DE2455714C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Ultraschallmessung der Dicke eines Bauteiles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur UltraschaJI-messung der Dicke eines Bauteils unter Aussenden eines Ultraschallimpulses in das Bauteil, Empfangen eines ersten Echoimpulses von einer Grenzfläche des Bauteils und eines zweiten Echoimpulses von einer entgegengesetzten Fläche des Bauteils, Unterscheiden der Echoimpulse vom Rauschen und als gültig der Weiterverarbeitung zuzuführen, wenn die Echoimpulse einen ersten bzw. zweiten Schwellenwert überschreiten, der erste

jo Echoimpuls kürzer als eine vorgegebene Zeitspanne ist und einen vorgegebenen Mindestabstand von dem in das Bauteil ausgesandten Llltraschallimpuls hat.

Eine de bei der Nachrichtenübertragung benutzten Kabelarten weist eine metallische Fenchtigkeitssperre

.15 auf, die in Längsrichtung um einen vorwärts bewegten Kabelkern unter Bildung einer sich überlappenden Naht gewickelt wird. Danach ist ein Mantel aus Kunststoffmaterial über den Kern und die Feuchtigkeitssperre extrudiert. Anschließend führt man das mit dem Mantel versehene Kabel durch einen Wassertrog, um die Temperatur des Kabelmantels zu verringern.

Es ist wünschenswert, laufend die Mantelwanddicken und auch die Exzentrizität des Mantels zu überwachen. Dadurch wird die Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Manteldicke entlang des Kabels und eine Einsparung von Kunststoffmaterial durch Aufbringen der minimal zulässigen Manteldicke ermöglicht. Die Überwachung der Exzentrizität unterstützt die Einstellung der Extrudervorrichtung derart, daß eine gleichmäßige Zentrierung des Mantels möglich ist und damit zusätzlich Material eingespart werden kann. Es ist außerdem wünschenswert, die Manteldicke möglichst nahe am Extruder zu messen, um den Extruder schnell zur Korrektur einer ungenügenden oder zu großen Dicke oder schlechter Zentrizität überwachen zu können.

Es ist bekannt, die Dicke fester Körper nach dem Ultraschall-Impulsechoverfahreri zu bestimmen (z.B. US-Patentschriften 34 23 992, 35· 09 752 und 34 74 664).

Bei diesen Verfahren wird jedoch nicht unterschieden zwischen den Echos von den verschiedenen akustischen Grenzflächen und es besteht auch nicht die Möglichkeit, zwischen gültigen Signalen und Störsignalen bei Messungen an einem sich bewegenden Kabel zu unterscheiden.

Das eingangs definierte Verfahren ist aus der BE-PS 8 01 890 (entsprechend der älteren Anmeldung DT-OS 23 34 167) bekannt und erfolereich zur automatischen

Ultraschallmessung der Kabelmanteldicke verwendet worden. Bei dieser Vorrichtung begrenzt man einen als Fensterimpuls bezeichneten Zeitabschnitt, in welchem Folgen von gültigen ersten und zweiten Echoimpulsen empfangen und geprüft werden. Ein gültiger zweiter Impuls kann nicht vor Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach Beginn des ersten Impulses auftreten. Wenn er früher ankommt, würden die Impulse sich gegenseitig stören.

