AT257199B - Gerät zur Materialprüfung mit Ultraschallimpulsen - Google Patents

Description

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  Gerät zur Materialprüfung mit Ultraschallimpulsen 
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Materialprüfung mit Ultraschallimpulsen, insbesondere zur Bestimmung der Korngrössen kristalliner Festkörper, durch Variieren der Prüffrequenz und Anzeige der an den Korngrenzen entstehenden Streureflexionen. 



   Untersuchungen an   kristallinen Festkörpern   mit Ultralschall-Impuls-Echo-Materialprüfgerätenhaben gezeigt, dass die Schallwellen an den Korngrenzen teilweise gestreut werden, wenn die Schallwellenlänge in der Grössenordnung des Korndurchmessers liegt. Diese Schallstreuung (der Streufaktor) hängt von der Anisotropie der elastischen Konstanten der Kristallkörner ab. 



   Das von handelsüblichen   Ultraschall-Impuls-Echo-Materialprüfgeräten   bei einer Schallwellenlänge, die grösser als der Korndurchmesser ist, normalerweise erhaltene Oszillogramm zeigt bei fehlerfreiem Prüfkörper den Sendeimpuls und das Bodenecho. 



   Ist die   Schallwellenlänge   gleich dem Korndurchmesser oder kleiner als dieser, so treten dazwischen noch viele kleine Echos,   sogenannte"Streuechos"oder"parasitäre Echos"auf,   wobei oft das Bodenecho völlig verschwindet, Bei Kenntnis der Schallwellenlänge kann folglich die Korngrösse des geprüften kristallinen Festkörpers bestimmt werden. Es ist dabei die Sendefrequenz so lange zu variieren, bis die Streureflexionen auf dem Oszillographenbild sichtbar werden. Dies erfordert jedoch wegen des Umschaltens der Frequenzen grösseren zeitlichen Aufwand und eine ständige Bedienung des Gerätes. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine unmittelbare Anzeige derjenigen Frequenz zu erhalten, bei der die an den Korngrenzen entstehenden Streureflexionen aufzutreten beginnen ; der reziproke Wert dieser Frequenz ergibt dann ein Mass für den Korndurchmesser. 



   Diese Aufgabe lässt sich durch ein Gerät, das in seinem Aufbau den bekannten Ultraschall-ImpulsEcho-Materialprüfgeräten entspricht, unter Hinzufügung zweckentsprechender weiterer an sich bekannter   Schaltmittel lösen.   



   Die Erfindung besteht in der Kombination folgender Bauteile : Einen Impulsfolgefrequenzgenerator, einen Sendeimpulsgenerator, der von dem Impulsfolgefrequenzgenerator gesteuert wird, einen Wobbelkondensator, der die Trägerfrequenz des Sendeimpulsgenerators innerhalb bestimmter Grenzen wobbelt, ein synchron mit dem Wobbelkondensator angetriebenes Umlaufpotentiometer, einen als Sender und Empfänger wirkenden elektroakustischen Wandler, eine mit einem Verstärker verbundene Ausblendevorrichtung, welche die von dem elektroakustischen Wandler kommenden der direkten Reflexion entsprechenden Echoimpulse ausblendet und nur die den Streureflexionen entsprechenden elektrischen Impulse den vertikalen Ablenkplatten eines Elektronenstrahloszillographen zuführt, dessen horizontale Ablenkplatten von der am Potentiometer abgenommenen Spannung gesteuert werden. 



   Dabei wird jedoch, entgegen der bekannten Funktion und Anzeige eines Ultraschall-Impuls-EchoMaterialprüfgerätes, bei dem man mit konstanter Trägerfrequenz Sendeimpulse in den Prüfkörper einschallt und die Laufzeit des Schallimpulses im Prüfkörper auf der horizontalen Achse des Oszillogramms darstellt, erfindungsgemäss die Trägerfrequenz der Sendeimpulse gewobbelt ; sie wird also   periodischkon-   tinuierlich innerhalb zweier Frequenzen fi und fz variiert. Lässt man die horizontalen Ablenkspannungen mit der gewobbelten Trägerfrequenz steigen und fallen, so stellt die horizontale Achse des Oszillogramms die Frequenzachse dar.

