DE2334167A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatischen messung aufeinanderfolgender abschnitte kabelfoermiger materialien - Google Patents

Description

Western Electric, Company, Incorporated Boggs L. M. 1/2-1/2-1/2-

Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Messung aufeinanderfolgender Abschnitte kabeiförmiger Materialien

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Ultraschall-Messung aufeinanderfolgender Abschnitte eines kabeiförmigen Materials, und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zur Ultraschall-Me β sung von Dicke und Exzentrizität eines Mantels, der um aufeinanderfolgende Abschnitte eines längs eines vorausbestimmten Weges vorwärts bewegten Kabels extrudiert wird.

Bei einer Kabelart, die zur Verwendung in der Nachrichtenindustrie hergestellt ist, ist eine metallische Feuchtigke its abdeckung in Längsrichtung um einen Kabelkern gewickelt, der längs eines vorauebestimmten Weges vorwärts bewegt wird, wobei die überlappenden Kanten der Feuchtigkeitsabdeckung miteinander verbunden sind, um eine wasserdichte Naht zu bilden.

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Danach wird ein Mantel aus Kunststoff mate rial über den Kern und die Feuthtigke its abdeckung extrudiert, wobei der Mantel in irgendwelchen Kabelcodes mit der nach außen zeigenden Oberfläche der Feuchtigkeitsabdeckung verbunden ist. Dann wird das ummantelte Kabel durch einen relativ langen Wassertrog hindurch geführt, um die Temperatur des Mantels zu verringern.

Es ist wünschenswert, laufend die Mantelwanddicken als auch die Exzentrizität des Mantels zu überwachen. Die Überwachung des Mantels ermöglicht die Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Dicke des Mantels und die Einhaltung des Pias tikm ate rial- verbrauche, und zwar durch Aufbringen der minimal zulässigen Manteldicke. Die Überwachung der Exzentrizität dient als Hilfe beim Einstellen der Extrudervorrichtung, um zu verhindern, daß das endgültige Produkt unrund ist.

Nach dem Stand der Technik wird die Dicke eines über eine metallische Feuchtigkeitsabschirmung extrudierten Kunststoffmantels dadurch überwacht, daß die Kapazität zwischen der metallischen Abschirmung und einer in direkten Kontakt mit dem

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Kunststoffmantel gebrachten Elektrode gemessen wird. Da keine einen inneren Mantel umgebende metallische Feuchtigkeitsabschirmung vorhanden ist, können herkömmliche dynamische Kapazitätsniethoden nicht verwendet werden, und es müssen indirekte (off-line) Tests angewendet werden.

Für eine wirksame Steuerung ist es wünschenswert, die Manteldicke möglichst bald zu überwachen, nachdem der Kunststoff um den Kabelkern extrudiert worden ist. Beim Stand der Technik wird die Überwachung durchgeführt, nachdem das Kabel den Wasserkühltrog verlassen hat, um zu vermeiden, daß die Elektrode mit dem Kabelmantel in Berührung kommt, bevor die Temperatur des Kabelmantels vermindert worden ist. Eine nichtberührende Manteldickenmessungsvorrichtung nahe an dem Punkt, an welchem die Mantelextrudierung erfolgt, verbessert wesentlich das Rückkopplungssteuersystem, welches mit dem Extruder verbunden ist oder mit einer Anzeige der Ergebnisse, die von einer Bedienungsperson verwendet wird, um Einstellungen zur Überwachung der Exzentrizität und der Manteldicke vorzunehmen. Dies erlaubt eine gute Ausnutzung des Ummantelungsmaterials durch kontinuierliche Steuerung von dessen Aufbringen.

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Beispiele von bekannten Messanordnungen finden sich in den ITS-Patenten 3 407 352 und 3 500 185, welche Magnetspulenbzv/. K ipazitäte-Abtastsonden zeigen, die auf Brttckenschaltungen einwirken.

Ultraschall-Methoden zur Dickenmessung in Körpern sind bekannt und konzentrieren sich gewöhnlich um zwei Methoden, eine ist ein Pulsechoverfahren, bei welchem der Impuls tibertragen wird und das System die Rückkehr des Echos erwartet.

Ein zweites Ultraschall-Verfahren ist ein sogenanntes Itesonanzverfahren. Dieses Verfahren arbeitet nach dem Prinzip einer Spitzenwertbildung eines zurückkomenden Signals, wenn die Wellenlänge des Ultraschall-Signals ein ganzes Vielfaches der Dicke des im Test befindlichen Gegenstandes erreicht.

Die Anwendung des Ultraschall-Impulsecho-Verfahrens zur Messung der Dicke und Exzentrizität scheint ideal zu sein. Ein Kristall wird durch Verwendung eines hohen Spannungspotentials elektrisch stimuliert oder stoßerregt, um ein mechanisches Klingen fringing) des Kristalls zu erzeugen. Die mechanische

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Bewegung wird in l-'orm einer !ruck- oiler Schallwelle lurch ias Kupplungsmittel, in dieser Anwendung beispielsweise das V'asser dos Kühltrogs, auf das zu messende Kabel übertragen.

In Abhängigkeit von der akustischen j'ehlanpassung zwischen dem Kopplungsmittel und dem Gegenstand unter Test, beispielsweise uem Kabel, wird ein Teil der Schallwellenenergie reflektiert und ein Teil läuft weiter durch das Medium des zu testenden Gegenstandes hindurch. An jeder Grenzfläche des Gegenstandes entsteht eine ähnliche Umsetzung. Die Echosignale werden verarbeitet, um eine Messung der Dicke des Mantels zu erzeugen.

Im allgemeinen wurde in der Vergangenheit bei der Ultraschall-Messung langgestreckten Materials, wie einer Rohrleitung, ein Kristall mit einem Strichfokus aufgestellt, wobei der Strichfokus parallel mit der Längsachse der Rohrleitung verlieg. Bei der Rohrherstellung schließt jedoch die Festigkeit des Rohres irgendeine bedeutsame seitliche Bewegung aufeinanderfolgender Abschnitte des Rohres aus. Dies steht im Gegensatz zur erfahrungsgemäß vorhandenen seitlichen Bewegung die auftritt, wenn aufeinanderfolgende Abschnitte eines Kabels durch den Kühltrog bewegt werden.

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Zu bekannten Patenten, welche Ultraschall-JV:'eßmethoden zeigen, gehören die US-Patente 3 423 992, 3 474 664, 3 509 752 und 3 G05 504.

'■er Stand der Technik umfaßt jedoch keine Vorrichtungen, die zugeschnitten sind auf die besonderen Erfordernisse bei der Überwachung der Dicke und Exzentrizität aufeinanderfolgender Abschnitte eines Kabelmantels unmittelbar nach der Extrusion, und die lediglich jene Signale zu messen vermag, die von Bedeutung sind, während das Kabel vorwärts bewegt wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden ein Ein-Signal und ein Aus-Signal entwickelt, wobei die Zeitdauer zwischen dem Ein-Signal und dem Aus-Signal verknüpft ist mit der Zeitdauer zwischen dem Empfang des ersten Echoimpulses von der äußeren Oberfläche des Mantels und dem Empfang des zugeordneten zweiten Echoimpulses von der inneren Oberfläche des Materials. Die Ein- und die Aus-Signale werden automatisch lediglich auf den Empfang zugeordneter erster und zweiter Echoimpulse entwickelt, wobei die zweiten Impulse nach einer vorausbestimmten Zeitdauer nach dem Beginn des ersten Impulses auftreten und die Zeitdauer messen, die zwischen dem Ein-Signal und dem Aus-

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Signal verstrichen ist.

Insbesondere sind Verfahren und Vorrichtungen vorgesehen, um eine Testperiode einzurichten, während welcher Echoimpulse untersucht werden, die von einem Kabelmantel, der Ultraschallwellen ausgesetzt wird, reflektiert werden. Ein Ultraschall-Impuls wird in den Kabelmantel übertragen, und dann werden ein erster Echoimpuls, der von der einen Oberfläche des Gegenstandes reflektiert wird, und ein zugeordneter zweiter Echoimpuls von einer gegenüberliegenden Oberfläche des Gegenstandes empfangen, während der Empfang aufgenommener Signale mit besonders niedrigem Pegel im wesentlichen gesperrt wird. Der erste Echoimpuls wird geprüft und dann wird ein zugeordneter zweiter Tchoimpuls entsprechend einer qualifizierten Testcharakteristik untersucht. Auf den Empfang eines qualifizierten ersten Echoimpulses hin werden die Erzeugung des Ein-Signals und die Prüfung einer bestätigenden Testcharakteristik des ersten Echoimpulses eingeleitet, wodurch teilweise auf den ersten Echoimpuls hin, der bestätigt ist, Einrichtungen dazu in den Stand versetzt werden, Steuerimpulse zu erzeugen. Auf die Bestätigung des ersten Plchoimpulses und den Empfang eines qualifizierten zugeordneten zweiten Echo-

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impulses hin wird die "°rüfung bestätigender Testcharakteristika eines qualifizierten zugeordneten zweiten Echo impulses eingeleitet, während die Erzeugung des Aus-Signals verursacht wird. Hie Zeitdauer zwischen dem Ein-Signal und dem Aus-Signal ist verknüpft mit der Zeit, die zwischen: dem Empfang des ersten Echoimpulses und dem Empfang des zugeordneten zweiten Echoimpulses vergangen ist. Hie verstrichene Zeit zwischen dem EinSignal und dem Aus-Signal wird gemessen, und die Konditionierung der Setz-Einrichtungen wird auf die Bestätigung des zugeordneten zweiten Echoimpulses hin vollständig gemacht, um den Steuerimpuls zu erzeugen. Die gemessene verstrichene Zeit wird auf die Erzeugung des Steuerimpulses hin verarbeitet, um eine Anzeige der Manteldicke zu erzeugen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand spezieller Ausführungsforinen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Eig. 1 eine Gesamt-Schrägansicht einer

Produktionslinie zum Extrudieren eines Mantels aus Kunststoffmaterial um aufeinanderfolgende Abschnitte eines Kerns aus isolierten Leitern, in der eine Ultraschall-Vorrichtung

dargestellt ist, in welcher die erfindungsgemäßen Merkmal zum Meßen der Dicke und der Exzentrizität aufeinanderfolgender Abschnitte des Kabelmantels verwirklicht sind;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht, teilweise im

Schnitt, eines in Fig. 1 dargestellten Wassertroges, in der die Anordnung von vier Kristallwandlern bzeüglich des durch den Trog vorwärts zu bewegenden ummantelten Kerns dargestellt ist, und in der auch eine Seitenansicht einer Konsole für die Anzeige der Messung in analoger Darstellung und fttr die Anzeige der Exzentrizität des Kabelmantels dargestellt ist;

Fig. 3 eine schematische Gesamtansicht

eines typischen Kanals von vier, die zur Durchführung der Ultraschallmessung verwendet werden, und Komponenten, welche allen vier Kanälen gemeinsam BindP

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Fig. 4 eine schematise!«? . etailansicht einer

O«*mioii _9&n&« Eingabe -_{m Pig<} -3-dargestellten Iix.pulsgeber-

Empfänger-Einheit zum Anregen eines

der Wandler, um Impulse zum Kabel auszusenden und zurückkommende Impulse zu verstärken;

Fig. 5 eine schematische Detailansicht einer

in Fig. 2 gezeigten Empfänger-Logik-Schaltung zur Unterscheidung zwischen Störsignalen und bedeutsamen Signalen, um die Erzeugung eines Leseimpulses zu steuern zur Bestätigung eines die Manteldicke angebenden Zeitintervalls; und

Fig. 6 eine Darstellung von Wellenformen, die

der Arbeitsweise der Einheiten der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung zugeordnet sind, wobei erläuternde Beschriftungen zur Deutung der einzelnen Kurven vorgesehen sind.

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In Fig. 1 ist eine Vorrichtung gezeigt, die allgemein mit 10 bezeichnet ist, und zwar zum Bedecken aufeinanderfolgender Abschnitte eines Kabelkerns 11 mit einem Kunststoffmaterial wie Polyäthylen, um ein Kabel 12 mit einem Mantel (siehe Fig. 2) herzustellen. Wie man in Fig. 1 sehen kann, umfaßt die Vorrichtung 10 einen Extruder, der generell mit 14 gekennzeichnet ist, und einen Kühltrog 16, der sich in Kabelfortbewegungsrichtung an den Extruder anschließt. Aufeinanderfolgende Abschnitte des Kerns 11 werden mittels einer Antriebsvorrichtung 17 durch den Extruder 14 vorwärts bewegt, wo das Kunststoffmaterial hieraus extrudiert wird. Darauf werden die aufeinanderfolgende Abschnitte des Kabels 12 in und durch den Kühltrog 16 bewegt und von einer Kabeltrommel 18 aufgenommen.

