DE2342795A1 - Impulsverlauf-darstellungsaggregat - Google Patents

Description

DIPL. PHYS. H. G. KÜNNETH

Fmupndurr Mt 24» Patemanwlltin Dipl. IV- H. G. KSflKtb, 3 HjnBorer, AdUeMni* 9 PoiOdicckkonto: 251447 Hanaorcr

Bankkonto: 1520015 Dresdner Bank, Htnnoier-SeAudt

3 HANNOVER, den 21.8.1973

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OrZesdiea;

: DW 173 242 d

betrifft- Firma KAJOi DEUTSCH

Prüf- und Meßgerätebau
Inn.; Dr.-Ing. Volker Deutsch
D56OO Wuppertal 1

Otto-Hausmann-Ring 101 (Postfach 13 18 91)

Inipulsverlauf-Darstellungsaggregat.

Die Erfindung betrifft ein aus einem Anzeigeteil und einer Steuervorrichtung bestehendes Impulsverlauf-Darstellungsaggre—

gat nach Patent (Patentanmeldung P 22 07 164.3-52)

für ein Gerät zur zerstörungsfreien Untersuchung von Objekten auf darin enthaltene Unregelmäßigkeiten mittels Impulsen, insbesondere Ultraschall-Impulsen, die, von einem Sender ausgehend, in das zu untersuchende Objekt eindringen, an Stellen mit einer Unregelmäßigkeit bzw. an Grenzflächen reflektiert und nach Reflexion bzw. Durchlauf empfangen, verstärkt und zwecks meßtechnischer Erfassung von Pehlerlage und fehlergröße dem Darste!lungsaggregat zugeleitet werden,

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dessen Anzeigeteil als Anzeigeelemente eine Anzahl v.jn bezüglich der Quantität oder der Art ihrer Anzeige unabhängig voneinander steuerbaren Qjeucht element— )Anzeigeeinheiten aufweist. Die Anzahl dieser Einheiten sowie die Zahl der optisch unterscheidbaren Aussteuerungsstufen jeder Einheit ist dabei so bemessen, daß sich bei Verwendung dieser Größen als Anzeigekriterien für Impulslaufzeit und Impulsintensität eine die Benutzung des Darstellungsaggregates anstelle eines Kathodenstrahlrohres meßtechnisch ermöglichende Anzeigepräzision ergibt* Die Steuervorrichtung für das Aggregat weist außer einem Schaltungsaggregat zur Erzeugung eines impulslaufzeitabhängigen Steuersignals, das in an sich bekannter Weise während der Laufzeit eines Impulses alle Einheiten nacheinander und einzeln an die Energiequelle anschaltet, noch einen Generator zur Erzeugung eines impuls— intensitätsabhängigen Steuersignals zur Steuerung der Quantität bzw. Art der Anzeige innerhalb der jeweils angesteuerten Einheit auf.

Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, eine Möglichkeit zur Protokollierung der Prüfergebnisse und zur Abbildung von Hüllkurve-;n aus hintereinander folgenden Anzeigen zu schaffen, wodurch die Abtastgeschwindigkeit des.Prüfkopfes gegenüber dem Prüfling erhöht werden kann ohne eine Beeinträchtigung bei der Auswertung der Impulsabbildung dafür in Kauf nehmen zu müssen.

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In Weiterentwicklung des Grundgedankens der Erfindung ist noch die Aufgabe gelöst worden, den Vergleich des Bildes der Prüfergebnisse mit vorher angeschauten Testfehlern zu-erleichtern»

Die Erfindung besteht darin, daß jedem Anzeigeelement bzw« - bei Aggregaten, deren Einheiten aus einem Anzeigeelement mit digitalen Zahlenangaben bestehen - jeder Anzeigeeinheit ein von einem Impulsfolgefrequenzsignal gesteuerter Speicher zum Speichern der dem Anzeigeelement bzw. der Anzeigeeinheit zugeführten Signale beigeschaltet ist.

Eirf./eiteres Merkmal der Erfindung besteht in einem in die Zuleitung des Impulsfolgefrequenzsignals zum Speicher eingeschalteten einstellbaren Verzögerungselement·

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken sind die Anzeigeelemente für die Prüfbefunde mit Anzeigemitteln für die Kenntlichmachung der Art des Speicherzustandes verbunden, vorzugsweise parallel geschaltet. Es kann beispielsweise jeder Leuchtdiode für die Anzeige eines Prüfbefundes eine Leuchtdiode anderer Farbe für die Anzeige des Speicherzustandes parallel geschaltet sein. Oder es können als Anzei— -eelenente Leuchtdioden mit veränderlicher Anzeigefarbe verwendet werden, wobei die Steuervorrichtung für das Aggregat ein··j ot,r«;u\ichaltung für das Steuern der Anzeigefarbe

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der Leuchtdiod'en entsprechend dem Speicherzustand aufweist«. Derartige Anzeigeelemente können aus antiparallel geschalteten Leuchtdioden verschiedenfarbiger Lichtemission bestehen ο

In Weiterentwicklung des Grundgedankens der Erfindung ist jeder Anzeigeeinheit mit Speichern für die Anzeige und Speicherung der Prüfbefunde eine Anzeigeeinheit mit Speichern für die Anzeige und Speicherung eines Testfehlers parallel geschaltete Es kann jedoch auch jedem Speicher für die Speicherung eines Prüfbefundes ein Speicher für die Speicherung eines Testfehlerbefundes parallel geschaltet sein, wobei beide Speicher über eine ODER-Schaltung mit einem Anzeigeelement zwecks Überlagerung der Anzeige des Prüf- und des Testfehlerbefundes verbunden sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von vier beispielsweisen Schaltungen für Aggf egate gemäß der Erfindung anhand der Zeichnungen· Diese zeigen:

Fig. 1; einen Ausschnitt einer beispielsweisen Schaltung eines Aggregates gemäß der Erfindung mit einstellbarer Speicherzeit,

Fig. 2j einen Ausschnitt einer für die zusätzliche Anzeige und Speicherung eines Testbildes weiter ausgebauten Schaltung gemäß Fig. 1,mit gesonderten Anzeigeelementen für den Prüfbefund und das Testbild, 509810/1080

.Fig« i: einen Ausschnitt einer Schaltung gemäß Pig« 2, jedoch mit Überlagerung des Prüfbildes und dea Testbildes und

Jj¹Ig. 4: einen Ausschnitt einer abgewandelten Schaltung für die Überlagerung eines Prüfbildes und eines Testbildes.

Bei der Schaltung nach Fig« 1 sind n_Q.n„ Anaeigeelemente 3, vorzugsweise Leuchtdioden, in einem n_a Spalten und n„ Zeilen enthaltenden Abbildungsfeld angeordnet. Bs ist aus Gründen der Vereinfachung jeweils die Schaltung für das erste und η -te -Anzeigeelement jeder Spalte und für das erste und n~-te Anzeigeelement jeder Zeile dargestellt. Jedes Anzeigeelement ist mit einem Speicher 2 für die Speicherung der dem AnzeigeelenSit 3 zugeführten Signale (Prüfbefundsignale) zusammengeschaltet.

Die Signale für die Zeilen- und Spaltenansteuerung werden über eine UND-Schaltung 1 den Speichern 2 und Anzeigeelementen 3 zugeführt.

Die Löschung der Speicher 2 erfolgt mittels eines Impulsfolge frequenz - Signals des den Sender für die Ultraschallimpulse steuernden Generators über einen Schalter S₁ mit drei Schaltstellungen a, b und o. Bei der Schaltstellung.a

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wird das Signal unmittelbar den Speichern 2 zugeleitet, sodaß diese nach ^edem Meßvorgang gelöscht werden, wogegen bei der Sohalteteilung c keine Löschung der Speicher 2 erfolgt (Speicherzeit OO ). Dem Schaltkontakt b des Schalters S₁ ist ein einstellbares Versögerungselement 4 vorgeschaltet, sodaß bei der Schalterstellung h die Speicher 2 nach Ablauf der eingestellten Verzögerung ^eJ. r, gelöscht werden.

Bei Benutzung eines Aggregates gemäß der Erfindung im Rahmen der zerstörungsfreien Untersuchung von Objekten, 2.B, eines Werkstückes, auf darin enthaltene Fehler mittels Impulsen, vorzugsweise Ultraschall—Impulsen, v/erden die an den Fehlerstellen bzw. (Grenzflächen des Werkstücks reflektierten Inipulse nach Verstärkung in einen Empfänger dem Darstellungsaggregat zwecks Anzeige und Speicherung zugeleitet. Dabei sind vorzugsweise die innerhalb einer Spalte angeordneten Anzeigeelemente 3 zu einer Einheit zusammengeschaltet, und alle diese Einheiten werden innerhalb der Zeit, die ein Impuls zum Durchleufen der Meßstrecke braucht, zeitlich nacheinander angesteuert mittels eines Impulsfolgefrequenz-Signals, das dem Eingang E.. der UNIKSg hai tungen 1 zugeleitet wird. Die Anschaltaauer einer Spalte ergibt sich somit als Quotient aus der Impulslaufzeit und der Zahl der Spalten, wobei aieh die Impulalaufzeit als Quotient aus der Meßlänge und der dem Werkstoff zugehörigen Schallgeschwindigkeit ergibt.

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]£in von dor Intensität des empfangenen Impulses abhängiges Signal wird als Zeilenansteuerungssignal den Eingängen ü-, ^^er UND-Schaltungen 1 zugeleitet, sodaß dio jeweils angeschaltete Zeilenanzahl die Impulsintensität kennte ic line t. Die Anzeigelemente geben nur dann eine Anzeige (Aufleuchten der Leuchtdioden 3)» wenn sie gleichzeitig mittels des Zeilen- und des Spaltenansteuer imgn η igna Is angesteuert werden.

Die Speicher 2 speichern die den Anzeigeelmenten 3 zu-/j-eführten Signale für die mittels des Schalters S- eingestellte Zeit. Diese Speicherung stellt bei der Verv.'endung von Leuchtdioden als Anzeigeetaßnte keine "besondere Schwierigkeit dar und eröffnet damit der Ultrascha11prüfung beträchtliche neue Anwendungsmöglichkei— ton, da bioher die Speicherung von Ultraschall-Impulsen und die Scliaffung von Hüllkurvendarstellungen aus hintereinanderfolgenden Anzeigen von Ultraschall-Impulsen nur mit einem in der Regel für die kommerzielle Werkstoffprüfung wirtschaftlich nicht vertretbaren technischen Aufwand möglich war. Ea kann z.B. die Prüfung 'mittels Ultraschalles von Hand erheblich schneller durchgeführt werden, als das bei der bisher notwendigen ständigen Beobachtung des Bildschirmes möglich war. Beim Auftauchen eines gespeicherten Fehlerbildes kann dann der

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entsprechende Abschnitt langsamer und gründlicher untersucht werden in der Weise, in der beim Arbeiten mittels der bekannten Geräte die geGarnte Prüfung vollzogen werden muß. Ein weiteres Beispiel ist das Prüfen heißer Objekte, bei denen das Kontaktieren auf der Oberfläche auf einen nur kurzen Zeitabschnitt beschränkt werden muß, währenddessen das Erkennen und Auswerten des Oszillographenbildes der bekannten Geräte jedoch nicht möglich ist ο Ferner bietet sich die Möglichkeit, durch Verriegein des Speicherschalters dem Prüfer ein Manipulieren der Anzeige unmöglich zu machen, sodaß das verbleibleibende Speicherbild ein verläßliches dokumentarisches Medium für die angezeigten maximalen Fehleramplituden darstellt. Bei der Schweißnahtprüfung operiert man schon heute mit der sog. Halbwertsbreite, d.i. die Heßlänge, in der die Reflexion von einer Fehlstelle bein Überfahren mit einem Winkelprüfkopf auf die Hälfte der Maximalamplitude abgesunken ist. Bei einem gegebenen Schallbün— del ergibt sich daraus eine zusätzliche Information für die Fehlergeometrie.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus eine)· beispielsweisen Ausführungsform einer Schaltung, deren Elemente aus Paaren parallel geschalteter Anzeigeeiernente mit Speicher bestehen für die gleichzeitige Anzeige und Speicherung des Prüfbefundbildes und des Bildes eines Testfehlers.

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Die Gesamtschaltung entspricht der in Figo 1 gezeigten, wobei die Speicher 2 und Anaeigelemente 3 der Schaltung

Je
nach Figo 1 durch/ein Paar pai"allel geschalteter Anseigeelemente 3a, 3b mit jeweils einem Speicher 2a, 2b unter Vorschaltung jeweils einer UlID-Schaltung 1a, Ib ersetzt sind. Die Anzei gee lernen ie 3 a und die Speicher 2a dienen der Anzeige und Speicherung dei" Prüf bild er, während die Anzeigeelemente 3b und Speicher 2b für die Anzeige und Speicherung eines Testfehlerbildes als Bezugsgröße bestimmt sind. Die löschung des Speichers 2b wird mittels eines Impulsfolgefrequenzsignals über einen Schalter S₂ gesteuert, der zwei Schaltkontakte a¹ (für Löschung nach jedem Meßvorgarig) und b¹ (für Speicherzeit oo) aufweist. Den parallel geschalteten Eingängen E . und E, .. d'er UND-Schaltungen 1a und 1b werden die Signale für die Zeilen- und Spaltenansteuerung über die UND-Schai= tung 1 zugeführt, und die parallel geschaltetan Eingänge E^2 ^urL(* E, 2 der UND-Schaltungen 1a und 1b sind mit dem Kontakt a¹¹ bzw, b·' eines Schalters S, verbunden, mit welchem das Anzeigeaggregat von dem Betrieb für Anzeige und Speicherung eines Testfehlers (Schalterstellung b^fl) auf den Normalbetrieb mit Anzeige und Speicherung der Bilder das Prüfbefundes ohne Testfehleranzeige und-speicherung (Schalterstellung a¹¹) umschaltbar ist.

Die Fig. 3 veranschaulicht mittels eines Ausschnittes eines

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Schaltbildes, wie die Schaltung nach den Fig_o 1 und 2 abgewandelt werden kann, um außer der Speicherung eines X^rüfbildes und eines Testbildes noch die Überlagerung eines Prüfbildes und einea Testbildes auf einem Anzeigeelement 3 zu ermöglichenο Es werden zu dies^o Zweck die beiden Anzeigeelement^ 3a und 3b der Schaltung nach Fig. Figo 2 unter Vorschaltung einer ODER-Schaltung 5 durch ein einziges Anzeigeelement 3 ersetzt. Die übrigen Schaltungselemente können den in Fig» 1 bzw. Fig. α gezeigten und unter Bezugnahme auf diese Figuren beschriebenen entsprechen _β Mittels der Anzeigeelemente 3 kann einem Testbild ein Prüf bild; überlagert werden» wodurch ein Vergleich erleichtert werden kann»

In Fig. 4 ist beispielsweise ein Ausschnitt einer Schaltung für eine Ausführungsform eines Darstellungsaggregates mit Testbild- und Prüfbildanzeige und -speicherung und Anzeige des Speicherzustand.es ge zeigt. Diese Schaltung entspricht von den Eingängen der UnD-Schaitungen 1 bis einschließlich der Speicher 2a und 2b und den Schaltungselement en zu deren Löschung sowie dem Umschalter S^ der Schaltung nach Fig. 2 bzw. Fig. 1. Statt der parallel geschalteten Leuchtdioden 3a und 3b der Schaltung nach Pig. 2 ist jeweils ein Anzeigeelement 3' vorgesehen, das aus zwei antiparcllel geschalteten Leuchtdioden 3a¹ und

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3b¹ bestellt, deren Lichteraission unterschiedliche Farbe hat. Bei Stromrichtungsumkehr ändert sich die Anzeigefarbe der Leuchtdiode 3'c An die beiden Zuleitungen zu dieser Diode 5' ist je eine UND-Schaltung 1*a bzw_a 1'b ausgangiiseitig angeschlossen, deren Eingang ^^f _a-i -u_zW E' die Spalten- und Zeilenansteuerungssignale zugeleitet werden und deren Eingang E' _? bzw E^! _p mit je einem Schaltkontakt a¹" bzw« b"^f eines Schalters S. verbunden ist, mit dem jeweils einer dieser Ausgänge mit einem positoven Spannungspol zu verbinden ist, während der Schalter S^ die Eingänge E ρ ^un(i E, o/j^e nach seiner Stellung mit einem negativen Spannungspol verbindet. Durch Umschalten der Schalter S-, und S, wird eine Richtungsumkehr des durch die Diode 3' fließenden Stror.os bewirkt· Bei Stellung des Schalters S. ir der Sohaltstellung a¹' wird der Speieherzustand des i'rüfbildspeichers 2a angezeigt und bei der Schaltstellung b^lf der Speie heraustand des Testbildspeichers 2b.

Der Schalter S- kann durch einen elektronischen Umschalter mit einer Umschaltfrequenz >25 Hz ersetzt werden. Dem menschlichen Auge erscheint die Anzeige der beiden Leuchtdioden 3a¹ und 3b¹ dann als zweifarbiges stehendes Bild.

* der UI,'I)-Schaitungen 1a bzw. 1b

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Claims (1)

1. Ansprüche:

   /ji/Aus einem Anzeigeteil und einer STeuervorrichtung bestehendes Impulsverlaufdarstellungsaggregat nach

   Patent „.„ (Patentanmeldung P 22 07 164.3-52)

   für ein G_erät zur zerstörungsfreien Untersuchung von Objekten auf darin enthaltenen Unregelmäßigkeiten mittels Impulsen, vorzugsweise Ultraschall-Impulsen, die, von einem Sender ausgehend, in das zu untersuchende Objekt eindringen, an Stellen mit einer Unregelmäßigkeit reflektiert und nach Reflexion bzw. Durchlauf empfangen, verstärkt und zwecks meßtechnischer Erfassung von Fehlerlage und Fehlergröße dem Darstellungsaggregat zugeleitet werden, dessen Anzeigeteil eine Anzahl von bezüglich der Quantität oder der Art der Anzeigelinabhängig voneinander steuerbaren (Leuchtelement-) Anzeigeeinheiten aufweist, deren Anzahl und Zahl der optisch unterscheidbaren Aussteuerungsstufen bei Verwendung dieser Größen als Anzeigekriterien für Impulslaufzeit und Impulsintensität eine die Benutzung des Aggregates anstelle eines Kathodenstrahlrohres meßtechnisch ermöglichende löizeigepräzision ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Anzeigeelement (3, 3¹, 3a, 3b, 3a¹, 3b¹) bzw. - bei Aggregaten, deren Einheiten aus einem Anzeigeelement mit digitalen Zahlenangaben bestehen jeder Anzeigeeinheit ein von einem Impulsfolgefrequenzsignal gesteuerter Speicher (2, 2a, 2b) zum Speichern

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   r der dem Anzeigeeinent bzw. der Anzeige einheit zugeführten Signale beigeschaltet ist.

   2„ Aggregat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in die Zuleitung des Impulsfolgefreq_uenzsignals zum Speicher (2, 2a, 2b) eingeschaltetes einstellbares Verzögerungselement (4) ο

   3« Aggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich

   net, dai3 die Anzeige elemente für die Prüfbefunde (3a, 3a^f) mit Anzeigemitteln (3b, 3b') für die Kenntlichmachung der Art des Speicherzustandes verbunden, vorzugsweise parallel geschaltet sind.

   4. Aggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leuchtdiode für die Anzeige eines Prüfbefundes (3a, 3a') eine Leuchtdiode anderer Farbe (3b, 3b¹) für die Anzeige des Speicherzustandes parallel geschaltet ist.»

   5. Aggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Anzeigeelemente Leuchtdioden mit veränderlicher Anzeigefartye verwendet werden und daß die Steuervorrichtung eine Steuerschaltung für das Steuern der Anzeigefarbe der Leuchtdioden entsprechend dem Speicherzustand aufweist.

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   6ο Aggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeelemente (3') aus antiparallel genehaltoten'Leuchtdioden (3a¹, 3b^f) verschiedenfarbiger Lichtemission bestehen.

   7· Aggregat nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dai3 jeder Anseigeeinheit (3a) mit Speichern (2a) für die Anzeige und Speicherung der Prüfbefunde eine Anzeigeeinheit (3b) mit Speichern (2b) für die Anzeige und Speicherung eines Testfehlers parallel geschaltet ist (Fig. 2)₀

   8. Aggregat nach mindestens einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Speicher (2a) für die Speicherung eines Prüfbefundes ein Speicher (2b) für die Speicherung eines Tnstfehlera parallel; geschaltet ist und daß beide Speicher (2a, 2b) über eine ODER-Schaltung (5) mit einem Anzeigeneπent (3) verbunden sind (Fig. 3)·

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