DE1473622C - Verfahren zur selbsttätigen Aufzeichnung der Dicke eines Gegenstandes und der Lage einer Fehlerstelle - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selbst- Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Vertätigen Aufzeichnung der Dicke eines Gegenstandes besserung der bekannten Verfahren, indem in einem und der Lage einer Fehlerstelle, bei dem die Ober- Arbeitsgang eine vollständige dreidimensionale Auffläche des Gegenstandes mit Ultraschallimpulsen zeichnung in leicht interpretierbarer Form auf zwei entlang bestimmter Abtastlinien beaufschlagt wird 5 Diagrammen erstellt werden soll. Die Durchführung und die reflektierten Impulszüge abgefühlt werden, der Werkstückprüfung und die Interpretation der aus denen dann das Zeitintervall zwischen einem an Diagramme soll sich insbesondere schnell durchder Oberfläche des Gegenstandes und einem an einer führen lassen, wie es für eine fortlaufende Fertigungs-Fehlerstelle bzw. an der der Oberfläche gegenüber- Überwachung, beispielsweise bei der Röhrenherstelliegenden Fläche des Gegenstandes reflektierenden io lung, erforderlich ist.

Impuls bestimmt und zur Aufzeichnung der Dicke Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der

des Gegenstandes und der Tiefe der Fehlerstelle im eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch

Gegenstand mit Bezug auf eine seiner beiden Ober- gelöst, daß die zum Dickendiagramm gehörige Ober-

flächenkoordinaten in einem Dickendiagramm aus- llächenkoordinate senkrecht oder nahezu senkrecht

gewertet wird, und die weiterhin zur Aufzeichnung 15 zu den Abtastlinien verläuft, daß zur Bestimmung

der Lage der Fehlerstelle in bezug auf beide Ober- des Zcitintervalls in an sich bekannter Weise be-

llächenkoordinaten des Gegenstandes verarbeitet stimmte, nicht benachbarte, auf die zwei ersten

werden. Impulse Folgenden Impulse der einzelnen reflektie-

Zur zerstörungsfreien Werkstückprüfung ist es renden Impulszüge benutzt werden und daß das

bekannt, das zu untersuchende Werkstück von einer 20 Zeitintervall zwischen denselben Impulsen mit einem

Oberfläche her mit Ultraschallimpulsen zu beauf- Kontrollwert, der gleich der der gewünschten Dicke

schlagen und den Sendeimpuls sowie die von eventuell des Gegenstandes entsprechenden Impulsintervall-

vorhandenen Störungsstellen in der Struktur des größe ist, verglichen und bei einer Abweichung von

Werkstückes und von dessen gegenüberliegender dieser Steuergröße um mehr als einen vorbestimmten

Oberfläche rellektierten Impulse auf einem Oszillo- 25 [Jetrag die Lage der Fehlerstelle in bezug auf die

graphenschirin zur Anzeige zu bringen oder mit Hilfe beiden Oberflächenkoordinaten des Gegenstandes in

eines Koordinatenschreibers aufzuzeichnen. Aus ilen einem Oberllächendiagramm aufgezeichnet wird.

Abständen der rellektierten Impulse vom Sendeimpuls Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit benutzt man

läßt sich bei Kenntnis der Ausbreiüingsgesehwiiulig- als Imptilsintervallgröße den Abstand zwischen min-

keit der Ultraschallwellen in dem betreffenden Ma- 30 destens dem dritten Impuls eines reflektierten Impuls-

terial die Tiefe der Strukturstörung im Werkstück zuges und einem späteren, vorzugsweise dem sechsten

bestimmen. Untersucht man auf diese Weise ein Impuls dieses Impulszuges.

Werkstück Punkt für Punkt unter Notierung der Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Darjeweiligen Oberflächenkoordinaten, so läßt sich ein stellung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, genaues UiId über den Strukturzustand des Werk- 35 Es zeigt
Stückes erhalten. . F i g. I eine Darstellung der Ultraschall-Impulse,

Zur Erhöhung der Genauigkeit der Messung ist wie sie von der Wand eines zylindrischen Rohres

es bekannt, an Stelle des Abstandes zwischen' zwei reflektiert weiden und auf dem Schirm einer Ka-

aufcinanderfolgenden Impulsen den Abstand zwischen thodenstrahlröhre erscheinen,

nicht benachbarten Impulsen zu messen und durch 4° F i g. 2 in perspektivischer Darstellung eine dreh-

die Anzahl der zwischen diesen Impulsen liegenden bare Einheit, welche vier Ultraschall-Sonden enthält,

