Technika, 1963 (7. évfolyam, 1-12. szám)
1963-01-01 / 1. szám
KIS GYÁR-világszínvonalon Látogatás a Brüel & Kjaer cégnél 1962. augusztusában Koppenhágában tartották a IV. Nemzetközi Akusztikai Kongresszust, s hogy a világ akusztikusainak 3 évenként tanácskozó szervezete Stuttgart után éppen Dánia fővárosát választotta kongresszusának színhelyéül, abban nem kis szerepe volt a Brüel & Kjaer cégnek, amelynek a műszereivel a világon mindenütt találkozhatunk, ahol rezgéstani kérdésekkel, akusztikai és elektroakusztikai problémákkal foglalkoznak. Vajon mi lehet az oka, hogy egy olyan kis ország, mint Dánia, a világszínvonalnak legfelső fokán álló speciális precíziós, tehát rendkívül munkaigényes műszeripart tudott alig 15 év alatt kifejleszteni? Erre a kérdésre próbáltam választ keresni, amikor a kongresszus vendégeként alkalmam nyílt nem egy esetAz üzembe lépve mindjárt feltűnik: itt olyan gyárról van szó, ahol különösen nagy gondot fordítanak a zajvédelemre; nemcsak a szellemi munkát végző tervezők, rajzolók szobái, hanem az esztergályosok műhelyei is gondosan hangszigetelő és hangelnyelő lapokkal borítottak, úgyhogy alig emelkedik meg a zajszint, amikor valamennyi szerszámgép egyszerre üzemben van. A cég gyártmányainak fő részét az akusztikai és a rezgésmérő műszerek alkotják. Mivel azonban az ilyen méréseket végső fokon elektromos mennyiségek mérésére vezetik vissza, nem egy olyan műszert gyártanak, amelyet a többi közt a híradástechnika is fel tud használni. Példaképpen elöljáróban csak a legújabb 2305A típusszámot viselő szintírót említem meg (I. ábra). Ezzel a műszerrel 20 Hz és 200 kHz közötti frekvenciájú elektromos jeleket lehet úgy rögzíteni, hogy azok aztán nemcsak kvalitatíve, de kvantitatíve is kiértékelhetők lesznek. Teljesen mindegy, hogy a szintíró bemenő kapcsaira jutó feszültség kondenzátor-mikrofontól, piezoelemet tartalmazó rezgésmérőtől vagy más, elektromos jelet adó mérőműszertől származik-e. E szintíró „lelke” az elektrodinamikai elven működő író szerkezet (2. ábra). A bemenő iratú tekercs mellé helyezik a mérés alapjául szolgáló, a szóban forgó tv-készülék által megkívánt, legkisebb remanenciát mutató mágnest, míg az „ismeretlen” feliratú tvAz előzőekben már említett fejlesztési csoport az üzem összlétszámának mintegy 4, 5 százalékát teszi ki, s bár független a sorozatgyártást végző üzemrészektől, ugyanazyaz, műszerezettséggel, ugyanolyan gépparkkal rendelkezik, mint maga a gyártó üzem, hogy így a fejlesztési munkát is a nagyüzem légköre vegye körül. A fejlesztési tervet a megelőző széles körű piackutatás alapján a gyár vezetősége a kutatómérnökökkel egyetértésben évekkel előre lefekteti. Amikor aztán egy-egy terv túljutott az előkísérletezés stádiumán, a sorozatgyártó üzemrésszel együttműködve elkészítik a műszer első példányát, amely mind külsőleg, mind belső felépítését tekintve, a lehetőség szerint máris erősen hasonlít a majdan sorozatgyártásra kerülő típushoz. Az így elkészült mintapéldányt a tudományos kutatás gondosságával vizsgálják meg, s csak ha ezt kiállta, készítik el az 5—10 darabból álló, most már a sorozatgyártás minden szempontját szem előtt tartó nullszériát. Ha aztán sem e széria gyártása közben, sem pedig az elkészült példányok újabb tudományos vizsgálatakor nem merül fel semminemű kifogás, kezdődhet meg az adott típus sorozatgyártása. Az út azonban, amíg egy termék a sorozatgyártásig eljut, hosszú, sokszor évekig tart, de ha egyszer kidolgozták, akkor az már olyan típus, hogy a rohanó műszaki fejlődést figyelembe véve is hoszszú éveken át korszerű marad, s így a fejlesztésébe beölt nem kis összeg bőségesen, kamatostól megtérül. Afent elmondottakat a Brüel & Kjaer cég által kikereshet a vizsgálandó darabot. A műszer pozitív