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Fachgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der zerstörungsfreien
Prüfung und kann in Ultraschallprüfsystemen verwendet
werden, vorwiegend in einem Apparat zur automatisierten Ultraschallprüfung
von einem bogenförmigen und/oder gerollten bzw. gewalzten
Material und Rohren.
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Stand der Technik
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Bei
dem Prozess der Ultraschallprüfung strahlt ein Ultraschall-Fehlerdetektorwandler
elastische Hochfrequenz-Schwingungspulse in einen Testgegenstand
aus. Prüfpulse werden vorwiegend entlang einer Senkrechten
zu der Oberfläche von Testgegenständen bei einer
Rate von einigen hundertmal oder sogar einigen tausendmal pro Sekunde
ausgestrahlt. Dementsprechend empfängt ein Empfangswandler
(häufig werden der Empfang und die Ausstrahlung mit der
Hilfe von ein und demselben Wandler ausgeführt) Antworten,
oder auch „Realisierungen" (Realizations) genannt, von
dem Testobjekt mit einer Rate einiger hundertmal oder tausendmal
pro Sekunde.
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Jede
Realisierung enthält Signale, die von Oberflächen
eines gerollten bzw. gewalzten Materials und von Defekten reflektiert
sind, und außerdem durch Interferenzen verursachte Pulse,
am meisten vom akustischen oder elektromagnetischen Ursprung (siehe J.
Krautkrämer, H. Krautkrämer, „Werkstoffprüfung
mit Ultraschall", Berlin, Springer-Verlag, 1961).
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Beim
Fehlen von Interferenzen enthält jede Realisierung eine
Information, die eine Beurteilung der Dicke des getesteten Produktes
an der Stelle, wo der Wandler angeordnet ist, über das
Vorliegen oder Fehlen von Störstellen bzw. Diskontinuitäten
usw. ermöglicht. Interferenzen können die empfangene
Information verzerren, was eine falsche Entscheidung über
die physikalischen Eigenschaften und nützliche Qualitäten
des getesteten Produktes bewirkt.
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Vielfältige
Methoden werden zum Reduzieren des Interferenzmaßes verwendet,
beispielsweise wird ein glaubwürdiger defektfreier Ort
vorläufig einer Ultraschalluntersuchung unterzogen, wird
der Code des Spektrums der empfangenen Signale in einer Akkumulationseinheit
erfasst bzw. registriert, und werden die Ergebnisse der Untersuchung
mittels Vergleichs dieses Codes mit dem Code des Spektrums eines
Echosignals des getesteten Produktgebiets verglichen (
SU 1341571 ).
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Daneben
wird in einem Verfahren gemäß
RU 2123401 zum Reduzieren des Interferenzmaßes beim
Prüfen mit einem elektromagnetisch-akustischen Wandler
eine Verwendung einer Pulsnormalisierung des magnetischen Zustands
des getesteten Materials getätigt, und außerdem
eine kohärente oder nicht-kohärente Akkumulation
von Realisierungen. Nützliche Signale, die auf den Prüfpuls „eingerastet"
sind und deshalb Amplituden und Phasen haben, die relativ langsam
von einer Realisierung zu einer anderen variieren, werden effektiv
zusammenaddiert, und „wachsen" als eine Folge rasch. Infolgedessen
wird eine Interferenz, deren Ankunftszeit, Amplitude und Phase in
den meisten Fällen zufällig sind, in einer Speicherungseinheit
nicht so effektiv summiert und „baut" sich als eine Folge
viel langsamer auf. Deshalb macht es eine kohärente (wie übrigens
auch eine nicht-kohärente) Akkumulation in den meisten
Fällen möglich, das Verhältnis von „nützliches
Signal/Interferenz" zu erhöhen.