Zwischenräume zu dividieren. Auf diese Weise läßt welche in gleichen Abständen voneinander auf dem

sich einmal die relativ schwierige und ungenaue Umfang eines Rohres angeordnet sind und welche

Messung sehr kleiner Impulsabstände vermeiden und eine schraubenlinienförmige Abtastung bewirken,

andererseits der bei der Messung größerer Abstände 45 F i g. 3 A bis 3 F die zur Ausübung des erfmdungs-

noch auftretende Ablesefehler durch die anschlie- gemäßen Verfahrens dienenden Einrichtungen in

ßende Division verkleinern. .", Form von Blockschaltbildern,

Zur schnelleren Auswertung der Messungen ist es F i g. 4 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines

weiterhin bekannt, das Meßobjekt zeilenweise unter Teiles der Einrichtung nach F i g. 3,

Aufzeichnung eines entsprechenden Diagiamrns abzu- 5° Fig. 4A die Lage der Ultraschall-Sonden auf

lasten, wobei dann das Diagramm die Lage einer dem Umfang eines Rohres,

Fehlerstelle in Richtung der betreffenden Ober- F i g. 5 und 6 Wiedergaben von praktisch erhal-

llächenkoordinatc und die Tiefe der Fehlerstelle tenen Aufzeichnimgsstreifen, welche die Lags von

innerhalb des Werkstückes erkennen läßt. Um nun Fehlerstellen in einer Rohrwand angeben, und

einen Überblick über den Zustand des Werkstückes r>5 F i g. 7 eine Darstellung, nach welcher die F i g. 3 A

nicht nur in einer Abtastlinie zu erhalten, hat man bis 3 F einander zuzuordnen sind,

diese einzelnen Tiefendiagranune zeilenweise unter- Bei dem zu beschreibenden Ausführungsbeispiel

einander aufgezeichnet. Bei entsprechende!· Zuord- ist das Prüfobjekt ein zylindrisches Stuhlrohr, und

llung der ein/einen Zeilen des Diagramms erhält man es sollen Fehler in tier Dicke dieses Rohres selbst-

dabei Aufschluß über die genaue räumliche Lage der ß<« tätig auf einer Karte X dargestellt werden, deren

Fehlerstelle innerhalb des Werkstückes. Jedoch ist Breite proportional zu einer bekannten Dicke des

die Interpietalioii einer solchen Darstellung hinsieht- Stahls (oder einer anderen Standardabmcssung) und

lieh der schnullen Ausweitung und Zuordnung der deren Länge proportional der Länge des Rohres ist.

auf dem Diagramm aufgezeichneten Fehlerstelle zur Die Lage des Fehlers innerhalb der Dicke des Rohres

tatsächlichen Lage innerhalb des Werkstückes nicht 65 und innerhalb der Länge des Rohres wird zusammen

ganz einfach und erfordert einen zeitlichen Aufwand, mit einer bleibenden Aufzeichnung der Rohrdicke

der für eine vollständige und fortlaufende Untersuchung erhalten,

von Werkslücken bei ihrer Herstellung zu groß ist. Gleichzeitig soll auf einer weiteren Karte K, deren

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Breite proportional der Umfangskoordinate des Wenn die Lage eines Lunkers in der Rohrwand Rohres und deren Länge proportional der Länge zu einem inkohärenten Muster infolge von unregeldes Rohres ist, die Lage und die Form der Fehler- mäßiger Zerstreuung der Ultraschall-Energie innerstelle angezeigt werden. Es werden somit bleibende halb der Rohrwand führt, ist eine elektronische EinAufzeichnungen der Lage und der Ausdehnung der 5 richtung vorgesehen, um sicherzustellen, daß alle Fehlerstelle bezüglich aller Dimensionen erhalten. Fehlerstellen von der Aufzeichnung erfaßt werden.