irányba való kitérése a darab elfogadhatóságát, ellenkező irányú kitésére pedig annak selejtes voltát jelzifejlesztett kondenzátor-mikrofonok történetével kívánom illusztrálni. Ismeretes, hogy nem-elektromos mennyiségek elektronikus műszerekkel történő mérésénél a mérés pontosságát elsősorban annak a tagnak a pontossága határozza meg, amely a mérendő nemelektromos mennyiséget elektromos mennyiséggé alakítja át. Különösen vonatkozik ez a megállapítás az akusztikai mérőműszerekre, ahol ezek az átalakítók rendszerint mikrofonok formájában jelentkeznek. Bár a piacon számtalan típusuk megtalálható, kevés közöttük az olyan, amely lapos frekvenciakarakterisztikáján kívül nagy érzékenységgel és a külső behatásokkal szembeni ellenállással tűnik ki. Ha a kondenzátor-mikrofonok elvét tekintjük, alapjában véve rendkívül egyszerű felépítésnek, hiszen egy vékony fém diafragmából és egy fémlapból — mint elektród-párból állnak, amelyek egy kondenzátor fegyverzetét képezik-" Amennyiben a kondenzátorra egyenfeszültséget viszünk, a hang hatására bekövetkező kapacitásváltozás feszültségváltozássá alakul át. A mikrofon érzékenysége már attól függ, hogy milyen kis relatív kapacitásváltozás tud elegendő, a további mérési műveletekhez megkívánt feszültségváltozást okozni, ezért a kondenzátor-mikrofon szórt kapacitásának és az ezt követő erősítő kapacitásának minél kisebbnek kell lennie. A Brüel & Kjaer mérnökei éppen emiatt olyan típust fejlesztettek ki, ahol a kondenzátor-mikrofon a katódkövetőnek kiképzett előerősítővel egybe van építve. A mikrofon tervezésénél előtérbe került az a követelmény, hogy bár elsősorban precíziós mérőmikrofonról van szó, stúdiómikrofonként is lehessen használni, s nemcsak széles hőmérsékleti és nyomási határok közt kell azonos minőséggel működnie, hanem érzéketlennek kell lennie a környezet nedvességtartalmával szemben is. A fenti követelményekkel kapcsolatos problémák megoldása részben mechanikai természetű. A mikrofonházat, a hátsó fémlapot nikkelből és nagy nikkeltartalmú ötvözetből — amelyet saját maguk kísérleteztek ki — készítik, míg a többi fémalkatrész nik-9. ábra. Padlók és mennyezetek testhangszigetelésének mérésére szolgáló „járógép”. kelezett sárgaréz. Szigetelésre kvarcot használnak, s hogy a nedvességgel szembeni ellenállást növeljék, különleges szilikonbevonatot dolgoztak ki. Mivel pedig a mikrofonok érzékenysége nagymértékben függ a diafragmának és a hátsó lapnak egymástól való távolságától, olyan megoldást kellett kidolgozni, hogy ez a távolság minden körülmények között azonos maradjon, illetve úgy változzék, hogy a mikrofon érzékenysége ne függjön a hőmérséklet változásától. Mivel azonban nemcsak a hőmérséklet, hanem a környező nyomás is befolyásolja a mikrofon érzékenységét, erre külön tekintettel kellett lenni. Amennyiben ui. a mikrofon előtt a nyomás változik, a diafragma és a hátsó lap közti távolság a diafragma elhajlása következtében ugyancsak változni fog. Ha ennek a változásnak a frekvenciája megegyezik a mérendő hang által okozott nyomásváltozással, akkor a nyomásváltozásnak csak a diafragma egyik oldalán szabad érvényesülnie — s ekkor történik a mérés —, ha azonban a nyomásváltozások frekvenciája ennél kisebb — vagyis nem a mérendő hangenergiától származik —, akkor ki kell egyenlítődnie a diafragma két oldalán, mert különben a mérések hamisak lesznek. Ezt az utóbbi követelményt szellemes megoldással — egy kapilláris bevezetésével (5. ábra) — sikerült megvalósítaniuk. Addig azonban, amíg ezeket a követelményeket mind teljesíteni tudták, a mikrofonok számtalan változatát kellett az évek hosszú során át kifejleszteniök és kipróbálniok (6. ábra), s ennek eredményeképpen a kezdetben 24 mm átmérőjű mikrofon mérete is lecsökkent 3 mm-re. Hogy