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Ultraa'chall-Impulsechoverfahren zur selbsttätigen Unt-erscheidung
zwischen Nutz- und Störsignalen bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung.
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Die Erfindung be-trifft ein Verfahren zimr elbsttätigen Unterscheidung
zwischen Nutz- und Störsignalen bei der zerstörunge freien -Werkstoffprüfung, wobei
mindestens eine Signalgröße von Nutz- bzw. Störsignalen mit einer vorbestimmten
Signal größe verglichen wirds Es ist bekannt, daß Nutz- und Störsignale mit Hilfe
einer amplitudenbewertenden Schwelle voneinander unterschieden werden können, sofern
diese Signale unterschiedliche Amplituden aufweisen, Es ist ferner bekannt, daß
ein Störsignal in einer Überwachungseinrichtung dadurch ausgeblendet werden kann,
daß das Störsignal über separate Antennen und Verstärkerwege aufgenommen wird, und
zu einer Antikoinzidenz mit dem Nutzsignal gebracht oder zum Sperren des Verstärkens
im Gerät benutzt wird0 s ist auch bekannt, daß ein Nutzsignal von einem Störsignal
dadurch unterschieden werden kann, daß in einer Zählschaltung das n-malige aufeinanderfolgende
Eintreffen eines Nutzsignals mit dem Zusammentreffen von Störsignalen verglichen
wird
Bei einer amplitudenabhängigen elektronischen Schwelle zur
Unterscheidung zwischen Nutz- und Störsignalen besteht jedoch die Möglichkeit, daß
iutz- und Störsignal nicht nur amnlitudengleich sind, sondern daß das Störsignal
größer als das Nutzsignal ist. In beiden Fällen versagt die anwendung einer amplitudenbewertenden
Schwelle.
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Bei einer Störaustastung durch Aufnahme der Störungen über separate
Antennen und Verstärker sowie anschließender Antikoinzidenz mit dem Nutzsignal besteht
der prinzipielle Nachteil in unterschiedlichen Laufzeiten zwischen Signalverstärker
und zusätzlichem Antennenverstärker sowie deren Zuleitungen, die ein exaktes überlappendes
tustasten verhindern0 Ein weiterer Nachteil der Störaustastung mit Hilfe separater
Antennen und Verstärker ist die Tatsache, daß Hf-Träger von Rundfunksendern an die
Antenne gelangen und im Durchlaßbereich des Antennenverstarkers verstärkt werden.
Wenn eine Antikoinzidenzschaltung verwendet wird, kann es 7u einer Daueraustastung
der Nutzsignale kommen, so daß eine Auswertung in solchem Fall nicht möglich ist.
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Werden Nutzsignale von Störsignalen mit Hilfe einer Sählschaltung
dadurch unterschieden, daß ein Signal mindestens zweimal bis n-mal hintereinander
(mit der Folgefrequenz des Impulssenders) erscheinen muß, um als Nutzsignal bewertet
zu werden, so besteht der grundlegende Nachteil in der Wartezeit bis zum Eintreffen
des n-ten Signals Eine sofortige auswertung eines einzelnen Signals ist damit nicht
mögliche Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Unterscheidung von Nutz-
und Störsignalen bei Überwachungseinrichtungen nach dem Prinzip der Impuls-Reflexion
auch bei einzelnen Signalen sofort und synchron mit der impulsfolgefrequenz
des
senders durchzuführen, auch wenn die Störsignal-Amplitude diejenige eines zu erwartenden
Nutzsignales überschreitet.
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Es sollen ferner solche Zusatzeinrichtungen vermieden werden, die
nicht zum Signalempfang notwendig sind, Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß in eiher Bewertungsschaltung die Impulsbreite des empfangenen Signales
ausgemessen wird und das,Signal nur dann als Nutzsignal bewertet bzw. angezeigt
wird, wenn seine Impulsbreite innerhalb eines vorbestimmten Laufzeitintervals von
minimaler und maximaler Impulsbreite liegt. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile
liegen in der Störsicherheit der erfolgten Bewertung (Nutzsignal, Störsignal), da
ein eintreffendes Signal auf eine mehrzahl unterschiedlicher Parameter des Echosignals
untersucht wird, Durch digitale Inkrementierung, z.B. allein der Zeitparameter,
lassen sich beliebige Genauigkeiten erziglen (z.B. Fußpunktbreite) Außerdem werden
die genannten Nachteile der bekannten Ausführungsformen von Einrichtungen zur Ermittlung
von Nutz- bzw.