Hundert feste einzelne Schreibfedern werden in Diese elektronische Einrichtung gibt an, daß keine

regelmäßigen Abständen an der Karte X angebracht absolute Messung der Dicke stattgefunden hat. In

und sind der ganzen abzutastenden Fläche und der diesem Falle werden die ersten beiden Sc'.ireibfedern

zugehörigen Aufzeichnungseinrichtung zugeordnet, ι ο auf der Karte X erregt und liefern eine willkürliche

Die Zahl der verwendeten Schreibfedern oder Schreib- Anzeige der Lage der Fehlerstelle. Im Falle der

stifte kann natürlich entsprechend der gewünschten sogenannten geographischen Aufzeichnung, d. h. auf

Auflösung und Genauigkeit der Dickenmessung der Karte Y, werden die geeigneten Schreibfedern

gewählt werden. Wenn hundert Schreibfedern benutzt entsprechend der Lage der Fehlerstelle längs des

werden, entspricht die Feder O der Außenfläche des 15 Umfangs des Rohres erregt.

Rohres und die Feder 100 einem Zoll Stahl. Die aus Somit liefert die Prüfeinrichtung ein Bild der Ausdem Inneren der Wand des Rohres reflektierten dehnung der Fehlerstelle von der Außenseite des Impulse wurden bei Darstellung auf dem Schirm Rohres auf der Karte Y aus gesehen und lokalisiert einer Kathodenstrahlröhre das in F i g. 1 wieder- die Fehlerstelle in der Richtung der Dicke der Rohrgegebene Bild liefern, in welchem 10 den Sende- 20 wand auf der Karte X. Die absolute Dicke der Rohrimpuls bedeutet, 11 den Impuls, welcher an der wand wird kontinuierlich angezeigt, und es wird Grenzfläche des Wassers der Sonde und dem Stahl daher auch jede Exzentrizität oder Schwankung in entsteht, und 12 bis 17 die Impulse sind, welche von der Dicke der Rohrwand ebenfalls angegeben. Da mehrfachen Echos innerhalb der Rohrwand her- das zu prüfende Rohr auf den Karten X und Y in rühren. Aufeinanderfolgende Reflexionen ergeben 25 zwei Dimensionen dargestellt wird, kann die Erfin-Impulse gleichen Abstandes. Als Beispiel sei der dung ebensogut für die Prüfung eines blechförmigen, Zeitabstand zwischen den Impulsen 13 und 16 be- plattenförmigen oder streif enförmigen Prüf Objektes trachtet. Eine Einrichtung trennt zunächst die Im- benutzt werden.

pulse 13 und 16 von den anderen Impulsen ab und In F i g. 2 sind vier Ultraschall-Strahlsondeii A, B,

mißt mittels eines elektronischen Zählers ihren gegen- 30 C und D in gleichen gegenseitigen Abständen auf

seitigen Abstand. Dies geschieht in der Weise, daß dem Umfang des Rohrs 29 angebracht und drehen

man die Zählfrequenz so wählt, daß eine Zählung sich zusammen um die Längsachse dieses Rohres,

bis hundert einem Zoll Stahldicke entspricht. Eine um dieses Rohr abzutasten. Dies bedeutet, daß das

Anzeige, welche eine Zählung unterhalb von hundert Rohr längs einer Schraubenlinie g;ring;r Gang'iöhe

hervorruft, wird als eine proportionale Lage auf der 35 abgetastet wird und daß eine annehmbare Prüf-

KarteZ dargestellt, da bei Weiterleitung der Zahl geschwindigkeit eingehalten wird. Das Rohr wird in

an einen elektronischen Entkoder eine geeignete seiner Längsrichtung gegenüber den Prüfso:idsn A

Feder erregt wird. Das rohrförmige Prüfobjekt wird bis D bewegt, so daß also eine Schraubenlinien-

längs einer Schraubenlinie geringer Ganghöhe durch abtastung g;mäß F i g. 2 stattfindet,

die Ultraschall-Sonden abgetastet, und daher zeigt 40 Entsprechend den F i g. 3 A bis 3 F, die zusammen

die Karte X nicht nur die Lage einer Fehlerstelle ein Blockschaltbild der Prüfeinrichtung darstellen,

innerhalb der Dicke der Rohrwand, sondern auch ist diese (lediglich der leichteren Erklärung halber)

die Lage der Fehlerstelle, in -der Längsrichtung des in sieben Einheiten unterteilt. Diese Einheiten sind:

Rohres gemessen. Gleichzeitig wird die absolute Der Koordinator und der Hauptverstärker (F ig. 3A),

Dicke des Rohres kontinuierlich dargestellt. 45 die logische Einrichtung I (F i g. 3 B), die logische

Gleichzeitig werden für die Karte Y ebenfalls Einrichtung II (F i g. 3 C), die logische Einrichtung III

hundert einzelne Schreibfedern oder Schreibstifte; fest (F i g. 3D), der Dicken-Entkoder (F i g. 3E), welcher und in regelmäßigen Abständen voneinander ange- - der Karte X zugeordnet ist, und der geographische

ordnet, wobei die Schreibfedern Punkten entsprechen, Entkoder (F i g. 3 F), welcher der Karte Y zuge-

die an hundert Stellen gleichen gegenseitigen Ab- 50 ordnet ist.

