Titel: | Der Resonanz-Undograph, ein Mittel zur Messung der Winkelabweichung. |
Autor: | O. Mader |
Fundstelle: | Band 324, Jahrgang 1909, S. 530 |
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Der Resonanz-Undograph, ein Mittel zur Messung
der Winkelabweichung.
Von Dipl.-Ing. O. Mader,
München.
Der Resonanz-Undograph, ein Mittel zur Messung der
Winkelabweichung.
A. Einleitung.
Im Folgenden soll ein neues Meßverfahren mitgeteilt werden, das nicht nur wegen
seiner eigenen Bedeutung, sondern auch wegen seines anderweitig anwendbaren
Prinzipes Beachtung verdienen dürfte.
Gegenstand der Messung.
Jede rotierende Kraftmaschine zeigt, auch bei gleichmäßiger Belastung,
Abweichungen von der gewünschten gleichförmigen Winkelgeschwindigkeit. Unter der
Voraussetzung einer gleichbleibenden Tourenzahl läßt sich dann das Gesetz der
Winkelgeschwindigkeit v darstellen durch:
v = ψ(t),
wo ψ(t) eine periodische
Funktion der Zeit t vorstellt. Die Periode dieser
Funktion stimmt überein mit einer „Kraftzuführungsperiode“ der Maschine
(T).
Der jeweilige Drehungswinkel der Maschinenwelle wird dann bestimmt durch:
\alpha=\int_0^t\,vdt=\int_0^t\,\psi\,(t)\,dt,
wo a den in der Zeit t
beschriebenen Drehwinkel vorstellt. Wäre v
konstant, so würde a gleichförmig zunehmen. Infolge der ungleichförmigen
Winkelgeschwindigkeit wird jedoch eine gewisse „Winkelabweichung“
eintreten. Unter „Winkelabweichung“ versteht man den Unterschied zwischen
der jeweiligen Winkelstellung der Maschine und derjenigen Stellung, welche diese
bei vollkommen gleichmäßiger Drehung in dem betreffenden Augenblick einnehmen
würde. Diese Winkelabweichung zu messen, ist der Zweck des nachstehend
beschriebenen neuen Instrumentes, Resonanz-Undograph genannt.
Jedes periodische Gesetz, eine
Uebereinanderlagerung einzelner „harmonischer“
Schwingungen.
Die Wirkungsweise des Resonanz-Undographen fußt darauf, daß jedes periodische
Gesetz, z.B.
v = ψ(t)
sich als eine Uebereinanderlagerung einzelner sogenannter
„harmonischer“ Schwingungen, d.h. als eine
„Fouriersche
Reihe“
auffassen läßt. Um dies zu erkennen, sei an folgenden, von
Fourier zuerst als allgemein gültig
aufgestellten Satz aus der Reihenlehre erinnert:
Eine willkürlich wählbare Funktion f(x) sei in dem Intervall – π ≦ x ≦ + π eindeutig definiert. Dann gibt es für
dieselbe eine Darstellung durch die Reihe:
f(x)
= ½b0
+ b1 cos x + b2 cos 2x + b3 cos 3x + ...
+ a1 sin x + a2 sin 2x + a3 sin 3x + ...,
welche nach cos und sin der Vielfachen von x fortschreitet und deren Koeffizienten nach dem
Gesetz
a_n=\frac{1}{\pi}\,\int_{-\pi}^{+\pi}f\,(x)\,\mbox{sin}\,n\,x\,d\,x
und
b_n=\frac{1}{\pi}\,\int_{-\pi}^{+\pi}f\,(x)\,\mbox{cos}\,n\,x\,d\,x
gebildet werden. Die Durchführung dieser Darstellung nennt
man „harmonische Analyse.“ (Näheres siehe: Dr. R.
Fricke,
„Kurzgefaßte Vorlesungen über verschiedene Gebiete d. höh.
Mathematik“).