eközben milyen műszaki kérdéseket kellett megoldaniok, arra vonatkozólag csak annyit szeretnék megemlíteni, hogy a legkisebb mikrofon diafragmájának vastagsága 2 mikron. E műszaki probléma megoldásával viszont elérték, hogy a kondenzátor-mikrofonok frekvenciakarakterisztikája 70 kHz-ig ±2 dB — sorozatgyártás esetén is. A jelenleg is folyó továbbfejlesztési munkák szerint azonban még lehetőség van arra — mint ahogy a laboratóriumi példány mutatta — hogy ezt a lapos karakterisztikát (az érzékenység lényeges csökkenése nélkül) 120 kHz-ig kiterjesszék. Műszerfejlesztés 6. ábra: Egy mikrofontípus fejlesztésének állomásai. 1. ábra: A 2305A típusszámú szintíró. 5. áibra: A kondenzátor-mikrofon elvi felépítése: 1 — rugó; 2 — nyomáskiegyenlítő kapilláris diafragma; 3 — diafragma; 4 — aranyozott kivezető; 5 — kvarc-szigetelő; 6 — acél rugók; 7 — hátsó lap; 8 — szimmetrikus védőkupak. 7. ábra: Minőségellenőrzést végző zajanalizátor. 8. ábra: Porszívók minősítése zaj és testrezgés alapján. ben a Brüel & Kjaer cég üzemét meglátogatni. Koppenhágából részben az ún. dán Riviera mentén minden félórás autóút után jutottunk el Naerumba, a Brüel & Kjaer cég telephelyére. A pavilonszerűen épített üzem csupán mintegy 600 munkást foglalkoztat. Érdemes megemlíteni, hogy a pavilonok az építőszekrény-elvnek megfelelően úgy helyezkednek el egymás mellett, hogy látni lehet, miként fejlődött, korszerűsödött ez az üzem, s minden valószínűség szerint milyen irányban fog fejlődni a továbbiak során. kapcsokra jutó feszültség értékének megváltozásakor az írószerkezet tekercsén átfolyó áramerősség megváltozik, s e változás arányában mozdul el az írószerkezet. Mivel pedig közben egy szinkronmotor az írófej alatt levő papírszalagot előre meghatározott, de állandó sebességgel mozgatja, az elektromos jel időbeli változását a szervezet fel tudja jegyezni. A papírszalag mozgása 9 fokozatban — 0,003 mm/sectől 100 mm/sec-ig — állítható be, s így gyakorlatilag mind tudományos, mind ipari méréshez kiválasztható a megfelelő szalagsebesség. 2. ábra: A szintizó működési ehe: 1 — bemenő potenciométer; 2 — elektrodinamikai rendszer; 3 — írószerkezet; 1— motor; 5 — 0-szint beállító; 6 — váltakozó áramú erősítő; 7 — egyenirányító; 8 — balansz egyenáramot erősítő; 9 — írás-sebesség szabályozó; 10 — hajtótekercs; 11 — visszacsatoló rendszer. Minőségellenőrzés Az üzemlátogatás elején az egyik vezető mérnök elmondotta, hogy a gyár tulajdonképpen három körülménynek köszönheti világhírnevét. Az egyik, hogy bár kiváló minőségű alkatrészeket kapnak, nem elégszenek meg azok gyári specifikációjával, hanem beépítés előtt szinte minden alkatrészt maguk is leellenőriznek, másrészt pedig annak, hogy a termelő üzemmel szorosan együttműködő, de attól mégis független, több évre előre dolgozó fejlesztő csoportjuk van, s végül, de nem utolsósorban, hogy az építőszekrény-elvet következetesen alkalmazzák. Az alkatrészek minőségi átvételének egyik alapelve — különösen sorozatgyártás esetében — az, hogy az alkatrészeknek nem szabad a megadott értéktől túlságosan eltérniük, s fontos, hogy az ellenőrző mérést folyamatosan végezhessék. Ilyen vizsgálatokra itt a mérőhidas kapcsolásokat találták a legalkalmasabbaknak, ahol a híd egyik ágában a standardnak tekintett mintadarab van, s a vizsgálandó darabnak a hídba való kapcsolásakor a híd jobb vagy bal irányú kibillenése jelzi, hogy a vizsgált alkatrész milyen irányban, menynyire tér el az alapértéktől. E kis bevezető után érthető, hogy a Brüel & Kjaer cég elsőnek kifejlesztett műszerei között egy 4 tagú mérőhíd családdal találkozhattunk. Külsejüket (3. ábra) és felépítésüket tekintve (4. ábra) hasonlítanak egymásra, azonban felhasználási területük a különböző mérési frekvenciák és mérési