Standes am Umfang des Rohres liegen. Auf diese Der Koordinator soll sicherstellen, daß die Son-Weise wird die Breite der Aufzeichnungskarte Y den A bis D in zeitlicher Reihenfolge arbeiten, und proportional der Länge des Rohres gemacht. Mit der Koordinator liefert außerdem taktgebende Spanelektronischen Mitteln wird eine Wandstärke des nungen für den Rest der Schaltung. Ein Haupt-Rohres, die unterhalb einer vorbestimmten Toleranz 55 oszillator 21, der mit 4 MHz arbeitet, speist die liegt, die betreffende Schreibfeder erregen und die Zähler 22 und 23, welche ihrerseits mit den Gat-Karte markieren. Es wird also die Lage der Fehler- tern Al, Bl, Cl und öl verbunden sind. Diese stelle in bezug auf den Umfang des Rohres an- Gatter liefern taktgebende Spannungen WFA, WFB, gegeben, und da das Rohr längs einer Schraubenlinie WFC und WFD, deren Vorderfronten in Al, Bl, geringer Ganghöhe abgetastet wird, weisen die auf- 60 Cl und Dl differenziert werden. Die differenzierten einanderfolgenden Angilben der betreffenden Federn Spannungen stoßen dann die Sender A3, B3, C2> die Lage, die Fläche und die Ausdehnung der Fehler- und D3 an. Eine verzögerte Spannung wird durch stelle in der Rohrwand aus, und zwar ebenso, wie eine Z-Mikrosekunden-Verzögerungseinrichtung 24 wenn das zylindrische Rohr in seiner Längsrichtung und eine Umkehrstufe 25 geliefert, um die unerwünschaufgeschlitzt und abgewickelt werden würde. Aus 65 ten Impulsspitzen an den Ausgingsseiten der Gatter/il diesem Grunde wird die Karte Kund die zugehörige bis Di zu unterdrücken. Die Gatter A4, 54, C4 Aufzeichniingseinrichtung im folgenden als geogra- und DA lassen nur die gewünschten Sigiale der phische Aufzeichnungseinrichtung bezeichnet. Sonden A, B, C und D zu einem Hauptverstärker 26

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hindurch, und diese Gatter A4, B4, C 4 und D4 welche durch die variable monostabile Vorrichtung 50

werden durch die Spannungen WFA, WFB, WFC definiert werden, tritt ein Ausgangssignal an dem

und WFD aufgetastet. Der Hauptverstärker 26 ist bistabilen Flip-Flop FFI auf.

ein Glühkathodenverstärker, dessen Verstärkung und Es wurde weiter oben festgestellt, daß bei einer dessen Bandbreite den verwendeten Impulsen ange- 5 unregelmäßigen Zerstreuung von Ultraschall-Energie paßt ist. Diese Impulse besitzen im allgemeinen eine infolge einer Fehlerstelle in der Rohrwand eine Dauer von 0,5 Mikrosekunden. Mittels einer Vor- absolute Dickenmessung unmöglich gemacht werden richtung 27 werden die Spannungen WFA, WFB, kann. Dieser Nachteil wird durch Einbau der lo- WFC, WFD der Reihe nach ausgewählt, um einen gischen Stufe II in die Schaltungsanordnung verMonitor 28 anzustoßen, so daß ein Bedienungsmann io mieden.

die Signale der Sonden A, B, C oder D über den Die Spannung WFA von der Ausgangsseite des

Hauptverstärker 26 betrachten kann. Gatters Al wird in den Teil 7 der logischen Stufe Il