Textabbildung Bd. 324, S. 529
Fig. 1. a Tangentialdrucklinie eines Dieselmotors, b Darstellung der
Geschwindigkeiten
errechnet aus Tangentialdruck
für δ = ⅛; harmonische Schwingung, resultierende der vier ersten harmon.
Schwingungen.
Graphisches Beispiel einer
„harmonischen Analyse“.
Mehrfach ausgeführt wurde die Zerlegung in einzelne harmonische Schwingungen für
die Tangentialkraftkurven von Kolbenmaschinen. Hier sei als Beispiel die aus der
Tangentialkraftkurve eines Dieselmotors nach der üblichen Rechnung sich
ergebende Kurve der Winkelgeschwindigkeiten gewählt. (Fig.
1). Angenommen wurde ein Ungleichförmigkeitsgrad δ = 1/80 und eine
Tourenzahl n = 190 i.d. Min., so daß die mittlere
Winkelgeschwindigkeit vm = 19,9 = 20 m/Sek. wird. Mittels des von Prof. S. Finsterwalder (Zeitschrift f. Math, und Phys.
1898, S. 85) angegebenen graphischen Verfahrens wurde die harmonische Analyse
für die 4 ersten Glieder der Fourierschen Reihe
durchgeführt. Es ergab sich die Winkelgeschwindigkeit v in mm/Sek. am Radius im zu:
v = 20000 + 44,5 sin 10t + 12 sin 20t – 0,3
sin 30t – 3,6 sin 40t
+ ...
– 45 cos 10t –
39,4 cos 20t – 28 cos 30t – 11,5 cos 40t + ...
Die daraus folgende Winkelstellung (α) der Maschine wird
durch Integration nach der Zeit gewonnen:
α = ∫vdt,
was ergibt:
α = 20000 t – 4,45 cos 10t – 0,59 cos 20t +
0,023 cos 30t
+
0,09 cos 40t + ...
– 4,5 sin 10t –
1,97 sin 20t – 0,95 sin 30t
–
0,29 sin 40t +...
wo α in mm am Radius 1 m gemessen ist. Es teilt sich α in
zwei Teile:
α = Winkelstellung bei gleichförmiger Drehung +
Winkelabweichung.
Textabbildung Bd. 324, S. 530
Fig. 2. Darstellung der Winkelabweichung wie bei den
Geschwindigkeiten.
Die einzelnen Winkelabweichungsschwingungen und deren
Resultierende sind in Fig. 2 dargestellt, die
Annäherung der strichpunktiert gezeichneten Resultierenden an die ebenfalls –
ausgezogen – eingezeichnete genaue α-Kurve ist bereits bedeutend besser wie bei
den v-Kurven in Fig.
1.
Einfluß der harmonischen
Schwingungen auf ein Tachometer.
Sucht man die Winkelgeschwindigkeitsänderung durch die bekannten
Zentrifugalkrafttachometer zu messen, so werden die verschieden lange dauernden
harmonischen Schwingungen, auch solche von gleicher Amplitude, verschieden
aufgezeichnet. Es können sogenannte Resonanzerscheinungen
auftreten, die nur durch die eigene Dämpfung des Instrumentes
unschädlich gemacht werden können. Die Ursache dafür liegt in der Elastizität
einerseits des üblichen Bandantriebes, anderseits der Meßfedern.
Benutzung der Resonanzerscheinung zu
Messungen.
Gerade die bei Benutzung der Federtachometer auftretenden, dort als ein Fehler
empfundenen Resonanzerscheinungen, die sehr gesetzmäßig verlaufen und sich auch
rechnerisch verfolgen lassen, legten dem Verfasser den Gedanken nahe, sie
absichtlich hervorzurufen und zu Messungen zu benutzen. Denn dieses
Verfahren ermöglicht es, ganz allgemein gesprochen, den Einfluß sehr kleiner zu
messender Größen auf das Meßinstrument beliebig oft zu wiederholen und die
jedesmal eintretende Wirkung aufzuspeichern. So gelangt man durch
Aneinanderreihung solcher Einzelwirkungen zu praktisch brauchbaren
Beobachtungsgrößen.