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Störsignalen vermieden, b"in Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben0 Bs zeigen
Fig. 1 - 5 .Störsignalamplituden im Amplituden-Laufzeitdiagramm auf einem Leuchtschirm,
Fig. 6 Nutzsignalamplituden im Amplituden-Laufzeitdiagramm, Fig. 7 beide Signalarten
in diesem Diagramm
Fig. 8 das Funlctionsschema eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand eines Blockschaltbildes.
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Wie aus Pigo 1 - 7 ersichtlich, ist der Blendenbereich 10 der ausgewertète
Teil tE - tA innerhalb des Prüfbereiches.
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Er wird als solcher z0B. auf einem Leuchtschirm einer Braunschen Röhre,
vorzugsweise von Impuls-Schall-Geräten, besonders kenntlich gemacht, Fußpunktbreite
b ist der Bereich, in dem die Signalamplitude einen festgelegten Schwellenwert As
überschreitet, gemessen zwischen Vorder- und Rückenflanke 12@ bzw. 13 eines Signals,
wie des Störsignals 11, 11a; 11b, 11c, 11d.
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Istwert A ist der Teil der Fußpunktbreite eines Signals 11, der zwischen
Signalvorderflanke 12 und dem Beginn tA des Blendenbereiches liegt, zOBO in Fig.
3 gilt: A > Null, in Fig. 5 A > Null.
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Istwert B ist der Teil der Fußpunktbreite eines Signals, der im Blendenbereich
tE-tA liegt. In Fig. 1 ist z.B. B < S1, in Fig. 2 ist B 52, in Fig. 9 B S1<
S2, in Fig. 4 B # S1 < S2.
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Istwert C ist der Teil der Fußpunktbreite b eines Signals, der zwischen
dem Ende tE des Blendenbereiches und der Signalrückenflanke 13 liegt, z.BO in Fig,
4, 5 ist C > > Null.
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Als Nutzsignal 9, 9a, 9b, 9c wird hier das Echosginal einer Fehlstelle
im Werkstoff verstanden, für Fig. 6 gilt: Istwert B Sollwert S1 < Sollwert S2,
oder für Fig. 7: Istwert B .Sollwert St < Sollwert 52, sofern Signal 2 getrennt
von Signal 1 und Signal S3 erscheint, Sollwert 51 list der entsprechend den Erfordernissen
einstellba--re Grenzwert für die minimale Fußpunktbreite b eines im Blendenbereich
zu erwartenden Nutzsignals 9 usw.
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Sollwert S2 ist der entsprechend den Erfordernissen einstellbare Grenzwert
für die maximale Fußpunktbreite b eines im Blendenbereich zu erwartenden Nutzsignals
9 usw.
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Für Störsignale gilt ferner, Fig. 3: Istwert A> Null, auch wenn
Istwert B - Sollwert S1 < Sollwert S2; für Fig. 4 gilt: Istwert 0 > Null,
auch wenn Istwert B # Sollwert S1 < Sollwert S2; Sollwert S2 ist größer als der
Istwert B, der bis zum Blendenende verbleibt; für Fig. 5 gilt: Istwert B-5 Sollwert
S2 oder/und Istwert A A > Null oder/und Istwert C > Null.
