| 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.)