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Die
Verfahren, die in
SU 1341571 ,
SU 932391 ,
GB 1034724 offengelegt sind, als auch
im Besonderen das in
RU 2123401 offengelegte
Verfahren machen es nicht möglich, der Ultraschallprüfung eigene,
spezifische Interferenzen zu bekämpfen, die teilweise oder
vollständig mit Prüfpulsen und folglich mit nützlichen
Signalen verknüpft sind (deren Spektren häufig
mit den Spektren nützlicher Signale zusammentreffen). Solche
Interferenzen sind sehr gefährlich, weil sie eine Fehlfunktion
bewirken können und sich in der Speicherungseinheit akkumulieren können,
wodurch das Verhältnis von „nützliches
Signal/Interferenz" vermindert wird. Ein Beispiel einer Quelle synchroner
Interferenzen ist der Computer eines Steuerberechnungskomplexes,
der in einem heutigen Mehrkanalsystem einer automatisierten Ultraschallprüfung
aufgenommen ist. In vielen Fällen entspringt eine synchrone
Interferenz auch von ungedämpften Schwingungen in dem Produkt,
verursacht durch vorherige Prüfpulse, oder von parasitären
Schwingungen von Schuppenpartikeln oder Luftblasen, die in das Arbeitsgebiet
des Ultraschallwandlers eingedrungen sind.
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Für
eine zufällige aber ausreichend kräftige und lang
wirkende Interferenz gibt es außerdem eine Wahrscheinlichkeit
eines „Durchschlagens" bzw. „Durchbrechens" der
Speichereinheit, wodurch die Effektivität des Verfahrens
gemäß
RU 2123401 abgesenkt
wird. Dieses wird auch durch die folgende Situation begünstigt.
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Hauptsächlich
kommt zum Erfassen bzw. Registrieren von Signalen von Pulsultraschall-Fehlerdetektoren
die Verwendung von Breitbandfiltern in Betracht, wobei dieses durch
die Notwendigkeit zum Auswählen von Defekten diktiert wird,
die sich in ausreichender Nähe zu natürlichen
Reflektoren befinden, die als eine Regel leistungsstarke „Basisecho"-Signale
formen.
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Ein
Breitbandfilter stellt einen Empfang von Signalen bereit, ohne deren
Kanten „hängend" zu machen, wobei sich dieses
vorteilhaft auf die Auflösungskapazität auswirkt.
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Jedoch
kann sich die Interferenzimmunität solcher Filter in manchen
praktischen Fällen als unangemessen herausstellen.
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In
Versuchen, die Filtercharakteristik mit dem Spektrum von Signalen,
die empfangen werden, zur Übereinstimmung zu bringen, kann
die Form der Letzteren im Wesentlichen verzerrt werden. Die Signalkanten „hängen",
und dieses stellt sich nachteilig für die Möglichkeit
zum Detektieren von Defekten heraus, besonders beim Prüfen
von flachen Produkten mit relativ kleiner Dicke.
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Unter
interferenzfreien Bedingungen bietet der Breitbandempfang die folgenden
essentiellen Vorteile:
- – Breitbandempfänger-Ausgangssignale
haben eine beträchtlich (manchmal mehrfach) kürzere „Totzone";
- – es ist möglich, Defekte aufzudecken, die
sich in dichter Nähe zu natürlichen Reflektoren
befinden;
- – es ist möglich, einen breiteren Bereich
einer Dicke von gerolltem bzw. gewalztem Material zu testen.
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Ein
weiterer Vorteil des Breitbandempfängers ist seine Fähigkeit
zum Bereitstellen einer wesentlich höheren Genauigkeit
beim Bestimmen der Distanz zwischen den „Basisecho"-Pulsen.
Dieses ist beispielsweise besonders wichtig beim Ausführen von
Ultraschall-Dickenmessungen.
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Jedoch
zeigen sich alle diese Vorteile nur unter interferenzfreien Bedingungen.
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Beim
Vorliegen von Interferenzen, beispielsweise bei industriellen elektromagnetischen
Pulsstörungen, führt ein Breitbandempfang zu Störungen der
Fehlerdetektierungsausrüstung. Diese Störungen
bringen ungerechtfertigte Ablehnungen bzw. Verwerfungen zustande
und sind in der Mehrheit der Fälle für den Hersteller
von Metallprodukten absolut nicht hinnehmbar. Diese Besonderheit betrifft
Fälle der Verwendung von automatisierten Hochleistungs-Mehrkanalsystemen
für eine Ultraschallprüfung, die direkt in einem
Einzelprozessfluss einer Produktion von gerolltem bzw. gewalztem
Material aufgenommen sind. Eine wichtige Eigenschaft solcher Systeme
ist im Gegensatz zu manuellen Fehlerdetektoren die Notwendigkeit,
die Prüfung „in einem Durchgang" durchzuführen:
es ist sehr schwierig und häufig unmöglich, zu
einem nicht geprüften Gebiet zurückzukehren.