Das Ausgangssignal des Verstärkers 26 gelangt an eingespeist, wobei ein Teil über das Gatter 71, eine die logische Stufe I, in welcher Impulse von der Umkehrstufe Jl und eine monostabile Vorrichtung 73 Wand des Rohres die Zähler 31, 32 und 33 steuern. 15 geht, um ein Rückstellsignal für die drei Zähler J4, Mittels der Gatter 34, 35 und 36 werden die Im- 75 und J6 zu bilden. Damit nur Impulse, die von pulse 11, 13 und 16 (F i g. 1) abgesondert. Die der Sonde A herrühren, ausgewertet werden, wird Signale der Gatter 34 bis 36 laufen über die Umkehr- das Gatter Jl nur für die Arbeitszeit der Sonde A stufen 37, 38 und 39. Nach dem Durchtritt durch durch die zugehörige Spannung WFA aufgetastet, diese Umkehrstufen stellt der Impuls 11 einen Flip- 20 Ein anderer Teil der Spannung geht über eine Diffe-Flop FF3 in dem Dickenentkoder zurück, während renzierstufe Jl und eine Umkehrstufe 78 an die der Impuls 13, wie bei 44 und 45 dargestellt, geteilt Zähler J4, J5 und J6. Der Teil des Impulses 13, wird und der Impuls 16, wie bei 51, 52 und 53 dar- welcher mit 47 bezeichnet ist und von der logischen gestellt, geteilt wird. Der mit 44 bezeichnete Teil Stufe I geliefert wird, wird auch in das Gatter Jl des Impulses 13 wird wiederum in drei mit 46, 47 25 eingespeist. Wenn dieser Impuls vorliegt, werden die und 48 bezeichnete Teile unterteilt, wobei der Teil 46 -Zähler auf Null zurückgestellt, und wenn der Imzu der Startklemme des Dickenentkoders geht, der puls 13 zählt, so bleibt die im Zähler angezeigte Zahl Teil 47 in die logische Stufe II eingespeist wird und erhalten. Wenn der Impuls 13 nacheinander für beider Teil 48 dazu dient, den Monitor anzustoßen, spielsweise sieben Zählungen zählt, wird ein Ausweicher die Spur liefert. Der Teil des Impulses 13, 30 gangssignal vom Gatter J9 erhalten. Die monoder mit 45 bezeichnet ist, durchläuft eine Umkehr- stabile Vorrichtung /10 liefert beispielsweise ein Ausstufe 49 und gelangt dann an eine variable mono- gangssignal von 7 Millisekunden Dauer, also eine stabile Vorrichtung 50. Der Teil des Impulses 16, solche Zeitspanne, um in den Zählern J4, J5 und 76 der mit 51 bezeichnet ist, geht an die Stopklemme bis 7 zu zählen. Während der Arbeitszeit der monodes Dickenentkoders, der 1 eil 52 passiert eine Um- 35 stabilen Vorrichtung 710 kann (oder kann nicht kehrstufe 54 und gelangt dann zu einer monostabilen — je nach dem Vorhandensein oder dem Fehlen Vorrichtung 42, während der Teil 53 in eine Rück- einer Fehlerstelle) eine weitere Zählung in den Zähstellvorrichtung 40 eintritt. lern 74, 75 und 76 stattfinden. Das Ausgangssignal

Der Zähler wird mittels der Rückstellvorrichtung40, der Vorrichtung 710 gelangt an ein Gatter 711, die in F i g. 3 B dargestellt ist, vor spurenhaften 40 welchem außerdem ein Teil der Spannung WFA zu-Zählimpulsen geschützt. Diese Rückstellmöglichkei- geführt wird. Da das Ausgangssignal der Vorrichten bestehen aus monostabilen Vorrichtungen 41 und tung 710 während der Dauer des Arbeitens der 42. Der Impuls 16 passiert^eine Verzcgerungsleitung43 Sonden B, C und D aufrechterhalten bleibt, kann von 2 Mikrosekunden Verzcgerungsdauer. Die Zäh- sich das Gatter 711 nur während der Arbeitsdauer ler 31, 32 und 33 werden also über den Flip-Flop FFl 45 der Sonde A öffnen. Somit wird das Ausgangssignal, auf Null zurückgestellt. wenn überhaupt, vom Teil 7, das einer Mischstufe 60

Eine Verminderung der Dicke der Rohrwand führt zugeführt wird, nur während der Arbeitsdauer der

zu einer Verminderung des Zeitintervalls-zwischen Sonde A auftreten.