határok miatt eltérő. A cég azonban nem elégedett meg azzal, hogy ezt a 4 tagú mérőhíd családot először saját céljaira, majd kereskedelmi célra is kidolgozta, hanem folyamatosan kutatja azokat a területeket, ahol jól fel lehet őket használni. E mérőhíd család számtalan alkalmazási területe közül pél-4. ábra: A mérőhíd elvi felépítése maképpen egy, a legutóbbi időkben kidolgozott mérési eljárást említünk meg, amely a televíziókészülékek permanens mágneseinek remanenciavizsgálataival kapcsolatos. A mérőhídcsalád 1505. típusszámú tagjával 10 kHz frekvencián — mint a legmegfelelőbb frekvencián — történik a mérés oly módon, hogy a mérőhíd 2—2 kivezetéséhez teljesen azonos specifikációjú tekercs csatlakozik. A „standard” jel 3. ábra: A mérőhíd család egyik tagja. Zajanalízis Napjainkban nem egy késztermék minőségi ellenőrzéséhez hozzátartozik zajspektumának, rezgésjellegének ismerete. Példaképpen csak a golyóscsapágyakat említjük meg, amelyek korszerű minőségi osztályozásához elengedhetetlen feltétel a zajspektrum ismerete. A Brüel & Kjaer cég erre a célra a 2211. típusszámot viselő műszert dolgozta ki (7 ábra). Ez a műszer a zaj- ill. a rezgési szinteket egyszerre méri 12 frekvenciasávban, s mindjárt öszsze is hasonlítja az előre beállított standard spektrummal. A műszer kezelése olyan egyszerű, hogy akár betanított munkás is dolgozhat vele. A „mérés” jelzésű gomb lenyomása után azoknál a sávoknál, amelyekben a vizsgált darab zajspektruma nem felel meg az előírtnak, vörös lámpa gyullad ki. A berendezés érdekessége továbbá, hogy a zaj alapján — előre megállapított 2, 3 vagy 4 minőségi osztályba sorolja a vizsgált darabokat. Az előzőekben már említettük, hogy a Brüel & Kjaer cég gyártmányait az építőtokrény-elv szem előtt tart . ival fejleszti, s hogy ezek a műszerek végső fokon elektromos mennyiségek mérését végzik. Ezeknek az elveknek a továbbvitelét jelenti például az, hogy az előbb ismertetett 2211. típusszámú zajanalizáló műszer ugyanakkor, amikor zajanalízist végez, a másik csatornán rezgésanalízisre alkalmas. A gyár mérnökei azonban nem elégedtek meg azzal, hogy kidolgoztak egy ilyen műszert, hanem állandóan keresik azokat a lehetőségeket, ahol a műszernek ezt a tulajdonságát a termelés növelésére, illetve a minőség javítására fel lehet használni. Így dolgozták ki a többi közt a porszívók zajának és rezgésének egyszerre történő automatikus mérését és ennek alapján e készülékek minősítését. Az eljárás alapjában véve egyszerű. A környezet zajától elszigetelt kis kamrába futószalagon érkezik a vizsgálandó porszívó. A szalag a megadott helyen megáll, s így mindig adott távolságra van a fixen felerősített mikrofontól. A testrezgést felvevő fej kis mágnes segítségével a porszívóra tapad. Ezután már csak a műszer gombját kell lenyomni és a lámpák felvillanása, illetve fel nem villanása jelzi, hogy a vizsgált darab megfelel-e a minőségi követelményeknek. Mivel pedig a gyár a műszereit úgy szerkesztette meg, hogy kimenő ill. bemenő csatlakozóik impedancia viszonyai lehetővé teszik összekapcsolásukat, lehetőség van arra is, hogy a már ismertetett szintírót is hozzácsatolják, s így írásos minőségi bizonylat marad minden egyes vizsgált porszívóról (8. ábra). A tartozékok választéka Az építőszekrény-elv következetes megvalósításához szükséges, hogy az alapműszerekhez a tartozékok széles skálája álljon rendelkezésre. Ez a felismerés vezeti a Brüel & Kjaer céget, amikor fejlesztési munkájának egyik gyújtópontjába a különböző célokra alkalmas tartozékok választékának növelését teszi. Ezek közül, mint egyik érdekességet, a „járógépet” említjük meg (9. ábra). Ez a 24X20X55 cm méretű doboz öt „lábával” a padlóra helyezve ugyanolyan „standard” zajt okoz, mint a szobában járó-kelő