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Andererseits
ist die Optimierung des Aufnahmeteildurchlassbandes immer ein Kompromiss
und bringt in einer Anzahl von Fällen nicht das gewünschte
Ergebnis. Üblicherweise haben solche Systeme weder die
erforderliche Interferenzimmunität noch eine zufrieden
stellende Auflösungskapazität.
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Inhaltsangabe der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung macht es möglich, den angegebenen
Widerspruch zu eliminieren.
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Die
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur
Ultraschallprüfung mit erhöhtem Interferenzschutz
bereitzustellen, das ein Ausführen einer Prüfung
mit einer hohen Zeitauflösungsfähigkeit und als
eine Folge mit einer maximalen Reduzierung von Tottestzonen und
mit einer Bewahrung der Dickenmessgenauigkeit ermöglicht,
wobei zur selben Zeit eine hohe Zuverlässigkeit der Prüfergebnisse
bereitgestellt wird. Es ist außerdem eine Aufgabe der Erfindung,
eine Vorrichtung zum Realisieren solch eines Verfahrens bereitzustellen.
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Die
Aufgabe wird dadurch bewerkstelligt, dass bei dem erfinderischen
Verfahren zum Erhöhen eines Interferenzschutzes einer Ultraschallprüfung, das
einen Breitbandempfang mit der Hilfe von Ultraschallwandlern, ein
Erfassen bzw. Registrieren und Behandeln von Ultraschallsignalen
umfasst, ein durch einen Ultraschallwandler empfangenes Signal in
einige Zeitzonen aufgeteilt wird, das Signal von seinen Komponenten
getrennt wird, die sich in den Wartezonen von Signalen befinden,
die von Defekten reflektiert sind; Signale von unterschiedlichen
Zeitzonen einer individuellen Behandlung unterzogen werden, indem
Signale von den Aktionszonen der Prüfpulse und von den
Wartezonen von Basisechosignalen an Breitbandverstärker
gesendet werden; Signale, die von den Wartezonen von Signalen kommen, die
von Defekten reflektiert sind, einer Filterung unterzogen werden
zum Bereitstellen eines maximalen Signal/Interferenzverhältnisses
bei dem Ausgang einer zugeordneten Vorrichtung; eine maximale Signalamplitude
in den Wartezonen von Signalen, die von Defekten reflektiert sind,
bestimmt wird, der Wert dieser Amplitude mit dem maximal zulässigen
Wert verglichen wird, und das Vorliegen/Fehlen eines Defektes aus
den Ergebnissen dieses Vergleichs beurteilt wird. Die Zuverlässigkeit
des Bestimmens des Vorliegen/Fehlens von Defekten wird evaluiert,
indem in den Wartezonen von Signalen, die von Defekten reflektiert
sind, die Amplitude der Frequenzkomponenten, die charakteristisch
für das Spektrum der Prüfpulse oder für
das Spektrum nützlichen Signale sind, die empfangen werden,
mit der Amplitude der Frequenzkomponenten verglichen wird, die nicht charakteristisch
für das Spektrum der Prüfpulse oder für
das Spektrum der nützlichen Signale sind, die empfangen
werden. Zum Entstören der Signale, die empfangen werden,
von damit synchronisierten Interferenzen (das heißt von
der regulären Komponente) werden Haupt- und Hilfszyklen
einer (kohärenten oder nicht-kohärenten) Akkumulation
der Signale, die empfangen werden, durchgeführt, und das
von der synchronisierten Interferenz entstörte empfangene Signal
wird mittels Subtrahieren der Summensignale erhalten, die als ein
Ergebnis des Durchführens der Haupt- und Hilfszyklen von
Akkumulationen erhalten sind.
