that the Piezoelectric bending element (3) has a strip shape and is provided with 2 electrodes is.

8. Bend transducer according to claim 1, characterized in that the Piezoelectric bending element (3) has a plate shape and is provided with 2 electrodes is

9.Biegungsaufnehmer according to claim 1, characterized in that the piezoelectric bending element (3,28) has a disc shape and 2 electrodes is provided.

10. Bending transducer according to claim 1, characterized. that the piezoelectric bending element (25) is glued to a metal disc (24-) and this is glued to the surface over the entire area (22).

11. Bend transducer according to claim 10, characterized in that the Piezoelectric bending element (28) bonded to the metal disc (24) with a Plug (25) socket is electrically connected and encapsulated with a potting compound (18) is.

12.Biegungsaufnehmer according to claim 1 gekennzeinet that the Piezoelectric bending element (3) directly with an electrically conductive adhesive (29) is attached to the surface (27) of the test body (15) and the upper electrode is covered with an insulating layer (30).

13, bending sensor according to claim 1, characterized in that the Surface of the flexion sensor as a screen against the stomach. and electr. Interference fields is formed (23)

14.Biegungsaufnehmer according to claim 1, characterized that uses multiple piezoelectric flexure elements in a flexure transducer in order to achieve greater sensitivity.

15.Biegungsaufnehmer according to any one of the preceding claims gekenneinet through a built-in miniature amplifier.