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Wie aus Fig. 8 hervorgeht, wird aus dem Sichtgerät mit Signalempfangseinrichtung
@ 14@ die Prüfbereichstufe 15 in Intervallen bei einer Folgefrequenz f1 überwacht0
Der auszuwertende Teil des Prüfbereiches wird durch die einstellbare Blendenstufe
16 abgegrenzt0 Die zu untersuchenden Signale 11, 9 werden aus dem Sichtgerät mit
Empfangseinrichtung ausgekoppelt, wobei in einer Istwert Abfrageschaltung bzwO -stufe
17 für Istwerte A verglichen wird, ob die ansteigende Flanke 12 eines Signals 9,
11 usw.
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innerhalb oder außerhalb des Blendenbereiches 10 beginnt, die durch
die Blendenstufe 16 vorgegeben ist0 Da nur der Blendenbereich ausgewertet werden
soll, muß die ansteigende Flanke innerhalb des Blendenbereiches liegen und der Vorgabewert
der Stufe 18 kann für den Istwert A mit Null fest vorprogrammiert werden0 Die positiven
Istwerte Å werden gespeichert und geben eine Istwert-Abfrageschaltung bzwO Stufe
19 für Istwerte B frei. In dieser gebildeten Schaltung 19 wird die Fußpunktbreite
b eines ankommenden Signales innerhalb des Blendenbereiches 10 durch eine andere
Vorgabestufe 20 filr Sollwert 51 als unterer Grenzwert und die Vorgabe stufe 21
fur Sollwert S2 als oberer FGre@zwert untersuchte Die inkrementbildende Frequenz
f2, vgl. Stufe 22, wird entsprechend der gewünschten Genauigkeit zur Feststellung
der Fußpunktbreite gewählt. bine positive Istwert Abfrage entspricht einem
Nutzsignal
und wird als gespeichertes ergebnis der Freigabeverknüpfung bzw. Stufe 23 zugeführt.
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In der Istwert-a-AbSrageschaltung bzwO der Stufe 24 wird festgestellt,
ob die abfallende Flanke 13 eines Signals im Blendenbereich 10 liegt oder nicht,
Da nur der Blendenbereich der ausgewertete Teil des Prüfbereiches ist, erfolgt die
Vorgabe für den Istwert C über Stufe 25 mit dem Wert Null. Ist der ermittelte Istwert
C gröl3er als Null, so bedeutet dies, daß die Rückenflanke 13 eines Signales außerhalb
des Blendenbereiches liegt. Bei positiver Istwert-C-Abfrage wird das Ergebnis gespeichert
und der Freigabeverkunpfung, Stufe 23, zugeführt.
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In einer Amplitudenhöhe-Abfrageschaltung 26, die zusätzlich vorgesehen
werden kann, wird registriert, ob der Vorgabewert der Stufe 27 für die implitudenhöhe
eingehalten isto ,st das Ergebnis der Amplitudenhöhe-Abfrageschaltung positiv, so
wird das Ergebnis gespeichert und der Freigabeverknüpfung Stufe 23, zugeführt.
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Am Beistungsausgang der Stufe 23 für Freigabeverknüpfung wird in diesem
Beispiel also nur dann ein Signal angezeigt, wenn das untersuchte Signal 9, 11 allen
folgenden Bedingungen geiigt, vgl. Fig 6.: = 0 @d.h. die ansteigende Signalflanke
liegt im Blendenbereich B # Sollwert S1, d.h. das Signal hat eine bestimmte Soll-Fußpunktbreite
nicht unterschritten B < Sollwert S2, d.h. das Signal hat eine bestimmte Soll-Fußpunktbreite
nicht überschritten C = 0 ,d.h. die abfallende Signalflanke liegt im Blendenbereich,
also dem Teil des Prüfbereiches, der ausgewertet werden soll.
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amplitude 2 Vorgabewert, d.h. das Signal hat den Amplitudenwert nicht
unterschritte, dein es für eine Bewertung als Nutzsignal entsprechen muß.
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Zu Beginn des Prüfbereiches werden alle Speicher und Zählvorrichtungen
28 gelöscht, das gleiche geschieht, ausgelöst durch die abfallende Flanke eines
Signals, uni sicherzustellen, daß mehrere und einzeln in den Blendenbereich einfallende
@ignale separat untersucht werden können.