   Die den überstrichenen Bereich begrenzenden Frequenzen fl und   f   

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 werden derart gewählt, dass zwischen den entsprechenden Schallwellenlängen    kl   und   X,   im Prüfkörper die zu erwartenden Korndurchmesser liegen. Diese können durch mikroskopische Messung an Hand von Schliffbildern oder nach dem Material vorbestimmt werden. Die vertikalen Auslenkungen des Oszillogramms sind ausschliesslich durch die Amplituden der Streuechos bestimmt und davon abhängig, in welcher Menge die betreffende Korngrösse auftritt. 



   Mit diesem Gerät ist eine automatisierte Materialprüfung hinsichtlich der Bestimmung der den 
 EMI2.1 
 



   Als Mittel zur Erzeugung der horizontalen Ablenkspannung der   Kathodenstrahlröhre   wird beispielsweise ein gleichstromgespeistes   Umlaufpotentiometer   benutzt, das mit einem rotierenden Drehkondensator, der die Trägerfrequenz des Sendeimpulsgenerators wobbelt, gekuppelt ist. 



   Die beispielsweise Ausführung eines Gerätes gemäss der Erfindung sei an Hand der Zeichnungen er- 
 EMI2.2 
 dem Oszillogramm der Streuechos. 



   Die von einem Generator 1 erzeugte Impulsfolgefrequenz fo steuert einen Sendeimpulsgenerator 2, dessen Trägerfrequenz f einerseits von einem Wobbelkondensator 3, der beispielsweise von einem Motor angetrieben ist, zwischen den Frequenzen f   und f   gewobbelt wird. Ein auf gleicher Motorachse angeordnetes Umlaufpotentiometer 4 liefert die Ablenkspannung für die Kathodenstrahlröhre 5. Bei einem vollen Umlauf wird auf dem Bildschirm   5. 1   eine Achse 6 in horizontaler Richtung geschrieben, wodurch eine Zuordnung zwischen der sich periodisch von   f1   bis   f2   ändernden Trägerfrequenz und der Auslenkung des Elektronenstrahles erfolgt.

   Anderseits wird die von dem Sendeimpulsgenerator 2 erzeugte und von dem Impulsfolgefrequenzgenerator 1 gesteuerte Träger- 
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Ultraschallimpulse durchlaufen einen Prüfkörper 8. werden an dessen Bodenfläche 8. 1schriebenen gesteuerten Signalgeber 11 elektronisch ausgeblendet und über einen Verstärker 12 der Kathodenstrahlröhre 5 zugeführt. Der Beginn 10 der Streuechos auf der Achse 6 ist identisch mit der mittleren   Korngrösse   des Prüfkörpers 8, da die Frequenz bzw. Wellenlänge an dieser Stelle durch eine den Korngrössen entsprechende Skala 13 vorgegeben ist. 



   Für Prüfkörper mit unterschiedlicher Schallgeschwindigkeit sind entsprechende andere Skalen zu verwenden. 



   Die Anzeige kann bei entsprechender Schaltungstechnik auch auf einem Zeigerinstrument erfolgen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Gerät zur Materialprüfung mit Ultraschallimpulsen, insbesondere zur Bestimmung der Korngrössen EMI2.4 Festkörper, durch VariierenImpulsfolgefrequenzgenerator (1) gesteuert wird, einen Wobbelkondensator (3), der die Trägerfrequenz des Sendeimpulsgenerators (2) innerhalb bestimmter Grenzen wobbelt, ein synchron mit dem Wobbelkondensator angetriebenes Umlaufpotentiometer (4), einen als Sender und Empfänger wirkenden elektroakustischenWandler (7), eine mit einem Verstärker (12) verbundene Ausblendevorrichtung (11), welche die von dem elektroakustischen Wandler (7) kommenden der direkten Reflexion entsprechenden Echoimpulse ausblendet und nur die den Streureflexionen entsprechenden elektrischen Impulse den vertikalen Ablenkplatten eines Elektronenstrahloszillographen (5) zuführt,

   dessen horizontale Ablenkplatten von der am Potentiometer (4) abgenommenen Spannung gesteuert werden.