Um die Dicke "d" des Mantels 13 (siehe Fig. 2), der über dem Kern 11 extrudiert wird, möglichst wirkungsvoll zu steuern, und um weiterhin die Exzentrizität des Mantels zu steuern, ist auf der Linie 10 eine Ultraschall-Mantelmessvorrichtung angeordnet, die generell mit der Bezugsziffer 20 bezeichnet ist 'siehe Fig. 1 und 2). Die Vorrichtung 20 überwacht die Manteldicke und Exzentrizität unmittelbar nach dem die aufeinander-

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folgende Abschnitte des ummantelten Kerns 11 in den Wassertrog 14 eingeführt sind. Die UltraschaU-Manteldickenmessvorrichtung 20 ist zur Verwendung der Pulsecho-Mesemethode ausgelegt, was wenigstens einen Kristall 21 (siehe Fig. 2) erfordert. Das Wasser des Kühltrogs 16 dient als Kopplungsmedium zur Übertragung von Ultraschall-Energie auf den Kabelmantel 13. Um eine sinnvolle Überwachung der Dicke "d" des Mantels 13 durchzuführen, wird es notwendig, die Manteldicke an verschiedenen Punkten rund um dessen Umfang zu messen. Dies ist ebenfalls notwendig, um die Exzentrizität des Kabelmantels 13 bestimmen zu können.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird eine Mehrzahl von Kristallen 21-21 verwendet, die rund um den Umfang des ummantelten Kabels 12 und im Abstand von diesem angeordnet sind, wobei jeder der Kristalle in das Kühlmedium, beispielsweise Wasser, des Kühltroge 16 eingetaucht ist. Die Kristalle 21-21 müssen so ausgewählt werden, daß sie möglichst viel Energie auf einen schmalen Bereich konzentrieren, d. h. es ist wünschenswert, daß der Kristall einen Strichfokus aufweist, wobei der Strich quer zum Kabel 12 verläuft. Auch muß die Auswahl so erfolgen, daß der Kristall 21 sowohl für alle in einer Herstel-

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lungsumgebung erwarteten Kabelgrößen als auch für möglichst viele unterschiedliche Materialien verwendet werden kann.

Eine andere kritische Eigenschaft ist der DSmpffaktor des Kristalle 21. Wenn die Abklingdämpfung nicht schnell genug ist, ergibt sich keine sinnvolle Anzeige der Dicke des Mantels 13; d.h., die Pulsechos (echo I und Echo II der Fig. 6 (a)) verschmelzen miteinander und werden ununterecheidbar.

Es wurden Prüfuntersuchungen an verschiedenen unterschiedlichen Kristallarten durchgeführt. Ein BIeizirkonat-Kristall wurde als bevorzugen gefunden, da der ein Signal größerer Amplitude bei derselben Anregung erzeugt, als dies 10 MHz-Lithiumsulfat-Kristall tut, und mit besserer Dämpfungseigenschaft.

Die Kristalle 21-21 werden durch einen Spannungsimpuls angeregt, welcher zyklische mechanische Spannungen verursacht. Diese Spannungen erzeugen hochfrequente Druckgradienten oder Wellen im Kopplungsmedium, welches in diesem Fall das Wasser des Kflhltrogs ist. Die Wellen, die in der Intensität als gedämpfte Sinusschwingung variieren, wandern zur Oberfläche des Kabel-

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mantels 13 (in der Zeit T₁ siehe Fig. 6 a)), wo ein Teil von ihnen aufgrund der akustischen Impedanzfehlanpassung reflektiert wird. Dies bewirkt, daß ein äußeres Oberflächenecho (Echo I« siehe Fig. 6 (a)) erzeugt wird.

Ein Teil der Druckwelle wandert auch nach innen in den Kabelmantel 13, wobei eine zweite Reflektion an der inwärts gelegenen Außenfläche des Kabelmantels auftritt. Dies bestimmt das zweite oder Innenoberflächenecho (siehe Echo II, Fig. 6 (a)).

Der Ausdruck "außen", wie er in der Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen bezüglich des Verhältnisses zwischen einer Oberfläche und einem Objekt verwendet wird, ist so zu verstehen, daß die Oberfläche in Richtung zum Objekt hin orientiert ist und dem Objekt benachbart oder mit diesem in Kontakt sein kann, aber nicht sein muß.

Ee sei wiederholt, daß die Messmethode, um die es sich handelt, zur Ze !trennung (2t, siehe Fig. 6(a)) zwischen Echosignalen dienen soll. Diese Trennung steht direkt mit der Dicke "d" des Kabelmantels 13 in Verbindung. Die Dickeninformation hängt vor.

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der Gleichförmigkeit der Schallgeschwindigkeit in Polyäthylen ab. Experiemente haben gezeigt, daß diese Geschwindigkeit im wesentlichen gleichförmig ist. Somit ist die Verwendung der Gleichung 2d = vt erlaubt, mit d = Polydicke, ν ^β Schallgeschwindigkeit und t = Echotrennzeit. DieEchotrennzeit wird gemessen« ν ist bekannt (etwa 0, 051 cm pro Mikrosekunde) und d kann leicht bestimmt werden. Es können einige Ungleichmäßigkeiten in der Ausbreitungsgeschwindigkeit an der Oberfläche des Polyäthylens auftreten, das vordem Inneren des Mantels abkühlt.

Jeder der Kristalle 21-21 ist elektrisch verbunden mit einem zugeordneten Kanal aus einer Mehrzahl Känle 22-22 (siehe Tig. 3). Jeder der Kanäle 22-22 umfaßt eine Mehrzahl von Elementen zur Umwandlung des Zeitintervalls zwischen den Impulsechos, die von den verschiedenen Grenzflächen der mit dem zugeordneten Kristall 21 fluchtenden Materialien empfan« gen worden sind, zu einem Ausgangs signal, welches der Didc e des Kabelmantels 13 proportional ist.

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Zusätzlich sind andere Bauelemente vorgesehen, welche zusammen mit den vier Kanälen 22-22 einen elektrischen Schaltkreis bilden, der generell mit der Bezugsziffer 25 bezeichnet ist. Das Ausgangs signal des Schaltkreises 25 wird auf einer Konsole 26 (siehe Fig. 2) für eine Bedienungsperson als Dicken- und Fxzentrizitätsangabe angezeigt.

Tn Fig. 3 ist ein typischer von den Kanälen 22-22 zusammen mit anderen Bauelementen gezeigt, welche den vier Kanälen gemeinsam sind. Jeder der Kanäle 22-22 umfaßt den zugeordneten der Kristalle21-21 der elektrisch mit einem zugeordneten Impulsgeber-Empfänger verbunden ist, der allgemein durch die Bezugsziffer

27 gekennzeichnet ist. Der Impulsgeber-Empfänger 27 ist eine speziell aufgebaute Vorrichtung, die in jedem Zyklus anfänglich verwendet wird, um einen Impuls zum zugeordneten der Kristalle 21-21 überträgt, um den zugeordneten Kristall mit seiner natürlichen Frequenz zum Klingen zu bringen. Anschließend dient der Impulsgeber-Empfänger 27 in jedem Zyklus dazu, Impulsechos vom zu prüfenden Kabel 12 zu empfangen.

Der Impulsgeber-Empfänger 27 ist elektrisch über eine Leitung

28 mit einer Empfängerlogikschaltung verbunden, die generell

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mit 29 bezeichnet ist, welche auf Befehl von einer Impuls Wiederholungsfrequenzschaltung (PRF) 30 bewirkt, daß der Impulsgeber-Empfänger 27 den zugeordneten Wandlerkristall 21 pulst. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Impulswiederholungsfrequenz schaltung 30 über eine Leitung 31 mit der Empfängerlogikschaltung 29 verbunden. Die Empfängerlogikschaltung 29 soll die vom zu testenden Kabel 12 empfangenen Echoimpulse bewerten und vermag jene Impulse auszuscheiden, die zur Messung der Dicke des Mantels 13 nicht dienlich sind. Somit muß die Empfängerlogikschaltung 29 dazu in der Lage sein, sowohl zwischen Rauschspitzen und gültigen Signalen als auch zwischen den ersten und den zweiten Echosignalen zu unterscheiden.

Die Empfängerlogikschaltung 29 ist elektrisch mit einem generell mit 32 bezeichneten Zähler verbunden, der mehrere Dekadenzähler 33-33 umfaßt. Der Zähler 32 ist zur Messung der Breite des Ausgangsimpulses von der Empfängerlogikschaltung 29 ausgelegt. Der Zähler 32 wird von einem kommerziell erhältlichen Oszillator gepulst, der allgemein mit 34 bezeichnet ist (siehe Oszillatorausgangssignal, Fig. 6 (I)) und vermag die Impuls-

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zählung in einer Buffer- oder Speiche reinheit (nicht dargestellt) zu speichern, die vorgesehen ist, damit die vom Impulsgeber-Empfänger 27 empfangenen Impulse durch die Empfängerlogikschaltung 29 bewertet werden.

Nachfolgend wird der gespeicherte digitale Zählwert voraZähler 32 auf einen allgemein mit 36 gekennzeichneten Digital-Analog-Umwandler übertragen, welcher den digitalen Zählwert in eine analoge Spannung umwandelt. Der Digital-Analog-Wandler 36 soll eine Analogspannung erzeugen, die dem im Zähler 32 gespeicherten digitalen Zählwert entspricht. Diese Spannung ist für den zugeordneten Kanal eine Dickenangabe, nie kontinuierliche analoge Spannung wird in geeignetem Maßstab auf einem Meßgerät 37 (siehe Fig. 2) angezeigt, das diesem Kanal 22 zugeordnet ist. Die erlaubt einer Bedienungsperson, kontinuierlich die Dicke "d" des Kabelmantels an einem Umfangsteil, der diesem einen Kanal zugeordnet ist, zu überwachen.

Alternativ dazu kann das im Buffer gespeicherte Ausgang ε signal auf einen kommerziell erhältlichen Digitalcomputer allgemeiner Verwendungsart (nicht dargestellt) gegeben werden, so eine Datenanalyse und Datenrückführung durchgeführt werden kann.

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Zur Messung der Exzentrizität des Kabelmantels 13 ist ein generell mit 38 bezeichneter Exzentrizitätsmess-Schaltkreis mit dem Digital-Analog-Wandler 36 eines jeden der Kanäle 22-22 verbunden. Die F-xzentrizitätsmess-Schaltung 38 vermag die ummantelte Dicke "d" oben und unten am Kabelmantel 13 zu vergleichen, wie in Fig. 2 zu sehen ist und die Manteldicken auf der rechten und der linken Seite. Natürlich brauchen die Vergleichsmessungen nicht längs horizontaler und vertikaler Achsen vorgenommen werden, sondern lediglich an gegenüberliegenden Schnittpunkten der Achsen eines auf den Kabelmantel 13 bezogenen Koordinatensystems.

i-'ie Fxzentrizitätemess-Schaltung 38 vermag die nicke der unteren Messung von der Messung oben arr Mantel 13 zu subtrahieren, wie in Fig. 2 zu sehen ist, wobei das Resultat mit 100 multipliziert und durch den Nennwert der Manteldicke dividiert wird, um einen Prozentwert bezüglich der Nennmanteldicke zu ergeben. Eine gleiche Berechnung wird durchgeführt bezüglich der Dicken am linken und am rechten Teil des Kabelmantels 13. Jede dieser Messungen wird auf einem Cben-Unten-Wessgerät 39 und einem Links-Rechts-Messgerät 40 angezeigt, die der Fxzentrizitätsrr.ess-Schaltung 38 zugeordnet sind.

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! >ie fm puls wiederholung s frequenz schaltung 30 vermag ein Signal f ) zu einer auf die PI! F__Zeit bezogenen Zeit über die Leitung

LM auf einen Verbindungspunkt 43 für beispielsweise den ersten Kanal zu geben und von dort über eine Leitung 44 auf einen Eingang 47 einer Impulsgabevorrichtung oder eines optischen Isolators 48 (eiehe Pig. 5). Die Impulsgabevorrichtung 48 gibt einen Impuls auf den Impulsgeber-Empfänger 27, um den Impulsgeber-Empfänger so zu steuern, daß der zugeordnete Wandler 21 Druckwellen aussendet.

')er Impulsgeber-Empfänger 27 umfaßt eine Trigger-Schaltung 51 (Pig. 4), an welche der Impuls von der Impulsgeberschaltung 4V. angelegt wird, um die Abgabe eines Fochstromimpulses an eine Tteuerelektrode 53 eines ersten gesteuerten Silizium-Gleichsrichters (SCR) 54 zur Zündung des ersten SCR zu bewirken.

Per SCR 54 ist fein konmerziell erhältliches Bauelement und kann ein Z^ ei-Zut-tand 8-Halbleiterbauelement sein, das thyrationartige Betriebseigenschaften aufweist. ^;">er PCIi 54, der sich normalerweise in nicht leitendem Zustand befindet, umfaßt eine Kathode 50 und Anode 57, wobei letztere durch eine geeignete externe Vorrichtung, wie eine positive Spannung quelle 58, in Vorwärtsrichtung vorgespannt i<-t. Über >Jie .^l"teut'releklro;k· 53 kann, wenn

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fiie mit einein Vorspannungspotential geeignet mit Fnergie versorgt wird, den SCR 54 in einen leitenden Zustand versetzen.