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Eine
Vorrichtung zum Ausführen des oben angegebenen erfinderischen
Verfahrens umfasst Einheiten zum Empfangen von Ultraschall-Schwingungssignalen,
Behandeln und Erfassen bzw. Registrieren davon, wobei die Vorrichtung
vier Schaltvorrichtungen, Bandpass- und Sperrfilter, sechs Spitzendetektoren,
eine Signalverzögerungsvorrichtung, zwei Einheiten zum
Messen des Verhältnisses von Signalpegeln, zwei Schwellenwertvorrichtungen, eine
Signaladdiervorrichtung und eine Signalsubtrahiervorrichtung umfasst.
Die empfangenen Signale kommen über die ersten zwei Schaltvorrichtungen
zu Eingängen der ersten zwei Spitzendetektoren, und außerdem über
einen Verstärker und die dritte Schaltvorrichtung zu Eingängen
der Bandpass- und Sperrfilter. Der Eingang des Bandpassfilters ist
mit dem Eingang der Signalverzögerungsvorrichtung und mit
dem Eingang des dritten Spitzendetektors gekoppelt, der Ausgang
des Sperrfilters ist mit dem Eingang des vierten Spitzendetektors
gekoppelt. Die Eingänge beider Einheiten zum Messen des
Verhältnisses von Signalpegeln sind durch die Schwellenwertvorrichtungen
mit den Eingängen der Signaladdiervorrichtung gekoppelt,
der Ausgang der Letzteren ist mit dem Steuereingang der vierten
Schaltvorrichtung gekoppelt, deren Signaleingang mit dem Ausgang
der Signalverzögerungsvorrichtung gekoppelt ist. Der Ausgang
der Schaltvorrichtung ist mit den Eingängen der ersten
und zweiten Akkumulationseinheiten gekoppelt, deren Ausgänge
mit den Eingängen der Signalsubtrahiervorrichtung gekoppelt
sind. Der Ausgang der Signalsubtrahiervorrichtung ist mit dem Eingang
des sechsten Spitzendetektors gekoppelt, und der Ausgang der ersten
Akkumulationseinheit ist mit dem Eingang des fünften Spitzendetektors
gekoppelt, wobei von den Ausgängen der Spitzendetektoren
die Amplitudenwerte der behandelten und Interferenz-entstörten
Signale genommen werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird weiter mittels einer Beschreibung bestimmter Beispiele
zum Verkörpern derer mit Verweis auf die begleitenden Zeichnungen
erläutert werden.
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1 ist
eine Ansicht eines Signals beim Fehlen von Interferenzen mit der
Verwendung eines Empfängers mit einer angepassten bzw. übereinstimmenden
Filtration.
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2 ist
eine Ansicht eines empfangenen Signals beim Fehlen von Interferenzen
mit der Verwendung eines Breitbandempfängers.
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3 ist
eine Ansicht eines empfangenen Signals mit einer Dicke eines gerollten
bzw. gewalzten Materials, die auf ein Viertel reduziert ist, mit
der Verwendung eines Empfängers mit angepasster Filtration.
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4 ist
eine Ansicht eines empfangenen Signals mit einer Dicke eines gerollten
bzw. gewalzten Materials, die auf ein Viertel reduziert ist, mit
der Verwendung eines Breitbandempfängers.
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5 ist
eine Ansicht eines empfangenen Signals bei Vorliegen von Interferenzen
mit der Verwendung eines Breitbandempfängers.
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6 ist
ein Signalspektrum beim Fehlen von Interferenzen.
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7 ist
ein Signalspektrum bei Vorliegen von Interferenzen.
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8 ist
ein strukturelles Diagramm der vorgeschlagenen Vorrichtung.
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9 ist
eine verallgemeinerte Transfer-Charakteristik eines Bandpassfilters.
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10 ist
ein Beispiel einer Amplitudenfrequenz-Charakteristik eines realen
Bandpassfilters.
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11 ist
eine Ansicht eines von Interferenzen entstörten Signals.
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12 ist
ein Spektrum eines Signals, das durch eine in 8 gezeigte
Vorrichtung gefiltert und behandelt worden ist.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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In 1 und 2 sind
Ansichten von Signalen gezeigt, die typisch für ein bogenförmiges und/oder
teilweise gerolltes bzw. gewalztes Material sind, mit der Verwendung
eines Empfängers mit angepasster Filtration (1)
und mit der Verwendung eines Breitbandempfängers (2).
Ein Prüfpuls ist bei 1 gezeigt, erste und zweite
Basisechosignale sind bei 2 bzw. 3 gezeigt, und
Signale von Defekten sind bei 4 gezeigt. Signale bei dem
Ausgang eines Breitbandempfängers haben eine merklich (in
einigen Fällen einige Male) kürzere „Totzone"
(bzw. Unempfindlichkeitsbereich). In 2 ist Prüfpuls 1 viel
kürzer als ein ähnlicher Puls in 1.
Deshalb ist einer der in 2 sichtbaren Pulse 4 praktisch
nicht in 1 unterscheidbar (der erste
Puls nach dem Prüfpuls). Die Form des in 1 gezeigten
Signals erlaubt es nicht, die Tatsache des Vorliegens oder Fehlens mancher
Signale zu bestimmen, die von Defekten reflektiert sind, die nichts
desto Trotz klar in einem Signal definiert sind, dessen Ansicht
in 1 präsentiert ist.
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Der
Breitbandempfang stellt einen breiteren Bereich von Dicken gerollten
bzw. gewalzten Materials bereit, die geprüft werden können.
Wenn beispielsweise die Dicke auf ein Viertel reduziert wird, ist eine
Prüfung mit der Verwendung eines angepassten Empfängers
unmöglich: Pulse 2 und 3 verschmelzen praktisch.
Unterdessen wird für einen Breitbandempfänger
(4) eine Prüfung möglich sein,
weil die Lücke zwischen Pulsen 2 und 3 ausreichend
zum Erfassen bzw. Registrieren von Pulsen darin sein wird, die von
Defekten reflektiert sind.
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Das
durch einen Breitbandempfänger empfangene Signal wird in
einige Zeitzonen aufgeteilt: A, B, C und D (2). Signale
von unterschiedlichen Zeitzonen werden einer individuellen Behandlung
unterzogen, indem Signale von den Aktionszonen des Prüfpulses
und den Wartezonen von Basisechosignalen an Breitbandverstärker
gesendet werden, wobei Signale von den Wartezonen von Signalen,
die von Defekten reflektiert sind, einer Filterung zum Bereitstellen
eines maximalen Signal/Interferenzverhältnisses bei dem
Ausgang einer zugeordneten Vorrichtung unterzogen werden; eine maximale
Signalamplitude in den Wartezonen von Signalen, die von einem Defekt
reflektiert sind, wird bestimmt, der Wert dieser Amplitude mit dem
maximal zulässigen Wert wird verglichen, und das Vorliegen/Fehlen
eines Defektes aus den Ergebnissen dieses Vergleichs wird beurteilt.
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Wenn
beispielsweise in dem Spektrum von Signalen, die in Zonen B und
D empfangen sind, Frequenzkomponenten vorherrschen, die nicht charakteristisch
für ein nützliches Signal sind, wird eine Schlussfolgerung
gezogen, dass die Entscheidung über die Detektierung eines
Defekts (Störstelle bzw. Diskontinuität) unzuverlässig
ist. Es ist ziemlich wahrscheinlich, dass ein Überschreiten
des zulässigen Schwellenwertes durch eine Interferenz hervorgerufen
worden ist.
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Außerdem
wird das Signal in den Wartezonen von Pulsen, die von Defekten reflektiert
sind, von einer mit dem nützlichen Signal synchronisierten
Interferenz entstört, die in Produkten gerollten bzw. gewalzten
Materials beispielsweise durch nicht-gedämpfte Schwingungen
oder durch das Vorliegen parasitärer Wellen verursacht
sein kann, die durch piezoelektrische oder elektromagnetisch-akustische Wandler
angeregt sind. Um solch eine Signalentstörung zu erzielen,
werden die Haupt- und Hilfszyklen einer Akkumulation des empfangenen
Signals durchgeführt, und das empfangene Signal, frei von
der synchronisierten Interferenz, wird mittels Subtrahieren der
Signale erhalten, die zusammenaddiert sind, als ein Ergebnis der
Haupt- und Hilfs-Akkumulationszyklen.
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Der
Signal-Akkumulationszyklus umfasst ein Abspeichern einiger fortlaufender
Realisierungen von Signalen zugeordneter Zeitzonen (Zonen B und D),
gefolgt durch eine gegenseitige historische Addition bzw. Vergangenheitsaddition
(mutual historical addition) von Signalen der Wartezonen desselben Namens
von Defekten, die zu unterschiedlichen Ausstrahlungs-Empfangszyklen
gehören mit nachfolgender Normalisierung des Hilfs-Akkumulationszyklus mit
Bezug zu den Ergebnissen des Haupt-Akkumulationszyklus.
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In
einem allgemeinen Fall ist es zum Evaluieren der Qualität
eines Produkts erforderlich, als ein Minimum die folgenden Parameter
zu kennen: die Amplituden der Basisechosignale 2, 3 (5,
die Signale in Zone C bzw. E) und die Amplituden der Signale in
Zonen B und D.
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In 8 ist
ein strukturelles Diagramm einer Vorrichtung gezeigt, die es möglich
macht, die oben angegebenen Operationen mit Signalen auszuführen.
Diese Vorrichtung umfasst Breitbandverstärker 6,
Schaltvorrichtungen 7, 8, 9 und 10;
Spitzendetektoren 11, 12, 13, 14, 15 und 16 zum
Messen maximaler Amplitudenwerte; Bandpassfilter 17, der
eine optimale Isolierung des nützlichen Signalspektrums
ermöglicht; Sperrfilter 18, der zur Sperrung des
nützlichen Signals ausgebildet ist; Einheiten 19 und 20,
die den Betrieb zum Messen des Verhältnisses der Amplitude
des Ausgangssignals der Einheit 13 zu den Amplituden der
Ausgangssignale der Einheit 11 bzw. der Einheit 14 ausführen;
Schwellenwertvorrichtungen 23 und 24; Addierervorrichtung 25 (logischer "UND"-Schaltkreis);
Signalverzögerungsvorrichtung 26, Akkumulationseinheiten 27 und 28 mit
der Anzahl von Akkumulationen N1 bzw. N2, wobei N1 viel kleiner
als N2 ist; Subtraktionsvorrichtung 29, die eine Subtraktion
eines Signals, das durch die Akkumulationsvorrichtung 28 geschritten
ist, von dem Signal ausführt, das durch die Akkumulationseinheit 27 geschritten
ist.
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Ferner
sind in dem strukturellen Diagramm angegeben: Punkt 5 einer
Eingabe eines Eingangssignals; Punkt 21 zum Messen der
Amplitude eines ersten Basisechosignals; Punkt 22 zum Messen
der Amplitude eines zweiten Basisechosignals; Punkt 30 zum
Messen der Amplitude eines nützlichen Signals bei dem Ausgang
der ersten Akkumulationseinheit 27 für Zone B
(oder D); Punkt 31 zum Messen der Amplitude eines nützlichen
Signals von Zone B (oder D), von synchronisierten Interferenzen
entstört.
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Das
in 5 gezeigten Eingangs-informative Signal 5 (durch 36 bezeichneter
Interferenzpuls) kommt zu den Eingängen der Schaltvorrichtungen 7 und 8 und
weiter zu den Spitzendetektoren 11 und 12, die
eine Messung der Amplitudenwerte der zwei ersten Basisechosignale 21 und 22 ausführen.
Später können diese Signale zur Realisierung von
Spiegelschatten- und Mehrfachspiegelschattenverfahren zum Erfassen
von Störstellen bzw. Diskontinuitäten verwendet
werden. Außerdem charakterisiert der Wert der Amplitude
des ersten Basisechopulses unter bestimmten bzw. eindeutigen Bedingungen
die in den Prüfling (OT) eingeführte Energiemenge.
Es ist bequem, die Messung der Amplituden sämtlicher der restlichen
empfangenen Signale gegen diesen Wert zu messen. Zur selben Zeit
kommt das Eingangssignal 5 zu dem Eingang des Breitbandverstärkers 6, der
zum Kompensieren der Abnahme der Amplitude der von Zonen B und D
empfangenen Signale dient, unvermeidbar in dem Fall einer angepassten
(oder optimalen) Filterung. Eine Mischung des nützlichen Signals
und der Interferenz schreitet durch die Bandpass- und Sperrfilter 17, 18,
zu deren Eingängen sie durch die Schaltvorrichtung 9 kommt.
Signalspektren bei Fehlen von Interferenzen und unter deren Aktion bzw.
Anwesenheit sind in 6 bzw. 7 vorgestellt,
wobei das Spektrum des nützlichen Signals bei 33 gezeigt
ist und das Interferenzspektrum bei 34 gezeigt ist.
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Die
Amplitudefrequenz-Charakteristik (AFC) des Bandpassfilters 17 ist
in 9 und 10 präsentiert. Der
Parameter, der die Schwächung der Signalfrequenzkomponenten charakterisiert,
die außerhalb des Filterdurchlassbandes liegen, ist als
A1 bezeichnet, und der Parameter, der die
Ungleichmäßigkeit der Amplitudenfrequenz-Charakteristik
(AFC) innerhalb des Filterdurchlassbandes charakterisiert, ist als
A2 bezeichnet.
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Bei
dem Ausgang des Bandpassfilters 17 ist das nützliche
Signal (11 und 12) und
bei dem Ausgang des Sperrfilters 18 ist die Interferenz bereits
dominant. Das nützliche Signal kommt zu der Verzögerungsvorrichtung
und weiter über die Schaltvorrichtung 10 zu den
Akkumulationseinheiten 27 und 28. Hier wird das
nützliche Signal zusätzlich zum Verbessern des
Signal/Interferenzverhältnisses (mit der Hilfe der Akkumulationseinheit 27)
behandelt und synchronisierte Interferenzen werden von dem Signal
(mit der Hilfe der Akkumulationseinheiten 27 und 28 und
der Subtraktionsvorrichtung 29) getrennt.
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Das
Spektrum des durch die Vorrichtung in 8 behandelten
empfangenen Signals ist in 12 dargestellt,
wobei das Spektrum des nützlichen Signals in Zonen B und
D nach der Behandlung bei 33 gezeigt ist, das Spektrum
der Interferenz nach der Behandlung bei 34 gezeigt ist,
und die Amplitudenfrequenz-Charakteristik des Bandpassfilters bei 35 gezeigt
ist.
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Die
Schaltvorrichtung 10 dient zum Blockieren unzuverlässiger
Daten, wodurch ausgeschlossen wird, dass sie zu den Akkumulationseinheiten 27 und 28 kommen.
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Ein
Anzeichen der Unzuverlässigkeit von Daten und eines möglichen
Vorherrschens einer Interferenz in dem in der Vorrichtung 26 verzögerten
Signal ist das Überschreiten, durch die Interferenzamplitude,
gewisser Pegel, die mit Bezug zu Amplitudenwerten des ersten Basisechosignals 21 und
des (vorwiegend nützlichen) Signals gemessen sind, das
bei dem Ausgang des Spitzenmessungsdetektors 13 geformt
ist.
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Somit
dienen die Vorrichtungen 10, 17, 18, 19, 20, 24, 25, 26 ausschließlich
zum Prüfen der Zuverlässigkeit von Daten. Unter
Bedingungen, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass eine Interferenz
bei dem Ausgang des Bandpassfilters 17 vorhanden ist, vernachlässigt
werden kann, können die oben erwähnten Einheiten
entfernt sein.
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Die
Amplitudenwerte des vollständig behandelten Signals 30 und
desselben Signals nach Entstörung davon von der synchronisierten
Interferenz 31 treten bei den Ausgängen der Spitzendetektoren 15 bzw. 16 auf.
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Für
eine maximal mögliche Reduzierung der durch die Maskierungsaktion
der Basisechopulse bewirkten "Totzone" können die Signale
von den Aktionszonen der Basisechopulse auch an den Verstärker
und an die dritte Schaltvorrichtung gesendet werden, wo die Signale
dann einer Behandlung unterzogen werden, die der ähnlich
ist, die mit den Signalen von den Defektwartezonen ausgeführt
wird.
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Die
erfinderische Vorrichtung macht es möglich, einen Interferenzschutz
gemessener nützlicher Signale mittels spektraler Behandlung
davon in Defektwartezonen zu realisieren, und Signale von mit dem
nützlichen Signal synchronisierten Interferenzen zu unterdrücken,
die die Empfindlichkeit der Prüfung begrenzen können
oder Störungen bewirken können. Außerdem
macht die Vorrichtung es möglich, durch das Vorliegen von
Basisechosignalen verursachte Tottestzonen mittels Verwendung einer
Prozedur zum Entfernen synchronisierter Interferenzen für
Basisechosignale auszuschließen, die Signale von Defekten
nahe der Oberfläche maskieren können.
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Die
vorliegende Erfindung zum Erhöhen des Interferenzschutzes
einer Ultraschallprüfung kann mit Hilfe bekannter elektronischer
Instrumente und Komponenten als auch mit Computer-Hardware realisiert
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG:
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Das
erfinderische Verfahren richtet sich auf das Lösen des
Problems, den Interferenzschutz einer Ultraschallprüfung
zu erhöhen. Ein durch einen Ultraschallwandler empfangenes
Signal wird in einige Zeitzonen aufgeteilt, wobei das Hauptsignal
von seinen Komponenten getrennt wird, die sich in den Wartezonen
von Signalen befinden, die von Defekten reflektiert sind, und Signale
von unterschiedlichen Zeitzonen werden einer individuellen Behandlung
unterzogen mittels Senden von Signalen von den Aktionszonen des
Prüfpulses und von den Basisechowartezonen an Breitbandverstärker.
Signale von den Wartezonen von Signalen, die von Defekten reflektiert
sind, werden einer Filterung unterzogen, und die maximale Signalamplitude
in den Wartezonen von Signalen, die vom Defekt reflektiert sind,
wird bestimmt. Der Wert dieser Amplitude wird mit dem maximal zulässigen
Wert verglichen, und das Vorliegen/Fehlen eines Defektes wird aus
den Ergebnissen dieses Vergleichs beurteilt. Die Zuverlässigkeit zum
Bestimmen des Vorliegens/Fehlens von Defekten wird evaluiert, indem
in den Wartezonen von Signalen, die von Defekten reflektiert sind,
die Amplitude der Frequenzkomponenten, die charakteristisch für das
Spektrum der Prüfpulse oder für das Spektrum der
nützlichen Signale sind, die empfangen werden, mit der
Amplitude der Frequenzkomponenten, die nicht charakteristisch für
das Spektrum der Prüfpulse oder für das Spektrum
der nützlichen Signale sind, die empfangen werden, verglichen
werden. Zum Entstören der Signale, die empfangen werden,
von damit synchronisierten Interferenzen werden Haupt- und Hilfszyklen
einer Akkumulation der Signale, die empfangen werden, durchgeführt,
und das von der synchronisierten Interferenz entstörte
empfangene Signal wird mittels Subtrahieren der Summensignale erhalten,
die als ein Ergebnis des Durchführens der Haupt- und Hilfszyklen
von Akkumulationen erhalten sind. Die das beschriebene Verfahren
realisierende Vorrichtung wird außerdem präsentiert.
Zwei unabhängige Ansprüche, 12 Veranschaulichungen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - SU 1341571 [0005, 0007]
- - RU 2123401 [0006, 0007, 0008]
- - SU 932391 [0007]
- - GB 1034724 [0007]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - J. Krautkrämer,
H. Krautkrämer, „Werkstoffprüfung mit
Ultraschall", Berlin, Springer-Verlag, 1961 [0003]