den Impulsen 13 und 16, und diese Verminderung Es sind vier gleichartige Teile 7, K, L und M der des Zeitintervalls wird durch ein Gatter 55 ange- 50 logischen Stufe II, welche den vier Sonden A, B, C zeigt, dessen Ausgangssignal einem bistabilen Flip- und D entsprechen, vorhanden, welche um das Rohrl Flop FjF2 zugeführt wird. Der Impuls 13 erreicht umlaufen. Gleichartige Teile der vier Teile 7, K, L das Gatter 55 über die Umkehrstufe 49 und über und M sind gleichartig bezeichnet. Der Impuls 13 die variable monostabile Vorrichtung 50. Nach dem wird an allen Gattern 71, Kl, L1 und Ml eingespeist, Durchtritt durch diese Vorrichtung 50 geht der 55 und die Ausgangssignale von jedem der Gatter 711, Impuls 13 an das Gatter 55, und ein Teil desselben KIl, LIl und MYl gehen an eine Mischstufe 60, geht auch durch eine monostabile Vorrichtung 56 hinter welcher sie einen Verstärker 61 durchlaufen an einen Monitor 57. Der Impuls 16 erreicht das und an die beiden Schreibfedern 62 und 63 für die Gatter 55 über eine Umkehrstufe 54 und über die dem Dicken-Entkoder zugeordnete Karte X gelangen, monostabile Vorrichtung 42. Zwischen der Vorrich- 60 Das Signal läuft vom Verstärker 61 an eine Mischtung 42 und dem Gatter 55 wird ein Teil des Im- stufe 64, welcher ebenfalls das Toleranzüberschreipulses 16 durch die Vorrichtung 57 übeiwacht. tungssignal (sofern vorhanden) von der bistabilen

Der bistabile Flip-Flop FFl wird durch Impulse, Vorrichtung FFl der logischen Stufe I zugeführt

welche im Sendeintervall ankommen, eingestellt, und wird. Die Zahl von aufeinanderfolgend fehlenden

es wird daher, wenn das Ausgangssignal des Gatters 55 65 Impulsen 13, die erforderlich ist, eine Fehlerstelle zu

fehlt, kein Ausgangssignal von dem bistabilen Flip- bilden, hängt von der Oberflächengeschwindigkeit

Flop FF1 erhalten. Bei einer Verminderung der Dicke der Abtastung des Rohres ab.

der Rohrwand über diejenigen Grenzen hinaus, Eine Vorrichtung 65 zur Lieferung eines hörbaren

Alarmzeichens beim Auftreten einer Fehlerstelle ist in die logische Stufe II eingebaut. Diese Vorrichtung 65 enthält einen Doppeltonoszillator 66, bei welchem der Ton von der Art der Fehlerstelle abhängt. Auch ein visuelles Alarmsignal 67 ist vorgesehen. Die Zähler 71 bis 77 in der logischen Stufe III teilen den Umfang des Rohres in hundert Punkte unter sich gleichen Abstandes. Die Zähler werden von einem Abtastoszillator 70 gespeist, dessen Frequenz so gewählt ist, daß hundert Impulse während einer UmJaufdauer entstehen. Die Zähler werden auf Null zurückgestellt, und zwar entweder, nachdem hundert Impulse eingetroffen sind, oder durch ein Signal, v/elches bei jeder Umdrehung erzeugt wird. Dabei findet die Rückstellung jeweils dann statt, wenn das erwähnte Signal vor der Zählung bis hundert auftritt bzw. dann, wenn die Zählung bis hundert vollendet ist, bevor das erwähnte Signal erscheint. Die Karte Y kann also genau abgetastet werden. Die Zähler 71 bis 77'sind über die Stufen 78 an den geographischen Entkoder angeschlossen, wobei jeweils zwei dieser Stufen jedem Zähler zugeordnet sind. Von dem Ausgang O des Zählers 71 verläuft eine Leitung 79 zu einer Verzögerungsvorrichtung 80 von 2 MikroSekunden Verzögerungsdauer, die mit einem Gatter 81 verbunden ist. Die Ausgangsgröße des Gatters 81 wird einer monostabilen Vorrichtung82 zugeführt, und sodann geht ein Teil zu einem Gatter83 und ein anderer Teil zu einer Anzeigestufe 84 und schließlich ein dritter Teil an eine Mischstufe 85. Wenn die Frequenz des Abtastoszillators 70 genau eingestellt ist, d. h., wenn diese Frequenz