Bei der Ultraschallmessung von dünnwandigen Kabelmänteln können Schwierigkeiten auch dadurch auftreten, daß der reflektierte Echoimpuls von der Innenfläche eines dünnwandigen Mantels vor dem Ende der Prüfperiode für den ersten Impuls bei den verwendeten l.ogikschaltungen ankommt. Dann treten Störungen hinsichtlich des Prüfendes für den ersten Echoimpuls auf. Diese Störungen ergeben sich, weil die Schwellenwertamplitude von einem gültigen ersten Echoimpuls für eine Zeitspanne überschritten wird, die größer sein kann als die Zeit zwischen dem Eintreffen des ersten und zweiten Impulses. Das kann dazu führen, daß die Logikschaltungen eine anscheinend ungültige Impulsfolge feststellen, wenn es sich in Wirklichkeit um eine Folge von gültigen Impulsen handelt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren zur Ultraschallmessung der Dicke eines Bauteils derart weiterzubilden, daß aus einer Vielzahl von reflektierten Impulsen die richtigen Impulse festgestellt werden, wobei insbesondere die Dickenmessung an einem bewegten mehrschichtigen Bauteil vorgenommen werden soll.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß ein den ersten vorgegebenen Schwellenwert überschreitender zeitvariabler Schwellenwert erzeugt und der erste Echoimpuls nur dann für gültig erklärt wird, wenn er nach einer bestimmten Zeitspanne kleiner als der zeitvariable Schwellenwert ist.

Der zweite Echoimpuls wird nur dann für gültig erklärt, wenn er eine einen Mindestwert überschreitende Spitzenarnplitude aufweist und wenn er während einer festgesetzten Zeitspanne den zeitvariablen Schwellenwert überschreitet.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird ein Signal erzeugt, das proportional zu dem zeitlichen Abstand zwischen dem ersten und zweiten Echoimpuls ist, und das gesperrt wird, wenn für den ersten oder den zweiten Echoimpuls keine Gültigkeitserklärung vorliegt.

Eine weitere Ausbildung des Verfahrens sowie Vorrichtungen zu seiner Durchführung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß ein Teil der Welle als ein erstes Echo von der ersten Fläche reflektiert wird und der andere Teil der Welle durch die erste Fläche und den Kabelmantel zur zweiten Fläche läuft. Dort wird ein Anteil als ein zweites Echo durch den Kabelmantel zurückreflektiert. Zur Feststellung der Dicke des Kabelmantels erzeugt man einen Meßwert proportional zu der Zeitspanne zwischen einem ersten Echo, das eine erste vorbestimmte Minimalintensität und eine Dauer besitzt, über die hinaus die Intensität kleiner als eine variable, die erste vorbestimmte Minimalintensität übersteigende Intensität ist, und einem zweiten Echo ist. das eine zweite vorbestimmte 6s Minimalintensität und eine Dauer besitzt, während der die zweite vorbestimmte Minimalintensität überschritten wird. Die Erzeugung eines Meßwertes wird dagegen gesperrt, wenn eine der Eigenschaften bezüglich der vorbestimmten Minimalintensitäten oder der Dauer nicht vorhanden ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ultraschall-Meßvorrichtung nach der Erfindung zur Bestimmung der Dicke und Exzentrizität aufeinanderfolgender Abschnitte eines dünnwandigen Kabelmantels,

F i g. 2 das Schaltbild einer Empfänger-Logikschaltung gemäß Fig. 1 zur Unterscheidung zwischen Störsignalen und gültigen Meßsignalen, um die Erzeugung eines Leseimpulses zu steuern, der ein die Manteldicke angebendes Zeilintervall für gültig erklärt. Dabei sind Einrichtungen vorgesehen, um die Intensität eines ersten Echoimpulses einer einen ersten und zweiten Echoimpuls enthaltenden Folge mit einer variablen Schwellenwert-Intensität zu vergleichen,

F i g. 3 eine grafische Darstellung mit Kurvenformen die der Funktion der Einrichtungen gemäß Fig. 1 zugeordnet sind und entsprechende Beschriftungen tragen.

Gesamtanordnung

Wie in F i g. 1 dargestellt ist, wird ein Kabclkcrn 11 der zur Schaffung eines mit einem Mantel 13 versehenen Kabels 12 mit Kunststoffmaterial, beispielsweise Polyäthylen beschichtet worden ist, in und durch einen Kühltrog 16 geführt. Zur wirksamen Steuerung der Dicke ddes um den Kern 11 extrudierten Mantels 13 und zur Steuerung der Exzentrizität des Mantels wird eine allgemein mit der Bezugsziffer 20 bezeichnete Ultraschall-MantclmeÖvorrichtung benutzt. Diese Vorrichtung überwacht die Manteldicke und -exzentrizitäi beim Einführen des ummantelten Kerns 11 in den Wassertrog 16. Die Vorrichtung 20 arbeitet berührungs los und mißt die Manteldicke an einem Punkt entlang der Herstellungsstraße, der eine minimale Transportverzögerung für die Rückführung auf ein Extruder Steuersystem garantiert.