Als Beispiel sei auf das von den Physikern angewandte Multiplikationsgalvanometer
hingewiesen.
In ähnlicher Weise versuchte der Verfasser auf Grund vorhergehender rechnerischer
Ueberlegung einen Meßapparat zu bauen, der unter dem Einflüsse der wechselnden
Winkelgeschwindigkeit einer Kraftmaschine stehen, jeweils jedoch nur für eine
Schwingung dieser Winkelgeschwindigkeit durch Resonanz empfindlich sein sollte.
Die Größe dieser jeweiligen Schwingung oder der daraus folgenden
Winkelabweichungsschwingung sollte möglichst graphisch aufgezeichnet werden.
Das Resultat dieser Versuche ist der
Resonanz-UndographResonanz-Undograph ist später mehrfach mit
R.-U. abgekürzt geschrieben.,
dessen
Theorie, Konstruktion,
Prüfung und Anwendung
in den folgenden Abschnitten gebracht werden sollen.
B. Theorie des Resonanz-Undographen.
Ansatz der zu verwendenden
physikalischen Größen.
Ein Körper von der Masse m sei mit zwei festen
Punkten I und II durch
Spiralfedern verbunden (vgl. Fig. 3).
Er drücke mit seinem Gewicht G und anderen auf ihm
lastenden, senkrecht zu den Federnachen verlaufenden Kräften P auf eine Horizontalebene UU'. Die Masse der Federn sei verschwindend klein.
Bewegt man den Körper (kurz m genannt) aus seiner
Mittellage, in der sich die Federkräfte gerade ausgleichen, um x cm heraus, so wird ihn eine Kraft
F = α2x
dahin zurückzuführen streben. Die Konstante α2 bestimmt sich aus den Eigenschaften der
Federn.
Auf m wirkt aber auch noch die stets nur bremsende
Kraft der Reibung
R = (P + G) f,
wobei wir, vorbehaltlich späterer Weiterungen, den
Reibungskoeffizienten f vorerst konstant
annehmen.
Ueberlassen wir nun den Körper m sich selbst, so wird er eine, durch die Reibung
stark gedämpfte, bald erlöschende Schwingung um seine Mittellage ausführen.
(Vgl. Lorenz,
„Technische Mechanik starrer Systeme,“ § 25, S. 173 u. folg.).
Bewegen wir jedoch gleichzeitig die Unterlage UU' so
rasch in irgendeiner Richtung vorwärts (mit der Geschwindigkeit
\frakfamily{v}), daß die Relativbewegung des Körpers
gegen seine Unterlage stets in derselben Richtung verläuft, so werden wir die
Reibung als eine konstante, in der Bewegungsrichtung der Unterlage wirkende
Kraft R betrachten können.
Außer der Reibung besteht jedoch noch eine weitere, jeder Bewegung Widerstand
leistende Kraft L, die sich vor allem aus dem
Luftwiderstand und der bei dem Dehnen der Federn auftretenden Molekularreibung
zusammensetzt. Diese Kraft läßt sich ungefähr direkt proportional der Geschwindigkeit
des Körpers m setzen:
L=\lambda \cdot \frac{dx}{dt},
wo x den jeweiligen Abstand
von der Mittellage, t die Zeit und λ eine Konstante vorstellen.
Textabbildung Bd. 324, S. 531
Nun denke man sich über den Körper m eine Ebene SS' mit einer periodisch wechselnden, absoluten
Geschwindigkeit V = f(t) hinweggleiten (vgl. Fig. 4). Diese
Ebene habe die Eigenschaft, daß sie eine der Relativgeschwindigkeit gegenüber
m proportional, in deren Richtung wirkende,
mitnehmende Kraft II auf die Masse m ausübe:
II=\varepsilon\,\left(V-\frac{dx}{dt}\right),
wo s eine Konstante. Physikalisch findet sich diese
Forderung bei den zur Bestimmung der Arbeitsleistung von Kraftmaschinen
verwendeten elektrischen Wirbelstrombremsen verwirklicht, wenigstens für geringe
Geschwindigkeitsänderungen.