Anzahl der Umdrehungen pro Minute
60

100 Hz

beträgt, fällt die Ausgangsgröße der monostabilen Vorrichtung 42, die vom Gatter 81 erhalten wird, mit der Ausgangsgröße einer monostabilen Vorrichtung 86, die von der umlaufenden Einreit über Kontakte 87 erhalten wird, zusammen. Die Ausgangsgröße der Vorrichtung 86 wird ebenfalls geteilt, wobei ein Teil an das Gaiter 83 geht, ein weiterer Teil an eine weitere Anzeigestufe 88 und ein dritter Teil. an die Mischstufe 85. Die Ausgangsgröße des Gatters 83 geht über eine monostabile Vorrichtung 89, und eine visuelle Anzeige des Signals wird; durch die Anzeigestufe 90 bewirkt.

Der Dicken-Entkoder ist im wesentlichen ein schnell arbeitender Zähler, der aus den Zählern 91 bis 98 aufgebaut ist, die von einem Zeit-Impulsgenerator 98j4 gespeist werden. Der Generator wird durch die Impulse 13 und 16, die von der logischen Stufe I kommen, ein- und ausgeschaltet. Wenn die Frequenz des Generators 98 Λ sorgfältig genug gewählt ist, so kann 1 Zoll Stahldicke hundert Impulsen entsprechen, und diese Frequenz ist gleich

100

worin t_max in Mikrosekunden diejenige Zeit ist, die zwischen den Impulsen 13 und 16 bei der maximalen Dicke der Rohrwand verstreicht. Diese Frequenz ist etwa 3,85 MHz. Die Zähler kennen bei jedem Sendeimpuls, der vcm Hauptoszillator 21 im Koordinator zu einer Mischstufe 98 geht, auf Null zurückgestellt werden. Der Zähler ist durch einen Flip-Flop FF3 von der Sendezeit bis zum Zeitpunkt des Impulses 11 gesperrt. Wenn der Impuls 16 fehlt, wird die Zahl 128 von einem Zähler 98 dem Flip-Flop FF3 über eine Mischstufe 99 zugeführt. Die Zahl 128 stellt den Zähler auf Null zurück und stellt ferner den monostabilen Start-Stop-Flip-Flop FF4 auf seine Stopsteilung zurück. Wenn eine erfolgreiche Zählung stattgefunden hat, so entkodieren einhundert siebenwegige Gatter 100 die Ausgangsgrößen der Zähler-ίο kette 91 bis 97 in das dezimale Äquivalent, welches sodann über einen Verstärker 101 an die betreffende Schreibfeder des Dickenaufzeichners geht. Auf dem Registrierpapier sind Eichmarken im Abstand von jeweils einigen Zoll angebracht, wobei die Abstände dieser Eichmarken jeweils 2,5 mm (0,1 Zoll) Stahldicke entsprechen, und die Schreibfedern sind an der Karte X in Abständen entsprechend 0,01 Zoll Stahldicke vorgesehen.
Die geographische Aufzeichnungseinrichtung ent-

ao hält einhundert achtwegige Gatter 102, wobei sieben Kanäle jedes Gatters dazu benutzt werden, die Ausgänge der Zähler 71 bis 77 in der logischen Stufe III zu entkodieren und der achte Kanal mit dem Toleranzüberschreitungssignal von der logischen Stufe I über die logische Stufe II gespeist wird. .-.-■·
." Beispielsweise sei angenommen, daß der Abtastzähler (Zähler 71 bis 77 in der logischen Stufe III) auf Null stehen möge und daß eine Fehlerstelle getroffen wird und somit der achte Kanal-des Entkoders geöffnet wird. Es erscheint sodann ein Signal an dem Ausgang O des hundeitwegigen Entkoders