Die Ultraschall-Manteldickenmeßvorrichtung 20 ver wendet bekannte Impulsecho-Meßverfahren, bei dener wenigstens ein Kristallwandler 21 erforderlich ist Dieser wird so erregt, daß er Impulse in Richtung aul das ummantelte Kabel 12 aussendet. Das Wasser irr Kühltrog 16 dient als das Koppelmedium, da; Ultraschallenergie zum Kabelmantel 13 überträgt.

Zur Erzielung einer sinnvollen Überwachung dei Dicke d des Mantels 13 ist es erforderlich, die Manteldicke an mehreren Punkten entlang der Periphe rie zu messen. Dies ist auch deswegen notwendig, um die Exzentrizitäi des Kabelmantels 13 bestimmen zi können.

Wie in F i g. 1 dargestellt, ist eine Anzahl vor Kristallwandlern 21-21 im Abstand um den Umfang de; Kabels 12 verteilt, wobei jeder der Kristallwandler it das Kühlmedium, beispielsweise Wasser, im Kühltrog K eintaucht. Die Kristallwandler 21-21 werden durch ein< elektrische Impulsspannung erregt, die zu zyklischer mechanischen Spannungen führt. Diese erzeuget hochfrequente Druckgradienten oder Wellen im Kop pelmedium, im vorliegenden Fall im Wasser de: Kühltroges 16. Die Wellen, deren Intensität sich nacl Art einer gedämpften Sinuskurve ändert, laufei während der Zeit 7"(vergleiche F i g. 3a) zur Oberflächi des Kabelmantels 13, wo ein Teil der Energie aufgrünt einer akustischen Impedanz-Fehlanpassung reflektier

wird. Dadurch wird ein Außenflächenecho ((xhoimpuls I. vergleiche I"ig. 3a) erzeugt, der nach der Zeil 2 7' ankommt.

f-'in Teil der Druckwelle wanden in den Kabelmantel J 3 hinein. F.ine zweite Reflexion tritt an der Grenzfläche zwischen der nach innen gerichteten Fläche des Kabelmantels und der metallischen Fcuchtigkcilsspcrre oder mit der Grenzfläche der nach innen gerichteten Hache eines Innenmantels mit dem Kabelkern oder mit einem Luftspalt nach der Zeit (27"+ /,Jauf. Dadurch wird der zweite oder Inncnflächcn-lxhoimpuls Il (f-'ig. 3a) bestimmt.der nach der Zeit (27+ 2^αηΙ<οΓηΓηι.

Es sei daran erinnert, daß mit Hilfe des Meßverfahrens der Zeitabstand 2/ (vergleiche Fig. 3a) zwischen Echosignalen bestimmt werden soll. Dieser Absland sieht in direkter Beziehung zur Dicke u des Kabelmantels 13. Die Meßwerte für die Dicke hängen von der Gleichmäßigkeit der Schallgeschwindigkeit innerhalb des Polyäthylens im Wassertrog ab.

leder der Kristallwandler 21-21 ist elektrisch mit einem zugeordneten Kanal einer Vielzahl von Kanälen 22-22 (Fig. 1) verbunden. Jeder der Kanäle 22-22 enthält eine Vielzahl von noch zu beschreibenden Bauteilen zur Umsetzung des zeitlichen Abstandes zwischen den von den verschiedenen, zu dem jeweiligen Kristallwandler 21 ausgerichteten Grenzflächen des Materials in ein Ausgangssignal, das der Dicke des Kabelmantels 13 proportional ist.