Wie in Fig. 4 zu sehen ist, ist die Anode 57 des ersten SCR in Serienschaltung über einen Verbindungspunkt 59 und einen Verbindungspunkt 61 mit einer Kathode 62 eines zweiten SCR verbunden. Der Verbindungspunkt 61 ist mit einer Steuer*" jrtrode 64 des zweiten SCR 63 verbunden. Eine Anode 66 des SCR 63 ist über Verbindungepunkte 67 und 68 mit einer Kathode 69 eines SCRTIl verbunden. Der Verbindungspunkt 68 ist an eine Steuerelektrode 72 des SCR 71 angeschlossen. Schließlich ist eine Anode 73 des SCR Ϊ1 über Verbindungspunkte 74 und 76 mit einer Kathode 77 eines SCR 78 verbunden, wobei der Verbindungspunkt 76 an eine Steuerlektrode 79 des SCR 78 angeschlossen is L.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist eine Anode 81 des SCR 78 über einen Verbindungspunkt 82 mit Masse 83 verbunden. Den SCR's 54, 63, 71 und 78 sind Widerstände 84, 86, 87 bzw. 88 zugeordnet und parallel zu diesen geschaltet. Der Verbindungspunkt 82 ist mittels einer Leitung 89 über einen Verbindungepunkt 91, an welchem die Serienschaltung der Widerstände 84

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und »6-88 angeschlossen ist, und dann über einen Kondensator 92 ir.it einem Verbindungspunkt 93 verbunden. Der Verbindungspunkt 9 J ιεί mit einer ^T'athoc!e 94 einer i;iode 96 verbunuen, deren Anode über einen V'erbindungspunkt 98 an den zugeordneten der V.'.'jndler 21-21 angeschlossen. ^r>ie ' 'iode 96 dient dazu, Störrauschsignale niedriger Amplitude abzublocken. Wäre die Diode 96 nicht vorhanden, bestände die Möglichkeit, daß Rauscheignale niedriger Amplitude vom Zündteil der Schaltung über den Verbindungspunkt 93 auf die Leitung 98 gelangten und Echosignale vorr zugeordneten W ndler ?A verschlechterten. Abhängig von diesen niedrigpegeligen Rauschsignalen wirkt die Diode 96 entweder für positive oder für negative Auslenkungen als Leerlaufschaltung.

r-ie Abblockdiode 96 ist über den Verbindungspunkt 98 mittels einer Leitung 101 über einen Widerstand 102 auch mit einem Verb indungspunkt 103 verbunden und von da mit einem Pingang 104 eines Breitband-Videoverstärkers 106. Um zu verhindern, daß am Eingang 104 des Verstärkers 106 eine große negative Spannung erscheint, welche diesen zerstören würde, ist eine Diode 107 in eine Leitung 108 eingefügt, welche mit dem Verbindungspunkt 103 in Verbindung steht.

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Der Rauscharme Breitband-Videoverstärker 106, der kommerziell erhältlich ist, empfängt, verstärkt und überträgt dann zurück Echosignale vom Kabel 12. Oie niedrigpegeligen Stromrückkehrsignale müssen auf nähe rungs weise eins bis drei Voltpegel verstärkt werden. Der Breitband-Video-Verstärker 106 ist so ausgewählt, daß die in ihm verwendeten Halbleiterbauelemente niedrige Rauscheigenschaften haben. Somit sind die empfangenen und zur Übertragung auf die Empfängerlogikschaltung 29 verstärkten Signale stärker als die durch Rauschen verursachten Signale, und somit wird eine genaue Wahrnehmung der sinnvollen Signale ermöglicht.

Einrichtungen in der Impulsgeber-Empfängerschaltung 27 vorzusehen zur Verminderung des Rauschpegels während einer Zeitperiode, in der Echo impulse durch die Schaltung 25 zur Prüfung aufgenommen werden, ist besonders wichtig, wenn die Vorrichtung 20 zur Messung der Dicke eines inneren Mantels verwendet wird. Die vom inneren Mantel empfangenen Impulsechos sind bezüglich ihrer Amplitude niedriger als die von einem äußeren Mantel empfangenen. Dies kommt daher, daß die Polyäthylenoberfläche am inneren Mantel unregelmäßiger ist. Die leichten Erhebungen

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und Einsenkungen des inneren Mantels reduzieren den Fehlbereich des Kabels und bewirken somit eine geringere Anstiegsflanke namplitude der Echosignale. Auch verursachen die leichten Erhebungen und Einsenkungen Phasendifferenzen in Teilen der elektrischen Echosignale, die eine niedrigere Amplituden ergebende Phaeenunterschiedlichkeit hinzufügt. Obwohl die Echosignalstärke zwischen inneren und äußeren Mänteln und zwischen verschiedenen Kabelgrößen schwankt, kann ein System mit festgelegter Verstärkung für alle Arten von Polyäthylenkabel verwendet werden.

Der innere Mantel zieht sich um den Kabelkern zusammen und zeigt eine etwas unregelmäßige nach auswärts zeigende Außenfläche. Im Gegensatz dazu ifet der äußere Mantel über eine röhrenartige Metallabschirmung extrudiert, welche dazu beiträgt, daß die nach außen gerichtete Außenfläche des äußeren Mantels eher gleichförmig ist. Dies macht es nötig, auf einen niedrigeren Aufnahme Schwellenwert einzustellen, was wieder die Möglichkeit der Aufnahme von Rauschsignalen erhöht.

Die Diode 96, welche zwischen dem Impulsgeneratorteil der

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Schaltung, welche die SCR' β 54, 63, 71 und 78 umfaßt, und dem Breitband-Videoverstärker 106 des Impulsgeber-Empfängers 27 angeordnet ist, dient zur Erhöhung des Impedanzpegels während der Zeitdauer, während welcher der Empfänger 27 nach Echos "lauscht". Dies erlaubt vom Standpunkt der Wirkung des Rauschens auf die Arbeitsweise der Vorrichtung 20 einen besseren Betrieb des Video-Breitbandverstärkers.

Die Diode 96 ist in einer Leitung 89 angeordnet, die den Impulsgenerator oder Impulsformungsteil der Schaltung 27 mit dem Video-Breitbandverstärker 106 verbildet, so daß die Schaltung in einer ersten Richtung als offen erscheint. In der anderen Richtung, in Fig. 4 gesehen nach links, erlaubt die Diode 96 den Durchgang eines negativen Stroms, der den zugeordneten der Wandler 21-21 pulst.

Die Detektoranordnung ist auf die Eigenschaften der erwarteten Signale züge schnitten. Beispielsweise ist wegen des bekannten Abstande zwischen dem Wandler 21 und dem Kabel 12 zusammen mit der Ausbreitungegeschwindigkeit von Schallwellen in einem Wassermedium das Zeitintervall im allgemeinen bekannt, während-

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dessen Impulsechosignale erwartet werden können. Deshalb ist die Ultraschall-Vorrichtung 20 so ausgelegt, daß sie Impulsechosignale lediglich während dieses Zeitintervalle annimmt, das im folgenden als "Fensterbreite" bezeichnet ist.

Zwei Schalleigenschaften von Polyäthylen, die Ausbreitungsgeschwindigkeit und die akustische Impedanz, sind besonders wichtig. Beide hängen von der Polyäthylen-Temperatur ab und erfordern deshalb ausgedehnte direkte Untersuchungen.

Die Gleichung für die Geschwindigkeit der longitudinalen Schallwelle (Scherungswellen sind hier nicht wichtig) in einem Medium ist gegeben als:

i- /^m Kc + 3 '

dabei bedeuten

V- ³ longitudinalgeschwindigkeit

/m = Scherungsmodul

= Dichte
Kc = Modul der Volumenelastizität

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Die aktustische Impedanz von Polyäthylen ist wichtig, da sie die Größe des Echosignals beeinflußt. Die Gleichung für akustische Impedanz ist folgendermaßen:

ζ .

mit den oben verwendeten Symbolen. Die Stärke der Reflektion an der Grenzfläche zwischen zwei Medien nimmt zu, wenn die Unterschiede in den akustischen Impedanzen größer werden. Dieser Grad an Impedanzfehlanpassung bestimmt die Echoamplituden. Die Grenzfläche zwischen Wasser und Polyäthylen bestimmt das erste Echo, und die Grenzfläche zwischen Polyäthylen und Luft, Stahl, Aluminium oder Flüssigkeitsfüllungszusammensetzung (flooding compound) bestimmt das zweite Echo.

Experimentelle Daten zeigten, daß die akustische Impedanz für Polyäthylen für höhere Temperaturen abnimmt. Insbesondere war das erste Echo in seiner Amplitude viel kleiner als das zweite Echo, was auf der größeren akustischen Fehlanpassung an der zweiten Polyäthylenoberfläche beruht. Auch hatte das zweite Echosignal eine viel längere Dauer als das erste Echo-

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signal, niese Signaleigenschaften werden vorteilhafterweise bei der Konzipierung der "intelligenz" der Fmpfängerlogik-Echaltung 29 verwendet. Bei Messungen am inneren Mantel, bei denen die Signalamplituden aufgrund der Oberflächenunregelmäßigkeiten beträchtlich variieren würden, ist diese "intelligenz" besonders nützlich. Wenn die Echoamplitude oder Echodauer momentan unter Minimalwerte fällt, entsteht eine unkorrekte Messung nicht. Vielmehr wird die letzte vorherige gute Messung in einem Register zurückgehalten, das ein Speicher iür den Zähler 32 ist, um ein korrektes Dickenausgangs signal aufrechtzuerhalten.

Oie Empfängerlogikschaltung 29 vermag die folgenden erwarteten Signaleigenschaften zu prüfen:

(1) die Signalechos treten in einer vorausbestimmten Zeitspanne ials Feneterbreite bezeichnet) nach dem ausgesendeten Impuls auf,

(2) die anfängliche Polarität eines jeden Echos ist unbestimmt,

(3) der erste Echoimpuls weist im Vergleich zum zweiten Fcho eine kurze Zeitdauer auf <siehe i-'ig. 6 (a)),

(4) zwischen dem ersten und dem zweiten Echo exfiscltiert ein Zeitintervall von wenigstens 200 Nanosekunden,

3 Q 9 8 δ R ■' π Ί 7 1

233416?

(5) die Amplitude des zweiten ί choimpulses ist größer als das vom ersten Echo geforderte Minimum (siehe Fig. 6 (a)), und

(6) der zweite Echoimpuls hat eine Zeitdauer von wenigstens 0, 700 Mikrosekunden.

Wenn diese Eigenschaften für eine besondere Folge einander zugeordneter erster und zweiter Echoimpulse zutreffen, gibt die Fmpfängerlogikschaltung 29 einen Befehl in Form eines Leseimpulses an den Zähler 32, um den während der Zeit 2t (siehe Fig. 6 (h)) gespeicherten Zählerwert als gültige Information zu speichern.

'ier Verbindungspunkt 43 ist mit einem Eingang 111 eines monostabilen Univibrators (monostable one-shot multivibrator)

12 (siehe Fig. 5) verbunden, der einen Verzögerungsimpuls erzeugt, der über eine Leitung 113 an einen zweiten monostabilen Univibrator 114 geführt wird und an einem Ausgang 115 erscheint. Ein Ausgang 116 des Univibrators 114 ist über eine Leitung 1 über einen Verbindungspunkt 118 mit einem Eingang 119 eines Detektors oder !Comparators 120 für einen positiven Spannungsschwellenwert und mit einem Eingang 121 eines !Comparators 122 für einen negativen Spannungswert verbunden.

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Die Schwellenwertdetektoren 120 und 122 werden von einem Komparatorteil 123 der Empfängerlogikschaltung 2ö umlaßt. Wie in Fig. 5 zu sehen ist, umfaßt der Komparatorteil 123 der Schaltung 28 einen HF-Eingangsanschluß 124, dex* mit dem Video-Breitbandverstärker 106 verbunden ist. Der Eingang 124 ist auf Eingänge 126 und 127 der Schwellenwertdetektoren 120 bzw. 122 geführt.

ι »ie Tietektoren 120 und 122 haben einen negativen Ausgang, wenn ihre Schwellenwerte überschritten werden. \\ ie aus ν ig. δ zu ersehen ist, ist ein Ausgang 128 des Schwellenwertdetektors ILO auf einen Eingang 129 eines NOR-Gatters 131 mit negativer Logik geführt. Diese Nomenklatur soll so außgefaßt werden, daß, wenn entweder der Eingang 129 oder ein anderer Eingang 133 einen negativen oder niedrigen Pegel zugeführt bekommt, ein Ausgang 134 des NOR-Gattere 131 einen partiven oder hohen Pegel aufweist. Ein Ausgang 132 des Detektors 122 ist auf den anderen Eingagg 133 des NOR-Gatters 131 geführt. Der Ausgang 134 des NOR-Gatters 131 führt über Verbindungspunkte 136 und 137 auf einen Inverter 138, der die Polarität des Eingangs signals ändert, und von da über eine Leitung 139 auf ein Flip-Flop 141

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um dieses zu setzen.

Das Flip-Flop hat einen Lösch- oder Rücksetieingang 142, der mit der Impulswiederholungsfrequenzschaltung 30 verbunden ist und dessen einer Ausgang 143 über einen Verbindungspunkt 144 mit einem Eingang 146 eines als allgemein mit 147 gekennzeichneten Halteimpulsgenerators verbunden. Der Halteimpulsgenerator 147, der ein monostabiler Univibrator ißt, ist über eine Leitung 148 mit einem generell mit 149 bezeichneten Bestätigungsimpulsgenerator verbunden. Der Bestätigungsimpulsgenerator 149 ist ebenfalls ein monostabiler Univibrator.