Um diese Konstruktion hier nachzuahmen, hat man nur den Schwingungskörper m geeignet als Elektromagneten auszubilden und
durch den so erzeugten Kraftlinienstrom die aus einem metallischen Leiter wie
Kupfer oder Eisen bestehende Ebene SS'
hindurchzuführen, (vgl. Fig. 5). Die Konstante ε wird dann nur von der Anzahl der Kraftlinien
abhängen, d.h. in erster Linie von der Magneterregung. Damit ε konstant bleibe,
muß also der Erregerstrom möglichst konstant bleiben (Akkumulatorenstrom). Es
muß aber auch der Widerstand im Kraftlinienstrom konstant erhalten werden, der
in der Hauptsache von dem Luftspalt zwischen Magnet und Ebene SS' gebildet wird. Also ist bei einer späteren
konstruktiven Verwirklichung dieser ganzen Grundidee auf die Einhaltung eines
konstanten Luftspaltes zu achten.
Aufstellung und Auswertung der
Bewegungsgleichung.
Unter dem Einfluß aller auf den Magneten wirkenden Kräfte wird dieser eine
Bewegung ausführen nach dem allgemeinen Gesetze:
mb = ΣP,
wo b die Beschleunigung
vorstellt, also
b=\frac{d^2\,x}{dt^2}.
Somit lautet in unserem Falle die Bewegungsgleichung:
m\,\frac{d^2\,x}{dt^2}=R+II-F-L=R+\varepsilon\,\left(V+\frac{dx}{dt}\right)-\alpha^2\,x-\lambda\,\frac{dx}{dt}
oder etwas anders angeordnet:
m\,\frac{d^2\,x}{dt^2}+(\varepsilon+\lambda)\,\frac{dx}{dt}+\alpha^2x=R+\varepsilon\,V=R+\varepsilon\,f\,(t)
––––––––––
Dies ist die Differentialgleichung einer erzwungenen
gedämpften Schwingung, in der Form dargestellt, wie sie in Lorenz,
„Technische Mechanik starrer Systeme,“ § 28, 29 und 30 abgeleitet wird.
Dort wird gezeigt, daß durch Zerlegung des Ausschlages x in zwei Teile x' + x'' = x die
Differentialgleichung ebenfalls in zwei Teile zerfällt, nämlich in
m\,\frac{d^2x'}{dt^2}+(\varepsilon+\lambda)\,\frac{dx'}{dt}+\alpha^2\,x'=0
und
m\,\frac{d^2x''}{dt^2}+(\varepsilon+\lambda)\,\frac{dx''}{dt}+\alpha^2x''=R+\varepsilon\,f\,(t).
Die erste Gleichung führt auf gedämpfte Eigenschwingungen, die bald erlöschen.