ember, azáltal, hogy az 500 g + 5 g súlyú lábak 4 cm magasról 88,5 cm/sec sebességgel esnek a padlóra. Az alsó helyiségben elhelyezett (10- ábra) kondenzátor-mikrofonból, frekvencia-analizátorból és szintíróból összeállított mérőegység ugyanakkor meghatározza, hogy a mennyezet testhangszigetelése milyen mérvű, megfelel-e a szabványnak. E tartozék tervezői még arra is gondoltak, hogy a gumitalpú cipőben járók lépéseit is utánozhassák, s ezért az acéllábak azonos súlyú gumilábakra is kicserélhetők. Nagyon hasznos és érdekes az a négy keréken mozgatható kis asztalka, amelyet arra a célra terveztek, hogy a műszerekkel ne csak laboratóriumokban, hanem az üzemben, vagy szabad terepen is végezhessenek méréseket. Természetesen egy ilyen rövid beszámoló keretében nem lehet leírni, még kevésbé értékelni a látottakat. Ha mégis össze kellene foglalnom, hogy a kitűnő munkaszervezésen, a tervszerű fejlesztési munkán túlmenően mi is volt az, ami legjobban megkapott, akkor a válaszom valahogy így hangzana: a világszínvonal felső fokának eléréséhez nem elegendő a jó, megbízható műszer, hanem a felhasználók elé kell menni, de nem a nálunk szokásos módon, hanem tudományos felkészültséggel rendelkező mérnök-kereskedő szolgálattal. A gyár műszereket tervező mérnökei felkeresik azokat a cégeket, amelyeket műszereik részére meg akarnak nyerni, mert ezáltal nemcsak a kívánságokat ismerik meg alaposan, hanem műszaki szinten tudják ajánlani is gyáruk termékeit. Az üzem mérnöki karának a felhasználókkal való ilyen kapcsolata egészen odáig is terjed, hogy a leendő felhasználó eljöhet a gyárba, ott laboratóriumot bocsátanak rendelkezésére, hogy a helyi mérnökök segítségével, a gyár műszereit használva oldja meg azt a problémát, amihez aztán majd megveszi a gyár által forgalombahozott műszereket. Dr. Greguss Pál ★ □ //\\\\ 18. ábra: A „járógéppel” történő mérés műszerösszeállítása. A sokoldalú Az alumínium jelentősége a technikában állandóan növekszik. Nem csupán kis fajsúlya (2,7), hanem az időjárással és számos vegyi hatással, szembeni ellenállóképessége is értékessé teszi ezt a szerkezeti anyagot. A mai modern alumíniumötvözetek szilárdsága — megfelelő hőkezeléssel — eléri a szerkezeti acélokét és mintegy 60 kg/mm-re tehető. Az elektrotechnikai iparban szívesen használják a réznél jóval olcsóbb és ugyancsak kitűnően vezető anyagot. Az alábbi képsorozat, amelyet a német Aluminium-Zentrale bocsátott lapunk rendelkezésére, jól mutatja az alumínium néhány, nálunk kevésbé ismeretes alkalmazását. Alumíniumból különféle tartályszerkezetek, silók és egyéb mezőgazdasági épületek is készülhetnek. A hullámlemez kellő merevségű; a nagyobb lemeztáblák hegesztett kötései minden szempontból kielégítőek. Az alumínium szerkezet alkalmazása egyszersmind fokozott tisztaságot is lehetővé tesz. Az alumíniumfóliából kiváló szigetelőréteg készíthető. Éppen ezért jó eredménnyel használják padlásterek belső bevonására és szigetelésére. A vegyipar egyre növekvét méretű reaktorait is sikerrel gyártják alumíniumból, mint ezt képünkön is látjuk. A nagynyomású berendezés egyes záróelemeit acélkarimákkal készítik el, ami azonban a szerkezet kedvező anyagigényét alig befolyásolja. Az alumínium hordók gyártása viszonylag egyszerű. A behengerelt két merevítő abronccsal készült hordó jól ellenáll a durva kezelésnek is. A hordó súlyáról képünk világosan beszél. A különleges járművek építéséhez az alumínium az ideális szerkezeti anyag. Az ilyen nagyméretű (és levehető) tartályok, amelyek szinte bármilyen ömlesztett anyag szállítására alkalmasak, alumínium felhasználása nélkül gyakorlatilag meg sem valósíthatók, minthogy acéllemez esetében a jármű szerkezete rendkívül nehézzé válna és megfelelő korrózióvédelemről is gondoskodni kellene.