Γϊη Ausgang 151 des Univibrators 149 ist über eine Leitung mit einer Γ ingang 153 eines positiven NAND-Gatters 154 verbunden. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, ist der Verbindungspunkt 1^6 über eine leitung 156 mit dem anderen Eingang 157 des NAND-Catters 1 54 verbunden. Sollten positive Signale gleichzeitig an die 1 ingänge 153 und 157 des NAND-Gatters 154 angelegt werden, erscheint an einem 'Vusgang 158 von diesem Gatter ein negativer oder nie Iriger Pegel.

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Der Ausgang 158 des NAND-Gatte rs 154 ist über eine Leitung 159 mit einem Setz-Fingang 161 eines Flip-Flops 162 verbunden, "ap Flip-Flop 162 wird durch ein verzögertes PRF-Signal zurückgesetzt, nies wird durch Anlegen eines Rücksetzsignale an einen Eingang 163 dep 'lip-Πόρε bewirkt, und zwar durch die hintere Kante des Verzögerungsimpulees vom Ausgang 115 dee Univibrators 112.

Ee sei weiter die Fig. 5 betrachtet. Ein Ausgang 164 des Flip-Flops 162 ist mittels einer Leitung 166 über einen Verbindungspunkt 1 ⁽>7 mit einem Eingang 16c verbunden, der als der D-J ingang eines Flip-Flops 169 bezeichnet ist. Fin Takteingang 171, als O-Eingang bezeichnet, des ^Hp- Flops 169 ist vom Ausgang 173 des Univibrators 149 über eine leitung 173 zugeführt.

.'as Mip-.'lop 1G9, welches durch ein Impuls wie de rholungsfrequenz signal (PJ i P) gelöscht wird, der an einen "ingang 170 angelegt wird, erzeugt an einem Ausgang J 74 ein .Mgnal, das über eine Leitung 176 auf einen Fingang 177 eines positiven NAN:J-Cr.tterr 17«.? übertr:v_rtn wird. Der Verbindungspunkt 137 ist rrittels einer Leitung 179 über einen Verbindungspunkt 181 mit einem zweiten ^; ingang-1'3? des NANn-C: tters 178 verbunden.

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OAD OrtIGä

Ein Ausgang 183 des NAND-Gatters 178 ist über eine Leitung 184 an einen Eingang 186 eines Flip-Flop 187 angeschlossen.

Das Flip-Flop 187 weist einen mit der Impulswiederholungsfrequenz schaltung 30 verbundenen Rücksetzeingang 188 auf, welcher jedoch bis zur hinteren Kante des durch den Univibrator Ii2 erzeugten Impulses verzögert ist. Ein Ausgang 189 des Flip-Flop 18* ist über eine Leitung 191 an einen Eingang 192 eines positiven ■) NAND-Gatterß 193 angeschlossen. Auch ist der Verbindungspunkt 144 über eine Leitung 194 mit dem anderen Eingang 196 des NAND-Gatters 193 verbunden, und das NAND-Gatter erzeugt einen negativen oder niedrigen Ausgangsimpuls, wie in Fig. 5 dargestellt ist.

Ein anderer Ausgang 197 des Flip-Flop 187 ist über eine Leitung 198 mit einem Eingang 199 eines monostabilen Univibrators 201 verbunden. Der Univibrator 201 dient als Generator eines Halteimpulses zur Prüfung der Eigenschaften des zweiten Impulsechos. Kin Ausgang 202 hiervon ist mittels einer Leitung 203 über einen Verbindungspunkt 204 und eine Leitung 206 mit einem Eingang 207 eines zweiten Echobestätigungsimpulsgenerators verbunden, der generell mit 208 bezeichnet ist. Der Generator 208 ist eben-

* geMnden ^- gaba

eingebenjfcn «τ fi

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falls ein monostabiler Univibrator.

J in Ausgang 209 des Univibrators 208 ist über eine Leitung 211 mit einem Ausgang 212 eines positiven NAND-C-attere 213 verbunden, wobei ein anderer Eingang 214 des NAN!)-Catters über eine Leitung 216 auf den Verbindungspunkt 181 zurückverbunden ist. [>as NAND-G. tter 213 vermag ein negatives Signal an einem Ausgang 217 zu erzeugen und dann auf eine Leitung 218 zu geben, um ein Flip-Flop 219 über dessen P-ingang 221 zu setzen.

■}as Flip-lop 219 ist ein im englischsprachigen Raum sogenanntes ringing flip-flop und hat einen mit der Impulswiederholungsfrequenzschaltung 3b verbundenen Rücksetzeingang 222. ' esweiteren vermag das Ilip-llop 21Θ ein Signal an einem Ausgang 223 zu erzeugen, und dann über eine Leitung 224 auf einen Fingang 226 eines positiven NAN^-Gatters 227 zu geben. Has NAND-Gatter 227 vermag auf Zuführung positiver oder hoher Signale an beiden Fingängen 226 und einem Eingang 228, der über eine Leitung 229 mit dem Verbindungspunkt 1G7 verbunden ist, ein negatives oder niedriges Signal zu erzeugen und über eine Leitung 231 auf einen Fingang 232 eines Impulsgenerators in Form eine.·: monostabilen

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Univibrators 233 zu geben, um den Univibrator zu setzen.

Vebbindungspunkt 204 ist über eine Leitung 236 mit einem Eingang 237 eines Amplitudenkomparators 238 der detektorschaltung 123 verbunden. Pin Ausgang 238 des Komparatore 238 iet über eine Leitung 241 an ein Flip-Flop 242 angeschlossen. Das Flip-Flop 242 weist auch einen mit der Impuls wie de rholungsfrequenzschaltung 30 verbundenen Pückeetzeingang 240 auf. Ein Ausgang 243 vom Flip-Flop 242 ist über eine leitung 244 an einen Eingang 246 des Univibrators 233 angeschlossen. Der Univibrator 233 weist einen anderen Eingang 247 auf, der über eine T eitung 248 auf einen Eingang 249 des Univibrators 114 zurückverbunden ist.

"•"»er Univibrator 23 3 vermag auf Pe fehl am Fnde der "Fensterbreite" einen Ijeseimpuls zu erzexigen, welcher bewirkt, daß der Zählstand in der Speichereinheit fnicht '.1 arge ε teilt) gespeichert wird.

Fs ist wichtig darauf hinzuweisen, daß oberhalb der? oberen Punktes des Kabels 12 etwa 3, B bis 7, G err V ^sser vorhanden

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sind, damit die Vorrichtung 20 richtig funktioniert. Auch ein Unterseitenteil eines jeden der Kris tall wandler 21-21 muß eingetaucht werden. Fe mag einige Schwierigkeiten machen, dieses Erfordernis bei existierenden Einrichtungen zu erfüllen.

Es kann zurückgegriffen werden auf eine zylinderförmige Vorrichtung, die über dem obersten Wandler und in unmittelbarer Anschmiegung an das Kabel 12 angeordnet ist. Dann kann ein Vakuum am Behälter vorgesehen werden, um Wasser in diesem hochzuziehen, um den unteren Teil des eingeschlossenen Kristalls einzutauchen.

Fs sei darauf hingewiesen, daß mit dem hier verwendeten Ausdruck "Messung" oder "Test" oder "Überwachung" der Vergleich einer Quantität mit einer Bezugsquantität gemeint ist. Beispielsweise prüfen die Schwellenwertdetektoren 120 und 122, ob die Echoimpulse wenigstens die Schwellenwertamplitude aufweisen. Andererseits bestimmt der Komparator 238, ob die Spitzenamplitude des zweiten Echoimpulses größer als eine vorausbestimmte Amplitude ist. Natürlich könnte die Vorrichtung 20 verfeinert werden, so daß die aktuellen Werte der Zeitdauern und der

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Amplituden bestimmt werden könnten.

In Abhängigkeit von der im Überwachungsprozeß zulässigen Irrtumsrate könnte die Vorrichtung 20 weniger aufwendig gemacht werden und würde noch in den Bereich dieser Erfindung fallen. Beispielsweise kann der Kanal 22 dazu konzipiert sein, die Schwellenwerte beider Impulse automatisch zu prüfen und die Spitzenamplitude des zweiten Echoimpulses, wobei die Prüfung irgendeines zweiten Impulses aufgezeichnet wird, nach einer vorher eingestellten Zeit zuzulassen. Ds.für ist natürlich angenommen, daß der erste Echoimpuls, der den erforderlichen Schwellenwert hat, ein gültiger Impuls ist, der echt sein kann oder nicht. Alternativ dazu kann die Vorrichtung 20 so konzipiert sein, daß bestimmt wird, ob die Schwellenwerte beider Impulse oberhalb einer vorausbestimmten Amplitude liegen, ob die Spitzenamplitude des zweiten Echoimpulses größer als ein vorausbestimmter Wert ist, und ob die ?:auer des ersten Echoimpulses geringer als ein voreingestellter Wert ist.

>ie bevorzugte, hier beschriebene Ausführungsforin zeichnet einen Zeitzählwert zwischen den Echoimpulsen auf, wenn eine

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Folge von ersten und zweiten Echoimpulsen gültig ist. Der erste Impuls ist gültig, wenn die Amplitude oberhalb eines bestimmten .Schwellenwertes ist, und die Dauer geringer als ein voreingestellter Wert ist. Der zweite Impuls ist gültig, wenn dessen Spitzenamplitude über eine voreingestellte Größe hinausgeht und die Dauer größer ist als eine voreingestellte Dauer. Eine gültige Folge eines ersten und eines zweiten Echos muß in der sogenannten Fensterbreite auftreten.

Die vorliegende Erfindung erwägt auch, daß nicht nur die aktuellen Werte der Impuls amplitude und Impulsdauer bestimmt werden können, sondern auch der Gehalt der Frequenz der Echoimpulse zum Vergleich mit jenen, die einem besonderen Material des in Prüfung befindlichen Mantels zugeordnet sind.

Die Verfeinerung des vorliegenden Systems ist erforderlich, da dessen Verwendung zur dynamischen Kabelmanteldickenmessung beabsichtigt ist, während das Kabel 12 vorwärtsbewegt wird. Denn im Gegensatz zur Messung von Rohrwanddicken müssen beim Messvorgang die seitliche Bewegung des Kabele und Deformationen im MANTEL 13 eingerechnet werden. Bei manchen bekannter, Vorrichtungen müssen manuelle Einsteilungen vorgenommen wes

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wenn die Kabe!abmessungen oder andere Parameter geändert werden. Eine Vorrichtung, welche die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwendet, stellt sich automatisch auf diese Änderungen ein. Ein Logiksystem muß von Natur aus die Fähigkeit haben, die relativ größere Anzahl von Unvollkommenheiten im Kabelmantel miteinzubeziehen, als sie auf dem Gebiet der Rohre zu erwarten sind.

Alle logischen Elemente, d. h. die NAND-Gatter und das NOR-Gatter, die bistabilen Elemente, d.h. die Flip-Flops und die monostabilen Elemente, d. h. die Univibratoren, werden in ihrer Arbeitsweise in' Form von positiver Logik beschrieben, wobei ein hoher oder positiver Spannungspegel eine binäre "l^M darstellt oder ausweist und ein niedriger oder Null-Spannungspegel ' eine ¹¹O" darstellt. Auch sind generell bei der Frzeugungsmethode die Eingänge und Ausgänge der verschiedenen Elemente in Form von hohen oder niedrigen Pegeln beschrieben. Es versteht sich, daß dies in Übereinetimmung mit der obigen Beschreibung zu interpretieren ist.

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Ein positives NAND-Gatter erzeugt ein Ausgangssignal niedrigen Pegels nur dann, wenn ein Eingangssignal hochen Pegels an allen seinen Eingängen vorhanden ist. Für irgendwelche anderen Eingangskombinationen ist das AusgangesIgnal von hohem Pegel.

Ein negatives NOR-Gatter erzeugt ein Auegangssignal hohen Pegels, wenn an irgend einem Eingang ein niedriger Pegel anliegt. Lediglich wenn kein Eingang einen niedrigen Pegel aufweist, ist das Ausgangesignal von niedrigem Pegel.

Ein Flipflop bedeutet einen bistabilen Multivibrator oder eine ähnliche Schaltung oder Vorrichtung mit zwei stabilen Zuständen. Das Flipflop kahn eine Mehrzahl Eingänge haben, um von einem Zustand zum anderen Zustand geschaltet zu werden durch Einlegen eines Eingangesignale hieran. Zusätzlich hat das Flipflop üblicherweise zwei Ausgänge, von denen lediglich einer verwendet zu werden braucht. Ein hoher Pegel oder "1"-Ausgang erzeugt einen niedrigen Ausgangsspannungepegel und ein ¹¹O"-Ausgang erzeugt einen hohen Ausgangsspannungspegel, wenn das Flipflop sich in einen ersten HUcksetz- oder Löschzustand befindet. Die Ausgangsepannungspegel sind umgekehrt, wenn das Flipflop auf einen zweiten Zustand gesetzt ist.

Ein Multivibrator ist ein monostabiler Miitivlbrator oder eine

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ähnliche Schaltung oder Vorrichtung, welche bei Zuführung einer "1" auf den Eingang, der Eingang geht von "0" zu "1" oder von niedrig zu hoch, einen einzigen Auegangeimpuls vom "1"-Pegel mit einer ausgewählten Dauer erzeugt. Ein Verzögerungs-Multivibrator 1st ein Multivibrator derart, daß eine vorauebestimmte Verzögerungedauer nach Zuführung einer "1" an dessen Eingang ein Ausgangeimpuls des "1"-Pegels von auegewählter Dauer erzeugt wird.

Ein Inverter ist eine Vorrichtung, welche ein "O"-Ausgangesignal erzeugt, wenn eine "I¹¹ an dessen Eingang gelegt wird, und welche umgekehrt ein "lⁿ-Ausgangsslgnal erzeugt, wenn an deren Eingang eine "0" angelegt wird.

Es eei bemerkt, daß die Zuführung dee PRF-Signals auf die Rückstell- oder Löscheingänge irgendeines üblichen Flipflope das Flipflop rückeetzt. Das Rücksetzen der Flipflope bewirkt, daß deren Auegangeanechltteee, welohe vorher eben hohen Pegel aufwiesen, daraufhin einen niedrigen Pegel aufweisen. Das Rücksetzen bringt vorher auf niedrigem Pegel befindliche Eingänge dazu, auf hoch überzugehen.

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Arbeitsweise

Bei der Beschreibung des Arbeitsverfahrens der erfindungsgemäßen Ultraschallmeßvorrichtung 20 sei auf die Fig. 4 und 5 Bezug genommen. Die Impulswiederholungsfrequenzschaltung SO gibt einen Impuls über die Leitung 41 auf den Verbindungepunkt 43 und dann über die Leitung 44 auf die Impulsgebervorrichtung 48. Darauf gibt der optische Isolator 48 einen Trigger-Impuls auf die Triggerschaltung 51.

Die Triggerschaltung 51 gibt ein positives Potential auf die Steuerelektrode 53, um das Zünden des ersten SCR 54 zu bewirken, welcher ein überreichliches Anaden-zu-Kathoden-Potential erbringt, um den zweiten SCR 63 zu zünden. In gleicher Weise werden die SCR* s 71 und 78 gezündet.

Die vier SCRs 54, 63, 71 und 78 vermögen dem angelegten Potential zu widerstehen, wenn dieses gleichmäßig durch die Widerstände 84 und 86-88 aufgeteilt ist. Wenn jedoch der erste SCR 54 leitend wird, können die restlichen drei dem angelegten Potential nicht widerstehen und brechen durch wie oben beschrieben.

Dieses successive Zünden der vier serienmäßig verbundenen

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SCRs 54, 63, 71 und 78 bewirkt eine Entladung des Kondensators 92, so daß ein Spannungsimpuls an den angeordneten Wandler angelegt wird. Der an den Wandler 21 angelegte Impuls ist ein negativer Impuls mit einer Größe von 200-250 V und einer Dauer von etwa 60 Nanosekunden, und er wird über die Diode 96 mittels der Leitung 98 an Masse geführt. Die Zuführung dieses Impulses zum Wandler 91 bringt den Wandler zur Erzeugung von Druckwellen, welche auf die Abschnitte des fluchtenden ummatatelden Kabels 12 wirkt.

Einen Augenblick nach dem die SCHs 54, 63, 71 und 78 zünden, ist das Potential am Verbixiungspunkt 91 niedrig, praktisch null, während am Verbindungspunkt 93 etwa 200-250 V vorhanden sind. Dies bewirkt eine Entladung des Kondensators 92. Der Kondensator 92 ist so gewählt, daß er sich nicht augenblicklich entlädt. Vielmehr entlädt sich der Kondensator 92 über eine Zeitdauer von der Diode 107 über den Verbindungspunkt 98 und die Diode 96. Auch entlädt sich der Kondensator über die SCRs, bis über dem Kondensator praktisch Nullpotential Hegt.

Darauf wird von der Quelle 109 Strom geliefert, um den Kondensator 92 auf seinen Originalzustand aufzuladen. Strom in

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den SCRs wird vom SCR 78 in Richtung zum SCR 54 zugeführt. Zudem fällt der Strom von einem Spitzenwert von einigen Ampere zu dem Pegel ab, bei welchem die SCRs nichtleitend werden. Es sei bemerkt, daß dies nach dem Passieren dee Triggerimpulses und vor dem Auftreten des nächstfolgenden Triggerimpulses geschieht.

Arbeltswelse der Empfängerlogikschaltung

Die Empfängerlogikschaltung 29 (Fig. 5) 1st so aufgebaut, dafi sie einen positiven Impuls ergibt, wenn die durch den Impulsgeber-Empfänger 27 empfangenen Echoimpulses innerhalb eines vorbestimmten Amplitudenbereichs liegen. Die Empfängerlogikschaltung 29 umfaßt Logikschaltanordnungen um Außen- und Innenbandbestimmungen für die Echoimpulse zu machen. Ist die Amplitude durch den Impulsgeber-Empfänger 27 empfangenen Echoimpulse über einer vorausbestimmten Amplitude, registriert die Schaltung einen negativen oder Außenbandlmpuls.

Bei einem vom Impulsgeber-Empfänger 27 empfangenen gültigen Satz von Echoimpulsen liegen diese eine Zeit 2t auseinander, wie in Fig. 6 gezeigt ist, wobei der erste Echoimpuls mit I bezeichnet ist und etwa 40-120 Mikrosekunden nach Beginn des Zyklus auftritt. Der erste Echoimpuls entsteht,

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wenn der durch den zugeordneten Klingwandlerkristall 21 ausgesendete Impuls auf die nach außen zeigende Oberfläche des Mantels 13 trifft. Der zweite Echoimpuls, mit Π bezeichnet, entsteht, wenn der nichtreflektierte Teil des vom Wandlerkristall ausgesendeten Impulses die nach Innen zeigende Oberfläche des Mantels 13 streift.

Die Amplitude des Echoimpulses 1 ist eine Funktion der akustischen Impedanzfehlanpassung zwischen dem heißen Polyäthylenmantekund dem Wasser im Kühltrog 14. Die Amplitude des Echo Impulses Π ist eine Funktion der akustischen Impedanzfehlanpassung zwischen dem heißen Polyäthylenmantel und dem Kern IL. Darüber hinaus ist der erste Echo Impuls bezüglich Amplitude und Dauer geringer als der zweite Echoimpuls.

Während der 'Tensterbreite" (von etwa 9Or 120 Mflcroeekunden Dauer, siehe Flg. 6» wird ein Halteimpuls (siehe Fig. 6d) auf Empfang eines ersten Echos von der Empfängerlogikschaltung 29 erzeugt. Ein Gültigimpuls (siehe Fig. 6e) beginnt unmittelbar nach dem Ende des ersten Halteimpulses. Es ist wünschenswert, daß der erste Gültigimpuls nach dem Amplitudenabfall des ersten Eohoimpulses auftritt. Wenn die Empfängerloglksohaltung 29 einen positiven Ausgang 158 zeigt, ist bekannt, daß

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ein gültiger erster Impuls aufgetreten ist. Danach wird zu Beginn des zweiten Echoimpulses ein zweiter Halteimpuls erzeugt und ein zweiter GUltigimpuls, der mit dem Ende des zweiten Halteimpulses beginnt. Im Gegensatz zum ersten Gültigimpuls sollte der zweite GUltigimpuls während des Abfalle des zweiten Echoimpulses auftreten. Demzufolge sollte der dem zweiten Gültigimpuls zugeordnete Schaltungeteil einen negativen Ausgang 217 geben, der anzeigt, daß der zweite Echoimpuls außer» halb der vorbestimmten Grenzen des Schwellenwertbandes ist.

Es sei bemerkt, daß die Empfängerlogikschaltung, wenn sie ein negatives Ausgangesignal von einem erscheinenden ersten Echo empfängt, kein zweites Echo erwartet und somit keinen Leseimpuls für den ersten Zyklus erzeugt.

Der Gülttgimpuls vermeidet auch die falsche Aufnahme von Rauschsignalen, welche auf Luftblasen im Wassermedium des Kühltrogs 16 beruhen können. Wenn ein Rauschsignal dem ersten Echoimpuls vorauseilt, nimmt die Schaltung das Rauschslgnal als ein erstes Echo auf und wartet darauf, da· wirkliche erste Echo als ein Erscheinen dee zweites Echo zu bestätigen. Sollte die· passieren, wird die Empflngerlogikschaltung 29, welohe die erwartete Positiv-Negmttv-Folf· nioht empfingt, keine

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Erfceugung des Lesetmpulses verursachen.

Zusätzlich steuert die Impulswiederholungsfroquenzsohaltung den Betrieb der Kanäle 22-22 und deren Zusammenwirken. Um dies zu bewirken, erzeugt die Impulswiederholungsfrequensschaltung 30 vier Impulswlederholungsfrequenzslgnale, für Jeden der Kanäle 22-22 eine, welche jeweils eine Zeltdauer von einer Millisekunde haben. Die vier Impulse werden um etwa 250 MikroSekunden versetzt (siehe Fig. 6j), was die Versetzung der Arbeitsfolge der 4 Kanäle bewirkt. Auf diese Weise, und beginnend mit dem oberen Kanal 22 und dann fortschreitend zum unteren, dann zum linken und rechten Kanal, tritt die gesamte bedeutsame Aktivität Im Obcrseltenkanal Innerhalb der ersten 250 Mlkrosekubden auf, vor der Erzeugung des dem Unterseitenkanal zugeordneten verschobenen Impulses.

Die MlF-Schaltung 30 konditioniert die Schaltung 2Θ für jeden Zyklus. Ein als negativer Impuls defin ierter Impuls von der PRF-Schaltung wird auf die hochpegollgen oder "!'»-Eingänge 142, 170, 222 und 240 der Fllpflops 141, 169, 219 bzw. 242 gegeben, um deren Ausgänge auf einen niedrigen oder "0"-Pegel zu senken. Die Zuführung des PRF-Impulses wird als Beginn eines Testzyklus betrachtet. Die PBF-Schaltung 30 steuert auch

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die Schaltung 29, um Echolmpulse des zugeordneten Wandlers lediglich während der vorbestimmten Zeitspanne aufzunehmen, die als Fensterbreite (siehe Fig. 6b) bezeichnet ist. Der Impuls von der PRF-Sehaltung SO wird auf den Eingang ItI des Multivibrators oder Univibrators 112 gegeben.

Der Multivibrator 112 bewirkt eine Fensterverzögerung (siehe FIg. 6 b) von vorausbestimmter Dauer, und dieser Impuls wird auf den Rückstelleingang 163 des Flipflop 162 gegeben, um zu bewirken, daß dessen "(»"-Ausgang 164 einen hohen Pegel aufweist. Außerdem wird der Verzögerungsimpuls auf einen Rttekstelleingang 188 des Flipflop 187 gegeben, um zu bewirken, daß der hochpegelige Ausgang 197 einen niedrigen Pegel, und der niedrigpegelige Ausgang 189 einen hohen Pegel annimmt,

Die hintere Kante des über die Leitung 118 zugefUhrten Verzögerungsimpulsee bringt den Univibrator 114 zur Erzeugung eines fensterbreiten Impulses (siehe Fig. 6). Die sogenannte "Fensters· breite" des Fensterimpulses ist die Zeltdauer, in welches der Kanal 22 gültige Impulsechoe von Jenen, die durch die Wandler 21-21 zum Kabel 12 ausgesendet worden sind, empfängt und somit Streuimpulse verhindert. Das Ende des Fensterimpulses wird als Ende eines Testzyklus betrachtet. Zu dieser Zeit ent-

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scheidet die Empflfagerlogiksohaltung 29, ob ein Impuls erzeugt wird oder nicht für eine weitere Steuerung der Verarbeitung von Messungen, die dem Empfang von Echoimpulsen zugeordnet sind.

Der Fensterimpuls wird vom Ausgang 11 β übertragen und dem Verbindungspunkt 118 zugeführt, um die Detektoren 120 und 722 freizugeben.

Die Detektorschaltung 123 umfaßt Vorrichtungen zum Wahrnehmen eines positiven oder eines negativen Echoimpulses, der durch den Verstärker 106 auf den Eingangsanschluß 124 gegeben worden ist. Es sei aus Fig. 5 ersehen,daß das Paar Amplitudenschwellenwertdetektoren 120 und 122 lediglich dann freigegeben ist, wenn das Fenstersignal am Verbindungpunkt 118 erscheint.

Dor Amplitudenschwcllenwertdetektor 120 vermag ein negatives Bßstätigungssignal auf den Eingang 129 des NOR-Gatters 131 auf das Vorliegen eines gültigen positiven Echoimpulses am Eingangsanschluß 124 der Schwellenwertdetektor schaltung 123 zu geben. Andererseits vermag der Amplitudenschwellenwertdetektor 122 ebenfalls ein negatives Bestätigungssignal an einen Eingang 133 des NOR-Gatters 131 auf einen gültigen negativen

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Echoimpuls hin zu geben.

Die Schwellenwertdetektorschaltung 123 ist so konzipiert, daß sie an das NOR-Gatter 131 lediglich dann ο in Signal gibt, wenn der erste Echoimpuls wenigstens eine vorausbestimmte Schwellenwertamplitude hat. Ein Echoimpuls mit einer vorausbestlmmton minimalen Amplitude wird als Außenband bezeichnet und bringt einen der Amplitudendetektoren 120 oder 122 zur Erzeugung eines negativen Signals. Wenn die Amplitude nicht wenigstens die vorausbestimmte Schwellenwertamplitude aufweist, wird sie als Innenband bezeichnet und das negative Signal erscheint nicht.

Wenn der Polyäthylenmantel 13 abkühlt, nimmt die Amplitude eines Echoimpulses vom Mantel zu. Die vorliegende Anlage 1st zur Dicken- und Exzentrizitätsmessung möglichst nahe am Extruder ausgelegt. Somit ist hier die Messung am heißen Polyäthylenmantelmaterial. Die Detektoren 120 und 122 sind dazu ausgewählt und eingestellt, Impulse aufzunehmen, die lediglich von einer vorausbestimmten Minimalamplitude sind, welche der entspricht, die an der nach auf en zeigend* Oberfläche des Polyäthylenmantels 13 erwartet wird.

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Anschließend prüft die Empfängerlogikschaltung 29 den ersten Echoimpuls, um iu bestimmen, ob der erste Echoimpuls nloht größer als eine vorauebeetlmmte Zeitdauer ist. Untersuchungen haben gezeigt, daß der erste von der Grenzfläche des Wasser· und der nach außen gerichteten Oberfläche des Polyäthylene zu erwartende Impuls von sehr kurzer Dauer ist, beispielsweise im Bereich einer halben MQcrosekunde. Demgegenüber ist der zweite Echoimpuls von der Grenzfläche zwischen der nach innen zeigenden Oberfläche des Polyäthylens und dem Kern oder der Schirmschicht von einer Dauer im Bereich von 1 bis 2 Hlkroeekunden. Dies beruht darauf, daß Polyäthylen dazu neigt, Hochfrequenzenergie auszuflltern und auf der größeren Reflexion an der zweiten Grenzfläche. Folglich müssen irgendwelche als gültig anzusehenden Signale Kriterien erfüllen, die bezüglich Zeitdauer und Methode aufgestellt sind.

Sollte die Amplitude des ersten Echoimpulses einen vorausbeetimmten Wert überschreiten, gibt der Schwellenwertdetektor 120 oder 122 ein Signal auf den Eingangeanschluß 129 bzw. 133 des NOR-Gatters 131. Dies wiederum bringt das NOR-Gatter 131 dazu, ein positives Signal oder ein Signal hohen Spannungspegels auf den Verbindungspunkt 136 und im Inverter 138 zu geben. Der Inverter 138 gibt dann ein negatives Signal über die Leitung 139 auf das Flipflop 141. Dies setzt den Ausgang 143 des Flipflop 141 auf einen hohen Spannungspegel, um einen hohen Pegel am Verbtadunprspunkt 144 erscheinen zu lassen.

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Das Flipflop kann nur gelöscht werden durch Anlegen des PRF-Slgnals am Beginn de· folgenden Meßzyklus.

Der hohe Spannungepegel am Verbindungepunkt 144 wird als richtige· Eingangssignal auf den Eingang 196 des NAND-Gatter· 193 gegeben. Wie In Fig. 6 zu sehen ist, setzt der an den Eingang 188 des Flipflop 187 angelegte Verzögerunge-FRF-Impuls den Ausgang 189 auf einen hohen Pegel und bewirkt somit das Erscheinen eines positiv richtigen Signals am Eingang 192 des NAND-attere 193. Dies führt dazu, daß das NAND-Gatter 193 einen negativen Ausgangsimpuls erzeugt, welcher den Beginn des Meßzyklus signalisiert und den Zähler 32 mit der Zählung beginnen läßt.

Der Grund für das Anisgen eine Verzögerungs-PRF -Impulses an den Eingang 188 verdient ein Wort der Erklärung. Sollte amä Ausgang 44« des Flipflop 14» ein hoher Pegel sein und ein PRF- *■

Impuls an die Eingänge 142 des FUpflop 141 und 188 des Flipflop des FUpflop 187 gelegt werden, kann das FUpflop 187 schneller ansprechen als das FUpflop 141, wobei positive richtige Signale an beiden Eingängen 196 und 192 des NAND-Gatters 193 erscheinen. Dies wurde einen negativen Impuls kurzer Ausgangedauer am NAND-Gatter 19S sur Folge haben. Wenn jedoch das FUpflop

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141 zurückgesetzt ist, nimmt der Ausgang 143 einen niedrigen Pegel an, welcher am Ausgang 196 einen niedrigen Pegel bewirken wurde, wodurch der Ausgangeimpuls des NAND-Gatters 183 und somit die Oszillatorimpulszählung unterbrochen würde.

Um dies zu vermeiden, wird ein Verzögerungs-PRF-Impuls auf den Eingang 188 des Flipflop 187 gegeben. Dies verzögert die Rückstellung des Ausgangs 189 auf einen hohen Pegel, um einen hohen Pegel an den Eingang 192 des NAND-Gatters 193 zu legen bis nach der Rückstellung des Ausgangs 143 des Flipflop 141 und zu dessen wesentlichem Stellen duroh wenigsten einen teilweise gültigen Sohwellenwertimpuls I.

Das Erscheinen eines hohen Pegels am Verbindungepunkt 144 zeigt wenigstens teilweise gültiges Echo. Es wird eine Prüfung begonnen, um diese Annahme auf Richtigkeit zu prüfen, und zwar duroh die Bestimmung, daß dessen Dauer etwa 500 Nanoeekunden beträgt, und daß danach ein Zeitintervall oder eine Zeitlücke auftritt, wenn kein Signal vorhanden ist. Zu diesem Zweck bewirkt der hohe Pegel am Verbindungspunkt 144, daß auch ein hoher Pegel an den Eingang 146 des ersten Halte impuls-Multivlbrators 147 gegeben wird. Das Signal am Verbindungepunkt 144 gibt das Vorhandensein eines gültigen Echoimpulses insofern

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an, als die Amplitude betroffen 1st als durch einen dor Schwellenwertdetektoren 120 oder 122 bestimmt.

Das Anlegen eines Signals an den Verbtndungspunkt 144 läßt den Haltemultlvlbrator 147 einen Zeltverzögerunge- oder Halteimpule (s. Flg. 6d) erzeugen, um zu bestimmen, ob der erste Impuls von gültiger Zeltdauer, beispielsweise 1/2 MIkro-Sekunde, ist, um als gültiger erster Echoimpuls zu gelten. Der Haltelmpuls-Multivtbrator 147 vermag einen Halteimpuls vorausbestimmter Zeitlänge zu erzeugen, der in dieser Situation etwa 1/2 Mikrosekunde ist. Nach der 1/2 MikrosekunMe bewirkt die Hinterkante des Haltelmpulses, daß der Gültlgimpulsmultivtbrator 149 einen Impuls (s. Flg. 6e) von etwa 500 Nanosekunden erzeugt.

Während dieser Zeit bewirkt der Impuls, daß am Eh gang 153 des NAND-Gatters 154 ein hoher Pegel erscheint, um das NAND-Gatter freizumachen. Sollte der Echoimpuls eine den Halteimpule übersteigende Dauer haben, wird über die Leitung

156 vom Verbindungspunkt 136 ein hoher Pegel an den Eingang

157 des NAND-Gatters. 154 angelegt. Dies bewirkt eine Bestätigung beider positiver Riohtigeingangseignale des NAND-Gatters und bewirkt einen niedrigen Pegel an dessen Ausgang 158.

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let der Echoimpule noch vorhanden, was andeuten würde, daß ein gültiger Echoimpule I aufgrund übermäßiger Zeltdauer nicht empfangen worden 1st, wtid die Messung des Signale aufgegeben; wenn nicht, wird das Signal gemerkt oder behalten.

Der Ausgang 164 des Fllpflop 162 wird durch den verzögerten PRF-Impuls, wenn dieser an den Eingang 163 angelegt wird, zurückgesetzt oder gelöscht. Wenn das NAND-Gatter so betrieben wird, daß es einen niedrigen Pegel am Ausgang 158 aufweist, der auf einen Echoimpuls hinweist, der langer als 500 Nanosekunden ist, wird das Flipflop 162 gesetzt, um einen niedrigen Pegel an dessen Ausgang 164 zu bewirken. Der niedrige Pegel am Ausgang 164 erscheint am Verbindungspunkt 167 und am sogenannten "D"-E ingang 168 des Flipflop 169.

Ist der "D"-E ingang des Fllpflop 169 von niedrigem Pegel, wenn der Takt- oder "C-Elngang 171 der positiven Hinterkante des durch den Multivibrator 149 erzeugten Gültigimpulses auftritt, erscheint der Ausgang 174 als niedrig. Dies entspricht einer Nlchtlückensituatlon - der erste Echolmpels 1st ungültig. Wenn der Ausgang 174 als niedrig erscheint, wird das NAND-Gatter 178 nicht betätigt und der Ausgang 174 bleibt niedrig. Der nächste PRF-Impuls sucht das Flipflop 169 zurückzusetzen.

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Da Jedoch der Ausgang 174 schon niedrig ist, bleibt der Auegang niedrig.

Wenn anderereelte der Eohoimpuls nach dem Haltelmpule erscheint (was einen gültigen ersten Echoimpuls anzeigt), erscheint am Eingang 167 des NAND-Gatter β 154 kein hoher Pegel. Das NAND-Öatter 154 wird nicht betätigt und setzt das Flipflop 162 nicht, und der hohe Pegel am Ausgang 164 erscheint am "V-Eingang 168 des Flipflop 169. Da "D** hooh ist, wenn der Takt "C" am Eingang 171 auftritt, Hegt der Ausgang 174, hoch was einen hohen Pegel am Eingang 177 des Gattere 178 bewirkt, um das Gatter freizugeben. Dor Ausgang 174 bleibt hoch bis zum nächsten Arbeitszyklus, wenn der PHF-Impuls da· Fllpflop 169 zurücksetzt und bewirkt, daß der Ausgang einen niedrigen Pegel aufweist.

Sollte ain Ausgang 177 des Gatters 178 ein hoher Pegel auftreten, 1st der erste Eohoimpule bezüglich Zeit und Dauer ale gültig bestätigt. Dies erlaubt der Schaltung 2Θ einen zweiten Echoimptls zu erwarten.

Der Am Verblndungepunkt 167 erscheinende hohe Pegel bewirkt einen hohen Pegel am Eingang 228 dos Nand-Gatters 227,

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C7

um das Gatter freizugeben. Die Freigabe des NAND-Gatters ist derart, daß das NAND-Gatter, wenn der zweite empfangene Impuls als gültig bestätigt ist, die Erzeugung eines Leseimpulsea ermöglicht, um zu bewirten, daß der Zählwert im Zähler 32 gespeichert wird.

Wenn der zweite Echoimpuls vom Eingang 124 der Schaltung 29 empfangen, ist, funktioniert einer der Schwellenwertdetektoren 120 oder 122 nach oben beschriebener Art um zu bewirken, daß das NAND-Gatter einen hohen Pegel an dessen Ausgang 134 erzeugt. Dies hat zur Folge, daß ein hoher Pegel mittels der Leitung 139 und über den Verbindungspunkt 181 auf den Eingang 182 des schon freigegebenen NAND-Gatters 178 gegeben wird, um das NAND-Gatter zu betätigen.

Die Betätigung des NAND-Gatter« 178 - was zum Teil auf dem Empfang des zweiten Echoimpulses beruht - bewirkt, dal? ein niedriger Pegel am Ausgang 183, am Eingang 186 des Flipflop erscheint, um das Flipflop zu setzen. Dies setzt die Empfängerlogikschaltung 29 in die Lage, den zweiten Echoimpuls zu erwarten. Dies zeigt auch das Ende des äänlzyklus an (s.Fig. 6). Das Setzen des Flipflop 187 hat zur Folge, daß ein njedriger Pegel am Ausgang 189 und folglich ein negatives Signal am Eingang 192

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2334187

dos NAND-Catters 193 erscheint, um das Gatter zu sperren und die Erzeugung eines niedrigen Pegels an den Ausgang zu unterbrechen. Dies bewirkt eine Unterbrechung der Zählung des Oszillatorausgangssignals durch den Zähler 32 (s.Fig. 6)h).

Der Best des Zyklus dient zur Bestimmung der Gültigkeit dee zweiten Echos, was zur Folge hätte, daß der Zählwert in den Pufferspeicher (nicht gezeigt) Übertragen wird.

Für den zweiten Echoimpuls wird ein Gültigbostätigunfsprozeß verwandet, der dem für die Gültigbestätigung des ersten Echoimpulses gleich 1st. Es sei daran erinnert, daP der zweite Echoimpuls einer Dauer in der Größenordnung von 1/2 bis 2 MUcrosekunden aufweist. Demzufolge ist der Teil der Empfängerlogikschaltung 29, welcher den zweiten Impuls prüft, mit einer eingebauten Verzögerung von 1 Mlkrosekunde versehen. Erst dann wird der Impuls geprüft, und wenn er noch die Schwellenwertamplitude aufweist, wird der Impuls behalten oder gespeichert.

Das Setzen des Flipflop 187 bewirkt, daE der niedrige Pegel am Ausgang 197 zum hohen Pegel geht und auf die Leitung 198 gegeben wird. Die Anstiegskante des Impulses vom Flipflop

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187 hat zur Folge, daß der zweite Halteimpulsgenerator 201 einen Impuls mit einer Dauer von etwa 1,0 Mikrosekunden erzeugt.

Wenn der Halteverzögerungs impuls durch den Multivibrator 201 erzeugt 1st, wird ein Signal von Verbindungspunkt 204 über die Leitung 236 auf einen Eingang 237 des Schwellenwertdetektors 238 gegeben, um diesen Detektor freizugeben. Die positive Amplitude des zweiten Impulses wird durch den Schwellenwertdetektor 238 geprüft, um zu bestimmen, ob die Amplitude de· zweiten Echos «men voreingestellten Wert Überschreitet, der viel größer ist als derjenige des ursprünglichen Schwellenwertes. Der in Fig. 5 dargestellte Schwellenwertdetektor 286 prüft lediglich positive Signale; es Hegt Jedoch im Bereich dieser Erfindung, einen anderen Sohwellenwertdetektor in die Schaltung 123 einzubeziehen zum Testen des Signals auf nega tive Auelenkungen.

FUr den Fall, daß die maximale Amplitude des Schwellenwertes Überschritten wird, gibt der Detektor 238 einen niedrigen Pegel über die Leitung 241 auf einen Eingang des Flipilop 242, um das Flipflop zu setzen und zu bewirken, daf: ein hoher Pegel an iessen Ausgang 243 erscheint. Der hoho Pegel an Ausgang

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243 wird auf die Leitung 244 gegeben, um das Signal auf den Eingang 246 des Multivibrators 233 zu führen, um den Multivibrator freizugeben.

Die Hinterkante des vom Multivibrator 201 erzeugten Impulses erscheint am Multivibrator 208 und hat zur Folge, daß der zweite ImnulsgUltigkeltsmultlvIbrator 208 einen Gtiltigkeitslmpuls (siehe F ig. 6g) von etwa 5OC Nanosekunden erzeugt. Der zweite Gültlgkeltsimpulsmultivibrator 208 bewirkt, daß ein hoher Pegel von Ausgang 209 über einen Weg 21? übertragen und auf den Eingang 212 des NAND-Gatters 213 geführt wird.

Wie in Fig. 5 zu sehen ist, wird auch, wenn entweder der positive oder negative Schwellenwert während der Dauer des Gültlgbnpuleee Überschritten wird, ein Signal vom Verbindungspunkt 137 über die Leitung 139 auf den Verbindungspunkt 181 und dann über die Leitung 216 gegeben und als hoher Pegel auf den Eingang 214 des KAND-Gatters 213 geführt. Die SchwellenwertprUfung des zweiten Echoimpulses ist notwendig, um zu bestimmen, ob tatsächlich ein Ausschlag vorhanden 1st.

Sollten von einem dor Schwellenwertdetektoren 1 ?C oder 122 hohe Pegel auf den Einp-nnp; 214 gegeben werden, vas anznipi, dal? der

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zweite Echoimpuls vorhanden ist, und vom Multivibrator 208 auf den Eingang 212, erscheint ein niedriger Pegel am Ausgang 217, um das Flipflop 219 zu setzen. Das Setzen des Flipflop 219 hat zur Folge, daß Über die Leistung 224 am Eingang 226 des NAND-Gttters 227, welches vorher freigegeben worden ist, erscheint.

Das NAND-Gatter 227 wird betätigt und gibt dann einen niedrigen Pegel über die Leitung 231 auf den monostabilen Multivibrator welcher dazu dient, den Leseünpuls zu erzeugen, und welcher vorher durch die Amplitudengiiltigkeitsbestätigung freigegeben worden ist.

Die Erzeugung eines niedrigpegeligen Impulses durch das NAND-Gatter 227 und die Zuführung auf den Multivibrator 233 (s.Fig. 5) zeigt an, daß der erste Impuls eine geringere Dauer als eine Mikrosekunde hatte, daß eine richtige Lücke zum zweiten Echoimpuls vorhanden war, und daß der zweite Eohoimpuls eine Dauer von 1/2 bis 2 Mikrosekunden hatte.

Ist der Fensterimpuls vorbei, wird eine Entscheidung gefällt, ob der Leseimpuls erzeugt wird oder nicht. Dieses Vorbeieein des Fensterimpulses wird durch ein Signal angezeigt, das vom

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monostabilen Multivibrator oder Univibrator 114 über die Leitung 248 an den Eingang 247 des Multivibrators 283 gegeben wird. Dem Multivibrator 233, der vorher durch einen Eingang 246 vom Multivibrator 242 freigegeben worden war, wird nun ein Eingangssignal vom NAND-Gatter 227 zugeführt. Der Multivibrator 233 ist nun betätigt, um den Zähler 32 zu instruieren, die Impulsbreite vom NAND-Gatter 193 auf Empfang der Hinterkante des Fensterimpulses am Eingang 247 zu speichern.

Der Oszillator 34 erueugt Impulse, welche durch den Zähler 32 gezählt werden, wobei am Anfangspunkt des ersten Haltelmpulses begonnen und am Anfangspunkt des zweiten Echoimpulses geendet wird, und wobei die Differenz zwischen diesen ein Maß für das Zeitintervall zwischen den Echoimpulsen ist. Der Zähler 32 umfaßt drei Dekadenzähler, Hunderter, Zehner und Einer, mit einem 4-Bit-Speicher, der jedem der Dekadenzähler zugeordnet ist. Wenn im Hinblick auf die Echoimpulse I und Π richtige Impulse in einer Positiv-Negativ-Folge erzeugt worden sind, dann wird ein Lese-Impuls am Ende "Fensterbreite" des Fenster Impulses erzeugt. Dies hat zur Folge, daß der im Speicher des Zählers 32 gespeicherte Zählwert vom Zählteil des Zählers in den Speicherten des Zähler· übertragen wird. Darauf wird der Zählwert vom

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Speieher auf den Dlgttal-Analog-Wandler 36 gegeben, um den Dlgital-Analog-Konverter anzuweisen, eine kontinuierliche Ausgangespannung zu erzeugen, welche die Manteldicke angibt.

Es sei bemerkt, daß der im Puff er speicher gespeicherte vorherige Zählwert nicht abgeändert wird, bis der nächstfolgende GUltigkeitsleseimpuls erzeugt let, um den zugeordneten Zahlwert in den Pufferspeicher zu übertragen. Die Schaltung 25 ist so konzipiert, daß ein vorheriger Zählwert im Pufferspeicher gehalten wird, bis der nächste gültige Zählwert empfangen 1st, und daß er nicht ausscheidet, wenn ein ungültiger Zählwert gemacht worden ist.

Zusätzlich umfaßt der Digltal-Analog-Wandler ein Licht, das zwischen aufeinanderfolgenden Leseimpulsen für etwa 800 Mlkroeekunden betrieben wird. Vier dieser Lichter sind der Vorrichtung 20 zugeordnet. Wenn akzeptable Messungen gemacht werden, befinden sich die Lichter etwa 80 bis 90 % der Zeit im Ein-Zustand. Andererseits, wenn das Signal verlorengegangen ist, ist überhaupt kein Licht vorhanden, was ein Anzeichen dafür sein kann, daß ein Kristall 21 aus seiner richtigen Position ist oder ein ein Kanal defekt ist. Das Licht für einen jeden der Kanäle 22-22 wird als Warnlicht für die Bedienungs-

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person verwendet, wenn das System ausfallen sollte, und auch während der Wiederherstellung der Vorrichtung. Das Licht 1st andauernd an, wenn ein kontinuierlicher Strom von Leseimpulsen erzeugt wird. Ein 80%-Einechaltdauereignal würde dae Licht unter einer solchen Bedingung betreiben. Wenn ein Kabel durch das Beobachtungsfeld des Kristalle schwingt, neigt das Licht zum Flackern, während keine Anregung vorhanden ist, wenn der Kristall das Kabel nicht "sehen" kann.

Die Vorrichtung 20 hat bestimmte Merkmale, die auf die Dicke des zu testenden Mantels 13 zurückzuführen sind. Generell bereiten Ummantelungen 13 mit einer Dicke von wenigstens 0, fmm kein Problem. Wenn die Manteldicke jedoch darunter liegt, können Probleme auftauchen. Die Empfängerlogikachaltung ist bezüglich des Teils der ersten Haltelmpulserzeugung und der GUltigbestättgung so ausgelegt, daß 0,5 mm pro Mikrosekunde möglich sind.

Beispielsweise mufi der Halteimpulsmultlvibrator 157 einen Halteimpuls erzeugen, der wenigstens der Klingabfallzelt des zugeordneten Kristalls 21 gleich ist. Es ist möglich, einen Kristall auszuwählen, der eine Abfallzelt von weniger als 0,5 MIkrosekunden hat,

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Dann muß der GUltigunpulsgenerator 149 einen Impuls einer Dauer erzeugen, die wenigstens der eines Zyklus der Klingens des zugeordneten Kristalls 21 ist. Der Kristall 21 kann mit 5 Megahertz klingen oder Schwingen, so daß die Impulsbreite 200 Nanosekunden schmal 1st.

Mit der Bestimmung dieser beiden Zeitdauern hängt die erfolgreiche Arbeitsweise der Vorrichtung 20 davon ab, daß das zweite Eoho (Echo Π) nicht vor dem Ende des ersten Halte- und Gültigkeitsbestätigungsprozeß für das erste Echo empfangen wird. Dieses Erfordernis kann nicht erfüllt werden, wenn die Vorrichtung zur Messung von Ummantelungen verwendet wird, deren Dicke in der Größenordnung von weniger als 0,5 mm liegt.

Natürlich ist bei Verwendung irgendwelcher gewöhnlicher verwendeter Kunststoffisolierungsmaterlalien für die dOnnerwandigen Ummantelungen die Zeit zwischen Eohoimpulsen langer, da die Geschwindigkeit der Ultrasohalldruckwelle in diesem besonderen Material niedriger sein kann. In heißem Polyäthylen ist die erwartete Geschwindigkeit 0,5 mm pro Mflcrosekunde. So kfonen bei Polyäthylen, wenn man zu em«m Mantel geht, der dttn&er als angenommen 0,5 mm ist, Problem« der Echoimpulsfiberlappung auftreten.

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Für eine gegebene Dicke in heißem Polyvfctilchlorld kann die Zeitdauer zwischen Echos I und Π länger sein, so daß irgendeine Überlappung vermindert wird, sogar wenn der Mantel dünner 1st.

Selbstverständlich liegt es im Bereich dieser Erfindung, die Dicken zwischen einer ersten Oberfläche und einer zweiten, von der ersten Oberfläche einen Abstand aufweisenden und gegenüberliegenden Oberfläche zu messen, wobei verschiedene Schichten unterschiedlicher Materialien dazwischen liegen. Anstelle Oer Messung einer Kabelmanteldioke könnten die Methoden und Vorrichtungen auch verwendet werden, um die Dicke aufeinanderfolgender Abschnitte einer Bedeckungsschicht zu messen, welche aufeinanderfolgende Abschnitte eines festen Kerns oder eines hohlen Kerns., wie bei Rohren, einschließt.

Es sei bemerkt, daß In manchen Kabelstrukturen, bei denen sich ein, angenommen, innerer Mantel an eine Kernwicklung oder ein anderes Material anschmiegt, der zweite Echoimpuls eines Jeden zugeordneten Echoimpulspaares gestreckt ist. Es sei jedoch daram erinnert« daß für Dlckenmesasigezwecke die Erzeug des Aus-Signals durch das NAND-Gatter 198 auf Empfang des Anfangeteil· des zweiten Eohoimpulses auftritt. ÄtÜrlioh

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werden auch die Spitzenwert- und Zeitdauereigenschaften des zweiten Echoimpulses erfüllt. Andererseits, wenn die Kernwindung einen Abstand von der nach innen zeigenden Oberfläche des Mantels hat, wirkt die Luft als offener Schalter, durch welchen im wesentlichen keine Übertragung geschieht. Wieder wird die Prüfung und Verwendung des zweiten Echoimpulses In der Dickenmessung nicht verschlechtert.

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Claims (1)

1. BLUMBACH ■ WESER · BERGEN & KRAMER

   PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN

   O O O / "j C

   DIPL.-1NG. P. G. BlUMBACH · DIPL.-PHYS. Dr. W. WESER · DIPL.-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL.-ING."*! KRAMER

   WIESBADEN · SONNENBERGER STRASSE 43 ■ TEL. (06121) 562943, 561998 MÖNCHEN

   PATENTANSPRÜCHE

   l.j Verfahren zur Ultraschall-Messung aufeinanderfolgender Abschnitte eines länglichen Bauteils mit den Verfahrensschritten: Aussenden eines Ultraschall-Impulses in das Bauteil; Empfangen eines ersten, von einer Oberfläche des Bauteils herrührenden Echoimpulses des Ultraschall-Impulses; Empfangen eines zugeordneten zweiten Echoimpulses von einer entgegengesetzten Oberfläche des Bauteils; Erzeugen von Signalen beim Empfang des ersten und zweiten Echoimpulses vorbestimmter Minimalamplitude, wobei der zeitliche Abstand der Signale durch den Empfang des ersten Echoimpulses von der einen Oberfläche des Bauteils und den Empfang des zugeordneten zweiten Echoimpulses von der entgegengesetzten Oberfläche des Bauteils bestimmt ist; Messen der zwischen den Signalen abgelaufenen Zeit, dadurch gekennzeichnet,

   daß der erste Echoimpuls eine erste vorbestimmte Eigenschaft zusätzlich zur Minimalamplitude und der zweite Echo-

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   impuls eine »weite vorfoestimmte Eigenschaft susltsUeh xur

   Minien «!amplitude besitzen,

   dad die beim Empfang de· ersten und »weiten Echoimpulses emeugten Signale voneinander unterscheidbare Ein-bsw. Aus*

   Signale sind*

   daß die Ein- und Aus-Signale nur aufgrund des Empfangs erster und »weiter Echoimpulse mit vorbestimmten Eigenschaften er seugt werden« und

   daß der Aus-Impuls nur erseugt wird, nachdem ein vorbestimmter

   Zeitabschnitt nach Beginn des ersten Echoimpulses vergangen let.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   dafl Einrichtungen xur Freigabe der Erzeugung eines Steuerimpulses bei Gültigkeitserklärung des ersten Echoimpulses teilweise betitigt werden, dall die Betätigung der Einrichtungen xur Freigabe der Erzeugung des Steuerimpulses bei Gültigkeitserklärung des xweiten Echoimpulses vervollständigt wird und daß die Messung der abgelaufenen Zeit bei Erzeugung des Steuerimpulses verarbeitet wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 2,

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   4
   10

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die geprüfte Eigenschaft xur Gültigkeitserklärung eines qualifizierten ersten Fchoimpulses die Dauer der qualifizierten Prüfe ige nechaft abzüglich einer vore Inge stellten Zeitcpanne ist.

   4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennielehnet,

   daß die geprtfte Eigenechaft zur Gültigkeitserklärung dee züge· ordneten zweiten EchoimpulseB eine Fpitsenamplitude und eine Zeitspanne oberhalb von bzw. größer als voreingestellte Werte aufweist.

   5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem db Ultraschallimpulee mit Wandlern in das Bauteil gesendet und die Fchoimpulee fiber Wandler von dem Bauteil empfangen werden,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß ein Wandlerpaar in Ausrichtung su sich diametral gegenüberliegenden Punkten des länglichen Bauteile angeordnet ist, und daß die Wandler cykllsch nacheinander impuls for neig be aufschtegt werden und die Exsentrizitat des länglichen Bauteils durch Verarbeitung der Messungen dee länglichen Bauteils an den sich diametral gegenüberliegenden Punkte» bestimmt wird.

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   6. Verfahren nach einem der Ansprüche η bit- 4, dadurch gekennzeichnet,

   da/, ein ZeitzfilterSt beiir ^r'mpfantf let- ersten Frhoiiv.puleoe bt'tHti^t wir.!, .laß die Zeitzählung Scr Herftter beim Empfang de.·, zweiten Γchoimpulses unterbrochen wird und daß der Zeit· suhl wert ido ,",ültiger Meßwert nur angenommen und gespeichert wir i, nachder. die Gültigkeit des zweiten Fchoimpulees bestimmt worden ifit.

   7. Pinrichtung zur Ultraechall-^eaEung aufeinanderfolgender .Abschnitte einet länglichen P&uteils nach dem Verfahren gen*.Iß Anspruch 1, bei dem Signale aufgrund der F/mpfangß erster und zugeordneter zweiter Fchoürpulee vorbeetlmmter Prttftigenechaften von einer Oberfläche des nauteils biw. einer entgegtngetotzten ^c 1: er fläche erzeugt werden, um' bei ilen eine relative Bevegung zwischen den aufeinanderfolgenden Xbtchnitten des

   18b ',Hohen T>ruteils und einer ^TTltrn.^f chnJl-Tirpulfquelle auftritt, niit ine ι Einrichtung zur ^rrzeu.p.ing einer Prüfperioie, wiihrend der ^!'choirr<pul?e geprüft werden, einer Finrichtung eum Aussenden einer Ultraschall-Tmpulsef; in das Pauteil sowie zurr ^rmpfangen ein«··· ernten, von der einen bberüäche dee Bauteil.« reflektierten se«· und danach einet- zugeordneten zweiten, von einer

   ßAD ORlGtNAL

   •ntgegenge«et«t«n Oberfläche des Bauteil« reflektierten Echoimpulses, einer Einrichtung sur Unterdrückung 4·« Empfang· von ankommend·!! Flgnalen mit außergewöhnlich niedriger Amplitude und mit einer Einrichtung «ur Prifung des ersten Echoimpulse· und danach eine· angeordneten aweiten auf eine qualiflxlerende Prlfelgenaohaft,

   gtktnnttichntt durch

   tin« Einrichtung, dl· b*tm Empfang «in·· qu*lifiiltrt«n ·τηί»η Echoimpuleti die £r»tugung «Is·« Eln-^lgnalf und die Überprüfung einer ftr die Cmitigkeit erforderlichen Prüf*lgen»ehaft de« «raten EcholmpnU·· tInIeIUt₁

   eine Einrichtung, die bei O«ltlgb»Ü de· ersten EoboimpvUe« und beim Emplkng ein·· lugeordneten, qualifitierten sweiftm Echolmpulte» die Prftfung von für die Gflltigl»it erforderlichen Prüfeigenschaften eine· tugeordneten qualifiiierten «weiten Echolmpuleee einleitet,

   eine Einrichtung, die die Erseugung elnee Aue-Signal· reranlaft, wobei die Zeitspanne «wischen dem Ein-Signal und dem Aus-Rignal von der Zeitspanne abhingt, die «wischen dem Empfang de· ersten Echoimpulse· von der einen Oberfläche und dem Empfang des KUgeordneten «weiten Echoimpulses von der entgegengeeetste»

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   Oberfl!«*· »bhtoft,

   •in« Elarielttaaf wmm M··»·» dtr £«itdmutr twteehta d«m II»- und dem AtU-SIfMl,

   •in· Eiari«httmf tur Enurafuag «te·· bnpul*··, d*r dl· V#r· «•adtMf der fern··»·»·» Z*iUp«an· rttiMrt, •in· Slarfekftuaf» dl· aefgnmd Mr b«»tltlft·« CHlItIfktit d·· •rat«B B«hclmp«aM· AtwrietiiMftii t«tt««l·· bttltlft, dto dto

   Erniufwmg ·1μ· Sltotrlmp«!··· ertaofUehen,

   •Im Eiarichtuaf, dl· «mr ErMUfUMf d·· SUiMiiznpulMi ckir b«ttttigt*n Gtltlffetit d·* ivftordntt·» »weiten di· Att«rUtmf«a rolletl^lif bitlUft, md

   mur V*rmrb*ituaf d*r ftmtiHMn Zeitiytna· ütf·

   f m»d d*r Bi¹MiIfIf d··

   β. Vorrlehtunf aaeli AaeynMh T,

   daJ #Ir WMdtevpwir la Amrtialaag m dUm«tr«l f falbtrll»ftnd»a Puaktea d·· llagllelMMi TliMHfla aaga^rdatt lsi. da* dl· Wtadtor ■XldlMk att>w<aiad<r ünpuleffiraif kaati£i«ateit wtrdta md dai dl· M«t»«BfMi «ι d«a tie* |Um«tr«l f«fMil)Mr*

   Uetoa Bauteil·

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   f. Vorrichtung n*ch Anspruch 7 mit tiatr VtrgltittwtiB- rlchUmg sur Prtfaif dtr Amfultadtfitigtntchafttn dtr trttt» und streiten Echoimpultt,

   gekennzeichnet durch

   •int Einrichtung rar Prtftmg dtr Dautr ttets er*te* Impulttt, der «la· erforderliche AmpUtttdtatlgtBtchait btelttt« tin· Elnriehhmg rar Priiuaf der Dauer tin·· raftordattts ■weit·» ImpulM·, wobei dl· PrSfMf dtr Ovmr d«· twttMft

   Imptüs·· dl· V«rgl«lch««lArlchtunf verfeaieSt, di· SpitM··

   •mplltud« do gw«ittn bnpulM· ra prt*··, «in· Ers««ftMfMinrtektimc Mr da· Ete»8tfnsl b*ün Evn^ttmg d·· •riUn Eehoimpul··· mit dtr trftrdtrUobtm Ajoapllt»dt «Ad Ar da« A«t*8ifMl Ui Othiftett dtt tfttt» EeholmpttS^· «d irlhrtsd dt· Empfteft tiatt mti·« tlwywltt« tint VtnMlMtuiif MterieMyaf_# dit dlt w«it«r· VtrarbttNaf dtr

   Mttrasf vtrutUlt,

   tint tr«tt LagÜRttariehtuBf· dlt bttei Impfuf dtt trttt« Eeho-

   Itnpol··· mit dtr trfordtrltefat* AnplINd· dft Eratvgvafttte«

   dit Einri«ht«M «** PrMng dtr Daitar tiatt trtit» to Titlfhtil ttttt, •te· «wtHt LocÜ»kurlchtaa«_f dlt »afgrund dtt gtllift· trtttm

   tiatt tugtordaMta awtltta Echotmywlat· mit

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   tftr erforderlichen Dau«r dte VtnuÜMtungstSttrlchtvai in TItifbelt MtKt,

   tint drittt Lofikeinrftchtmf, dte tarter Ansprechen auf dtn •ret·η Echoixnpule dte «weite LogUetlnrichtun* iur Eraeufwtf dt> Atu-Slfsala i»d evr Bttt%Kf d«r Btatltlftnif*tl«rl«htuBf Ar d«tt nreltea Impel· la Tltigkttt *ttit, wobei dte Botitlfunf dtr Qtltif htlt d·· iWtitto ImpvUtf nit B*iuf auf dl· 8pUMnimplitud· dW v«rMuMtittfMüriektmc ««Ittrtetlttft« ma •im Einrioktont. dte «fa»· Prtftqrftd»· iur B«tlllg«af dtr Vtr-MUAiMiIf itlaiichtVBf btfinat« w%m dteit am End· d·· PrIf-•yklu· iMttltift let« «d dte Schahmf ftr tlMtt waiter·· ■yklu·

   10. Vorrlohlntfif ttaoh Aaepruoh T,

   (•keanttlchnet durch

   •ine moaoatabile Einriohtunf« dte die Aufreichmtnf der EeIt iptnM «wiechen dem E in-Signal und dem Au·-Signal veraalafit, •ine Fchaltrinrichtunf _# dte bei Bectltlfung der OflltifiMtt de» •raten Echoimpul··· und de· tw«iten Echolmpul··· ia Tttiflwlt tritt vmd die monoetablle Einrichtung erreft, wob«l dte Be β ti tigung der Gtltigkeit der Spitaenunplitttd· deo «weiten £ehoimp«la·· die m coo« tab lie Einriehtimf veranlatt, den Zahlwert m «paielwr«.

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   11. Vorrichtung nach Anspruch 7, ^e kennrflehnet durch

   eine ? ich norr^elerweif-e in einem ersten Zustand befindende bitt&bile Finrlchtung, die en eine erste Impulebeetatigungeschaltung und eine β weite Irnpulebestfitigungsschaltung angeschloBBen let, und die, wenn nie in einen «weiten Zustand gebracht iPt, die zweite BeetÄtigungfeechaltung betätigt, eine zweite T-ogikelnrichtung, die zwischen die erste Schaltung und die bistabile Einrichtung eingeflgt ist. und unter Ansprechen auf einen gültigen ersten Fchoitnpuls die bistabile Einrichtung in den ε weiten Zustand bringt,

   wobei die «weite Bestltigungeschaltung an die Vergleichseinrichtung angeschaltet int und diese veranlaßt, die Fpitzenamplitude des «weiten Fchoimpulnee wihrend der vorbestimmten Dauer eu prüfen,

   eine dritte Logikeinrichtung, die an die erste Bestätigung β schaltun;; xui! dip monostabil« Kinrichtung angeschaltet irt, und bei Oültigkeitsbeßtätigung for die Hauer des zweiten Impulges eine rinrichtunfi betätigt, die eine Beibehaltung des Zeitintervalle veranlaßt, und

   eine zweite bistabile Finrichtung, die sich norniaIr»rv/eise in eüiom ersten, unbefugten Zustand befindet und bei G

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   BAD OBIGJNAL

   beetäti^ung Jer Spitzcnomplitude dee zweiten Γ choimpuleo« in einen zweiten Zustand umgeschaltet wird, wodurch ein Impuls erzeugt wird, Jor die Aufzeichnung den Zeitintervalle veranlaßt.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 7 mit einem Wandler zum Ausf enden und zuxi\ empfang der Ultraschall-Signale, gekennzeichnet durch

   eine thyratronähnlich· Schalteinrichtung, die das kurzzeitig· Anlegen hoher Spannung an den W jidler veranlaßt, um diesen zu errCnjon und zur Auesendung von Ultraschall-V/ellen zu veranlassen,

   ein« auf ein Eingangssignal ansprechende Betätigungeeinrichtung für die thyratronartig· Schalteinrichtung, eine Einrichtung zum Anlegen eines Eingangesignale an die Betätigungseinrichtung,

   eine Einrichtung zum Empfang und zur Verstärkung der zurückkehrenden Fchoimpulse und

   eine Einrichtung, die die Verstärkung von Ftöreignalen verhindert, welche durch die thyratronartige Schalteinrichtung erzeugt werden.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet.

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   8AD ORIGINAL

   daß die thyratronartige Schalteinrichtung eine Vielzahl von In Reibe geschalteten, gesteuerten Silicium-Gleichrichtern enthttlt und daf. Jie Verhinderungf-einriehtung eine zwischen len W ndler und die gesteuerten Filiziuir.-Gleichrichter geschaltete T'iodt auftretet.

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