Einige Zeit nach der Einleitung des Schwingungsvorganges wird nur noch der durch
die zweite Gleichung bestimmte Ausschlag x''
merklich bleiben. Somit genügt eine Verfolgung der zweiten Gleichung. Stellt man
den, meist „Störungsfunktion“ genannten Ausdruck R + ε . f(t)
durch eine Fouriersche Reihe dar, so nimmt die
Diff.-Gleichung die Form an:
\begin{array}{rcl}m\,\frac{d^2x''}{dt^2}+(\varepsilon+\lambda)\,\frac{dx''}{dt}+\alpha^2\,x''=A_0&+&A_1\,\mbox{cos}\,\alpha_0\,t+A_2\,\mbox{cos}\,2\,\alpha_0\,t+...\\
&\
&B_1\,\mbox{sin}\,\alpha^0\,t+A_2\,\mbox{sin}\,2\,\alpha_0\,t+...\end{array}
wo
\begin{array}{rcl}R+\varepsilon \cdot
f\,(t)=A_0&+&A_1\,\mbox{cos}\,\alpha_0\,t+A_2\,\mbox{cos}\,2\,\alpha_0\,t+...\\
&\
&B_1\,\mbox{sin}\,\alpha^0\,t+B_2\,\mbox{sin}\,2\,\alpha_0\,t+...\end{array}
Die Lösung dieser Gleichung ist bekannt. Es wird (vgl. Lorenz, ... S. 222):
\begin{array}{rcl}x''=C_0&+&C_1\,\mbox{cos}\,\alpha_0\,t+C_2\,\mbox{cos}\,2\,\alpha_0\,t+...\\
&\
&D_1\,\mbox{sin}\,\alpha^0\,t+D_2\,\mbox{sin}\,2\,\alpha_0\,t+...\end{array}
wo sich die Konstanten C und
D bestimmen aus
D_k=\frac{(\alpha^2-k^2\,m\,\alpha_0^2)\,A_k-k_{\alpha_0}\,(\varepsilon+\lambda)\,B_k}{(\alpha^2-k^2\,m\,\alpha_0^2)^2+k^2\,\alpha_0^2\,(\varepsilon+\lambda)^2}
und
C_k=\frac{(\alpha^2-k^2\,m\,\alpha_0^2)\,B_k-k_{\alpha_0}\,(\varepsilon+\lambda)\,A_k}{(\alpha^2-k^2\,m\,\alpha_0^2)^2+k^2\,\alpha_0^2\,(\varepsilon+\lambda)^2}
Hier kann h der Reihe nach
jede ganze positive Zahl bedeuten. Wir erhalten auf Grund dieser Lösung eine
Reihe übereinander gelagerter erzwungener Schwingungen, jedoch erkennt man,
„daß die beiden Koeffizienten des kten
erzwungenen Welle infolge der Dämpfung nicht aus denen der entsprechenden
Welle der Störungsfunktion, der sogenannten erregenden Welle, durch
Multiplikation mit einem und demselben Faktor hergeleitet werden
können.“
Vereinfachter Fall: Eine
Erregerwelle allein vorhanden.
Um den Einfluß der Konstanten C und D übersichtlich darstellen zu können, sei einmal
angenommen, die Geschwindigkeit V = f(t) bestehe aus einer
konstanten Geschwindigkeit (Vm) und einer einzigen Erregerwelle,
dargestellt durch
Akcoskα0t + Bksinkα0t.
A1, A2,
... Ak–1, Ak+1, ... und B1, B2, ... Bk–1, Bk+1 ,... seien gleich 0; dann würde
sich die Differentialgleichung vereinfachen zu:
m\,\frac{d^2\,x''}{dt^2}+(\varepsilon+\lambda)\,\frac{dx''}{dt}+\alpha^2\,x''=R+\varepsilon\,V_m+\varepsilon\,(A_k\,\mbox{cos}\,k\,\alpha_0\,t+B_k\,\mbox{sin}\,k\,\alpha_0\,t),
woraus folgt:
x''=C_0+C_k\,\mbox{cos}\,k\,\alpha_0\,t+D_k\,\mbox{sin}\,k\,\alpha_0\,t=\frac{\alpha^2\,(R+\varpeilon\,V_m)}{\alpha^4}
+\varepsilon\cdot\frac{(\alpha^2-k^2\,m\,\alpha_0^2)\,A_k-k\,\alpha_0\,(\varepsilon+\lambda)\,B_k}{(\alpha^2-k^2\,m\,\alpha_0^2)^2+k^2\,\alpha_0^2\,(\varepsilon+\lambda)^2}\cdot\mbox{cos}\,k\,\alpha_0\,t
+\varepsilon\cdot\frac{(\alpha^2-k^2\,m\,\alpha_0^2)\,B_k+k\,\alpha_0\,(\varepsilon+\lambda)\,A_k}{(\alpha^2-k^2\,m\,\alpha_0^2)^2+k^2\,\alpha_0^2\,(\varepsilon+\lambda)^2}\cdot\mbox{sin}\,k\,\alpha_0\,t
Führen wir die etwas geänderte Schreibweise ein:
Akcoskα0t + Bksinkα0t = aksink (α0t + ßk), wo
tg\,k\,\beta_k=\frac{A_k}{B_k} und
a_k=\sqrt{A_k^2+B_k^2}, ferner
Ckcoskα0t + Dksinkα0t = bksink (α0t + δk), wo
tg\,k\,\delta_k=\frac{C_k}{D_k} und
b_k=\sqrt{C_k^2+D_k^2}, so wird
x''=\frac{R+\varepsilon\,V_m}{\alpha^2}+\sqrt{C_k^2+D_k^2}\,\mbox{sin}\,k\,(\alpha_0\,t+\delta_k)
=\frac{R+\varepsilon\,V_m}{\alpha^2}+\cdot\mbox{sin}\,k\,(\alpha_0\,t+\delta^k)\,\sqrt{\frac{\varepsilon^2\cdot(A_k^2+B_k^2)}{(\alpha^2-k^2\,m\,\alpha_0^2)^2+k^2\,\alpha_0^2\,(\varepsilon+\lambda)^2}}
=\frac{R+\varepsilon\,V_m}{\alpha^2}+a_k\cdot\mbox{sin}\,k\,(\alpha_0\,t+\delta_k)\,\sqrt{\frac{\varepsilon^2}{(\alpha^2-k^2\,m\,\alpha_0^2)^2+k^2\,\alpha_0^2\,(\varepsilon+\lambda)^2}}
=\frac{R+\varepsilon\,V_m}{\alpha^2}+\mbox{sin}\,k\,(\alpha_0\,t+\delta_k)
\sqrt{\varepsilon^2\cdot\frac{(A_k^2+B_k^2)\,(\alpha^2-k^2\,m\,\alpha_0^2)^2-2\,(\alpha^2-k^2\,m\,\alpha_0^2)\,k\,\alpha_0\,(\varepsilon+\lambda)\,A_k\,B_k+2\,(\alpha^2-k^2\,m\,\alpha^2_k)\,k\,\alpha_0\,(\varepsilon+\lambda)\,B_k\,A_k+(A_k^2+B_k^2)\,(k\,\alpha_0\,(\varepsilon+\lambda))^2}{[(\alpha^2-k^2\,m\,\alpha_0^2)^2+k^2\,\alpha_0^2\,(\varepsilon+\lambda)^2]^2}}
Dies heißt, je nach der Federkonstanten α2 ändert sich die Amplitude bk der
erzwungenen Schwingung der Masse m:
b_k=\alpha_k\,\sqrt{\frac{\varepsilon^2}{(\alpha^2-k^2\,m\,\alpha_0^2)^2+k^2\,\alpha_0^2\,(\varepsilon+\lambda)^2}}
und ebenso der sogenannte
„Phasenverschiebungswinkel“
k(ßk – δk).
In Fig. 6 ist
der Verlauf von bk als Funktion von α aufgezeichnet für m
= 1, k = 2, λ = 0, Ak = 1, Bk = 0,
\alpha_0=\frac{1}{30} und für verschiedene Werte von
ε.
Wie die Auswertung der Formeln sofort ergibt, wird die Amplitude im allgemeinen
verschieden bei geändertem ε, sie wird jedoch, vorausgesetzt, daß λ = 0, für
jedes ε gleich, wenn
a2 – k2ma20 = 0,
d.h. wenn die Bedingung der
„Resonanz“; erfüllt ist.
In diesem Falle wird
b_k=\frac{a_k}{k\,\alpha_0},
und weiter
k(ßk – δk) = 90°,
so daß das Gesetz des Ausschlages der Masse m gegeben ist durch:
x''=\frac{R+\varepsilon\,V_m}{\alpha^2}+\frac{a_k}{k\,\alpha_0}\,\mbox{sin}\,[k\,(\alpha_0\,t+\beta_k)-90^{\circ}]
=\mbox{Konstante}-\frac{a_k}{k\,\alpha_0}\,\mbox{cos}\,k\,(\alpha_0\,t+\beta_k)
Lagenbeziehung zwischen der Ebene
SS' (Fig.
5) und dem Körperm.
Das Bewegungsgesetz der Ebene SS' war gegeben
durch
V = Vm + Akcoskα0t +
Bksinkα0t = Vm + aksink(α0t + ßk),
so daß irgendein Punkt dieser Ebene nach der Zeit t von seiner Anfangslage eine Entfernung
\begin{array}{rcl}\xi&=&\int_0^t\,V\,dt\\
&=&V_m\,t+\left|-\frac{a_k}{k\,\alpha_0}\,\mbox{cos}\,k\,(\alpha_0\,t+\beta_k)\right|_{t=t}^{t=0}\\
&=&\xi'+\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \xi''\end{array}
hat. Hier ist der periodische Ausschlag ξ'' gegenüber
einem sich gleichförmig von seiner Anfangslage entfernenden Punkt, für den ξ =
ξ', zu jeder Zeit genau so groß, wie das Pendeln der Masse m, gemessen durch den 2. Summanten von x'', gegen ihre Mittellage (x'' = 0).
Im Falle der Resonanz zeichnet also der Magnet (Fig. 5) das
Pendeln der Ebene SS' nach Größe und Phase
genau auf, vorausgesetzt, daß die Dämpfung λ = 0 ist.
Einfluß von Schwingungen anderer
Periode.
Textabbildung Bd. 324, S. 532
Fig. 6.
Würde sich nun V = f(t) neben der einen Erregerwelle noch
aus anderen Erregerwellen zusammensetzen, d.h., wären A1
A2 ... und B1
B2 ... nicht = 0,
so würden sich auch die dadurch erzwungenen Schwingungen über die erste lagern.
Es werden aber zu einer Zeit, in der Resonanz mit der k'ten Welle eintritt, die Amplituden dieser Schwingungen bedeutend
kleiner sein als die zugehörige Pendelung der Ebene SS', und zwar um so kleiner, je kleiner ε ist. Für
praktische Messungen muß dann ε so klein gewählt werden, daß diese
darübergelagerten Schwingungen von anderer Periode vernachlässigt,
gegebenenfalls abgesondert werden können.
Textabbildung Bd. 324, S. 533
Fig. 7.
Es ist in Fig. 6 außer für k = 2 auch für k = 1
und k = 3 die zu dem entsprechenden α2 gehörige Amplitude, und zwar für ε = 0,01
und ε = 0,001 eingezeichnet. Dabei seien die Koeffizienten b in allen drei Fällen gleich, so daß bei
Resonanz die gleichen Amplituden erscheinen.
Einfluß der Dämpfung λ.
Bisher war angenommen, daß die Dämpfung λ gleich 0 sei, was sich praktisch schwer
verwirklichen läßt. Wird also λ > 0, so werden die in Fig. 6 gezeichneten Amplituden nicht ganz
erreicht werden. In Fig. 7 sind für
k = 2 und ε = 0,01 die zugehörigen
Amplitudenwerte gezeichnet, und zwar für λ = 0, λ = 0,005 und λ = 0,02. Die
gemessene größte Amplitude x''max gibt somit einen zu kleinen Wert für die zu
messende Größe ξ''. Es ist also bei einer konstruktiven Verwirklichung der
Rechnungsidee dahin zu streben, das Genauigkeitsverhältnis
\frac{\varepsilon}{\varepsilon+\lambda}
möglichst = 1 zu machen. Eine weitgehende Vergrößerung von
ε ist nicht statthaft, da dann die Amplituden der erzwungenen Schwingungen von
anderer Periode zu groß werden. Es ist also vor allem der Eigenwiderstand des
Apparates, λ, möglichst klein zu machen.
(Fortsetzung folgt.)