• 102. Wenn man weiterhin annimmt, daß die betreffende Fehlerstelle durch die Sonde A getroffen wurde, so ist die Spannung »A« (WFA vom Koordinator) am Gatter 103 (F i g. 4) vorhanden, und es wird somit eine Ausgangsgröße an dem Gatter 103 auftreten, welche der Schreibfeder O zugeleitet wird. Die nächste erregte Sonde ist die Sonde B, welche jedoch eine Millisekunde später erregt wird. Wenn man annimmt, daß von dieser Sonde keine Fehlerstelle getroffen wird, so bleibt der achte Kanal des Entkoders verriegelt, und an dem Gatter 104 des Entkoders tritt keine Ausgangsgröße auf. Sodann wird die Sonde C erregt, und zwar 2 Millisekunden nach der Sonde A, und zu diesem Zeitpunkt hat der Abtastzähler, welcher mit einer sehr viel kleineren Geschwindigkeit läuft, seinen Zählerstand noch nicht verändert, sondern steht noch bei Null. Die Sonde C trifft eine Fehlerstelle, und es erscheint daher an der Ausgangsstelle C des hundertwegigen Entkoders 102 eine Ausgangsgröße, genau wie für die Sonde A. Jedoch ist die Spannung C (WFC des Koordinators) am Gatter 105 vorhanden, und die Ausgangsseite des Gatters 105 ist mit der Feder 50 der Aufzeichnungseinrichtung verbunden. Somit erscheinen zwei Fehlerstellen, welche um 180° längs des Umfangs des Rohres gegeneinander versetzt sind, mit einem proportionalen Abstand auf der Karte Y (F i g. 4A). Wenn man annimmt, daß die Sonde D, welche als letzte Sonde vor dem Beginn eines neuen Zyklus arbeitet, keinen Fehler feststellt, tritt an der Ausgangsseite des Gatters 106 des Entkoders keine Ausgangsgröße auf. Wenn eine Fehlerstelle vorhanden war, würde die Spannung D (WFD des Koordinators) das Signal über das Gatter 106 der Feder 75 zugeleitet haben.

F i g. 5 und 6 stellen Registrierungen auf der Karte X eines Dicken-Entkoders dar. In F i g. 5

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treten große Schwankungen der Dicke der Rohrwand in der Mitte des Rohres auf. Da die Länge der Karte X proportional der axialen Länge der Schraubenlinie ist, welche die umlaufende Abtasteinrichtung um die Rohrachse beschreibt, ist der Längsmaßstab erheblich komprimiert. Diese Kompression ist erwünscht, um die Ai t des Wandquerschnitts hervorzuheben, und die Längenabmessung und die Umfangsabmessung werden durch die geographische Aufzeichnungseinrichtung genau abgebildet. F i g. 6 zeigt ein Beispiel von Fehlern, wie sie am Ende des Rohres auftreten.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur selbsttätigen Aufzeichnung der Dicke eines Gegenstandes und der Lage einer Fehlerstelle, bei dem die Oberfläche des Gegenstandes mit Ultraschallimpulsen entlang bestimmter Abtastlinien beaufschlagt wird und die reflektierten Impulszüge abgefühlt werden, aus denen dann das Zeitintervall zwischen einem an der Oberfläche des Gegenstandes und einem an einer Fehlerstelle bzw. an der der Oberfläche gegenüberliegenden Fläche des Gegenstandes reflektierten Impuls bestimmt und zur Aufzeichnung der Dicke des Gegenstandes und der Tiefe der Fehlerstelle im Gegenstand mit Bezug auf eine seiner beiden Oberflächenkoordinaten in einem Dickendiagramm ausgewertet wird, und die weiterhin zur Aufzeichnung der Lage der Fehlerstelle in bezug auf beide Oberflächenkoordinaten des Gegenstandes verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Dickendiagramm gehörige Oberflächenkoordinate senkrecht oder nahezu senkrecht zu den Abtastlinien verläuft, daß zur Bestimmung des Zeitintervalls in an sich bekannter Weise bestimmte, nicht benachbarte, auf die zwei ersten Impulse folgenden Impulse der einzelnen reflektierenden Impulszüge benutzt werden und daß das Zeitintervall zwischen denselben Impulsen mit einem Kontrollwert, der gleich der der gewünschten Dicke des Gegenstandes entsprechenden Impulsintervallgröße ist, verglichen und bei einer Abweichung von dieser Steuergröße um mehr als einen vorbestimmten Betrag die Lage der Fehlerstelle in bezug auf die beiden Oberflächenkoordinaten des Gegenstandes in einem Oberflächendiagramm aufgezeichnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsintervallgröße dem Zeitintervall zwischen mindestens dem dritten Impuls eines reflektierten Impulszuges und einem späteren · Impuls dieses Zuges entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- - zeichnet, daß der Abstand zwischen dem dritten und dem sechsten Impuls jedes Impulszuges gemessen und für die Aufzeichnung ausgewertet wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen