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Verfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung mittels Ultraschall
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbsttätigen Auswertung bzw. Sortierung
der Prüflinge nach deren Fehlerbehaftung bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung
mittels Ultraschall nach dem Impuls-Echo-Verfahren. Nach dem bekannten Impuls-Echo-Verfahren
werden in dem zu prüfenden Material Magnetisierungsstöße erzeugt, die sich mit Schallgeschwindigkeit
im Prüfling fortpflanzen und von dessen Außenflächen und etwa vorhandenen Fehlerstellen
reflektiert werden, wobei die durch den bekannten reziproken Magnetostriktionseffekt
entstehenden Echostromimpulse vorzugsweise auf dem Schirm einer Katodenstrahlröhre
abgebildet werden.
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Die Auswertung dieses Meßergebnisses erfolgt also dabei auf optischem
Wege, und die Steuerung für die jeweiligen Sortiervorrichtungen muß mittels Handbedienung
erfolgen. Soll die Prüfung bzw. Sortierung des Prüflings selbsttätig durch das vorhandene
Prüfgerät durchgeführt werden, so ist es erforderlich, den Sendeimpuls und das von
dem Ende des Prüflings reflektierte Endecho zu unterdrücken, da eine Unterscheidung
zwischen Anfangs- oder Endechoimpuls und einem eventuellen Fehlerimpuls durch das
Prüfgerät nicht möglich ist.
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Es sind bereits Anordnungen zur Unterdrückung des Anfangs- bzw. Endechos
bei ähnlichen Impulsechoverfahren bekannt, die darin bestehen, daß der Empfangsverstärker
während der Aussendung des Sendeimpulses und dem Empfang des Endechoimpulses unempfindlich
gemacht wird oder daß der Empfänger nur in dem Zeitintervall eingeschaltet ist,
in dem eine Auswertung erfolgen soll. Es ist weiterhin bekannt, den Empfangsverstärker
verzögert einzuschalten, wobei die Verzögerung durch den Sendeimpuls oder einen
von der Eintrittsobertläche des Prüflings reflektierten Echoimpuls gesteuert wird,
während nach einer vorgewählten Zeit der Verstärker wieder abgeschaltet wird und
die nächste Einschaltung erst wieder nach Aussendung eines neuen Sendeimpulses erfolgt.
Dem bekannten Verfahren haftet jedoch der Nachteil an, daß durch die Wahl eines
begrenzten Auswertungszeitraumes nur ein begrenzter Bereich im Prüfling geprüft
wird, und erst durch mehrere Prüfvorgänge, wobei der Prüfbereich jeweils verschoben
wird, kann das ganze Werkstück geprüft werden. Derartige Verfahren lassen sich nur
anwenden, wenn die Länge bzw. Dicke der Prüflinge und somit das Eintreffen des Endechoimpulses
am Verstärkereingang definiert ist.
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Derartige Verfahren sind nicht mehr anwendbar, wenn die Länge der
Prüflinge verschieden ist und so-
mit eine unterschiedliche Zeitdifferenz zwischen
Sende- und Endechoimpuls gegeben ist.
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Es ist des weiteren bekannt, z. B. bei der zerstörungsfreien Prüfung
von Schienenstößen, die zwischen den Bolzenlöchern liegenden Bereiche der Schienen
auf Riß stellen dadurch zu prüfen, daß der Schall mit einem sich kontinuierlich
entlang am Schienenkopf bewegenden Wandler schräg in die Schiene gesendet wird und
bei dem Empfang eines Echos, hervorgerufen durch ein Bolzenloch, der Empfangsverstärker
durch bekannte Schaltungsanordnungen für den Bereich zwischen zwei benachbarten
Bolzenlöchern empfindlich geschaltet und ein Schreib- sowie Warngerät zur Anzeige
etwa vorhandener Fehler vorbereitet wird. Nachteiligerweise kann dieses Verfahren
ebenfalls nur dort angewendet werden, wo Werkstücke von gleichbleibenden, vorher
bekannten Formen, Ausmaßen, Durchbrüchen usw. geprüft werden, da die Wahl eines
besonders auszuwertenden Prüfbereiches im Steuerteil die Eingabe einer vorgewählten
Stellgröße notwendig macht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, welches
bei der zerstörungsfreien Materialprüfung mittels Ultraschall nach der Impulsechomethode
auch bei unterschiedlichen Längen bzw.
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Dicken des zu prüfenden Werkstückes eine selbsttätige Sortierung durch
Auswertung der Fehlerimpulse mittels bekannter mechanischer Vorrichtungen und Relaisschaltungen
nach der Lage der Fehler bzw. auf Fehlerfreiheit ermöglicht.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Auswertung der Fehlerimpulse
in dem Zeitabschnitt zwischen Sende- und Endechoimpuls derart gelöst, daß durch
einen Schallimpuls bei heruntergeregeltem Empfangsverstärker die Länge des Zeitintervalls
zwischen
Sende- und Endechoimpuls ermittelt und dessen elektrischer Betrag mit bekannten
elektrischen Mitteln gespeichert wird und daß der Empfangsverstärker kurz nach Aussendung
eines zweiten, zur Fehlerprüfung dienenden Schallimpulses eingeschaltet wird und
vollempfindlich ist und der gespeicherte Betrag eine Abschaltung des Empfangsverstärkers
kurz vor Ablauf des ermittelten und gespeicherten Zeitintervalls bewirkt. Wird der
Steuerteil des Sortiermechanismus bei der Prüfung in diesem Zeitintervall durch
bekannte Schaltungsanordnungen zeitabschnittsweise umgeschaltet, so ist eine Trennung
der Prüflinge nach mehreren Sorten, wie z. B. »Fehler am Anfang«; »Fehler am Ende«;
»Fehler in der Mitte« oder »Fehlerfrei« möglich.
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In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel zur näheren Erläuterung
des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
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Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild zur Durchführung des Verfahrens,
und Fig. 2 dient zur Erläuterung der auftretenden Zeiten bzw. Zeitabschnitte.
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Ein Taktgeber TG steuert einen Sender S zur Erzeugung von Schallimpulsen.
Bei dem für den jeweiligen Prüfling P bestimmten ersten Impuls wird gleichzeitig
durch den Taktgeber TG der Empfänger über eine Verzögerungsstufe V zur Zeit t, mittels
des Schalters Sch eingeschaltet. Gleichzeitig wird über den Umschalter US, der zwischen
dem ersten und zweiten Impuls umschaltet, der Regler R betätigt, der den Empfänger
unempfindlich macht, so daß Fehler nicht zur Anzeige gelangen und nur der große
Sende- und Endechoimpuls zur Ausmessung kommt. Der Echoimpuls wird über den Empfänger
E einem Zeitmeßgerät T zugeführt, welches vorher der erste Impuls des Taktgebers
TG über den Umschalter eingeschaltet hatte, und schaltet dieses aus. In dem Zeitmeßgerät
T wird das Zeitintervall zwischen Sende-und Endechoimpuls durch bekannte elektrische
Mittel gespeichert.
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Der zweite vom Taktgeber abgegebene Impuls erzeugt über den Sender
S einen weiteren Schallstoß im Prüfling. Gleichzeitig wird wiederum über die Verzögerungsstufe
V der Empfänger E zur Zeit t1 eingeschaltet. Der zweite Impuls steuert über den
Regler den Empfänger auf volle Empfindlichkeit
und schaltet über den Umschalter US
das Zeitmeßgerät T-tx ein. Hat dieses Zeitmeßgerät im Vergleich zu dem Zeitmeßgerät
T die Zeit T-tx erreicht, so schaltet es den Empfänger wieder aus. Während des Zeitintervalls
von t, bis T-tx ist der Empfänger auf volle Empfindlichkeit gesteuert und empfängt
die vorhandenen Fehlerimpulse, die zur Steuerung von entsprechenden Relaisketten
Rk benutzt werden und dann die jeweiligen Sortiervorrichtungen steuern. Um auch
Fehlern, die in der Größen anordnung eines Endechos liegen, zu entgegnen, die eventuell
durch Vortäuschung eines Endechoimpulses in bezug auf T zu Fehlmessungen führen
können, wird vorteilhaft der Prüfling von beiden Seiten gemessen und die Zeiten
T1 und TII auf Übereinstimmung verglichen.
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Die Nichtübereinstimmung dieser Zeiten läßt somit erkennen, daß in
dem Material ein Fehler erheblicher Größe vorhanden ist.