Außerdem sind weitere Bauteile vorgesehen, die zusammen mit den vier Kanälen 22-22 Einrichtungen zur Erzeugung eines Ausgangswertes bilden. Dieser Ausgangswert, der als Dicken- und Exzentrizitätswert vorliegt, wird auf einem Bedienungsplatz 26 (Fig. 1) angezeigt.

In F i g. 1 ist ein typischer Kanal 22 zusammen mit weiteren Bauteilen dargestellt, die den vier Kanälen gemeinsam sind. Jeder der Kanäle 22-22 enthält den zugeordneten Kristallwandler 21, der elektrisch mit einem zugeordneten Impulsgeber-Empfänger 27 verbunden ist. Der Impulsgeber-Empfänger ist in der oben genannten deutschen Offenlcgungsschrift 23 34 167 beschrieben.

Der Impulsgeber-Empfänger 27 stellt eine speziell ausgelegte Einrichtung dar, die bei jedem Zyklus zu Anfang einen Impuls zu dem zugeordneten Kristallwandler 21 überträgt, so daß der zugeordnete Kristall mit seiner natürlichen Resonanzfrequenz schwingt. Anschließend arbeitet in jedem Zyklus der Impulsgeber-Empfänger 27 als Empfänger für die vom geprüften Kabel 12 ankommenden Echoimpulse. 5"

Der Impulsgeber-Empfänger ist über eine Leitung 28 mit einer Empfänger-Logikschaltung 29 verbunden, die unter Steuerung einer Impulswiederholungsfrequenz-(PRF von Pulse Repetition Frequency)-Schaltung 30 den Impulsgeber-Empfänger 27 zur Erregung des zugeordneten Kristallwandlers 21 veranlaßt. Die Verbindung zwischen der Impulswiederholungsfrequenz-Schaltung 30 und der Empfänger-Logikschaltung 29 erfolgt mit Hilfe einer Leitung 31.

Die Empfänger-Logikschaltung 29 ist so ausgelegt daß sie die vom geprüften Kabel 12 ankommenden Echoimpulse für gültig erklären kann und diejenigen Impulse unterdrückt, die keine Beziehung zur Messung der Dicke des Mantels 13 haben. Zu diesem Zweck muß die Empfängerlogikschaltung 29 die Fähigkeit besitzen, ⁽>s zwischen Rauschimpulsen und gültigen Signalen sowie auch zwischen den ersten und zweiten Echosignalen unterscheiden zu können.

Außerdem muß die F.mpfänger-Logikschaltung 2ΐ schnell die Gültigkeit oder Ungültigkeit des erster Ixhoimpulscs feststellen können. Dadurch kann die Schaltungsanordnung 20 vorbereitet werden, auf einen zweiten Echoinipuls kurz nach FJntreffen des erster ixhoimpulscs zu warten. Auf diese Weise wird die Prüfung dünnwandiger Kabelmantel 13 vereinfacht.

Die Empfänger-Logikschaltung 29 ist mit einem Zähler 32 verbunden, der die Breite des Ausgangsimpulses der Empfänger-Logikschaltung 29 mißt. Dazu werden dem Zähler 32 Impulse durch einen handelsüblichen Oszillator 34 (vergleiche die Oszillatorausgangsspannung in Fig.3g) zugeführt. Der Zähler 32 ist so ausgelegt, daß er den Impulszählwert in einem Puffer (nicht gezeigt) speichert, unter der Voraussetzung, daß die vom impuisgeber-Empfänger 27 empfangenen Impulse durch die Empfänger-Logikschaltung 29 für gültig erklärt worden sind.

Anschließend wird der gespeicherte digitale Zählwert vom Zähler 32 zu einem Digital-Analogwandler 36 übertragen, der den digitalen Zählwert in eine Analogspannung umwandelt. Die Funktion des Digital-Analogwandlers 36 besteht dann, eine dem im Zähler 32 gespeicherten digitalen Zählwert entsprechende Analogspannung zu erzeugen. Diese Spannung dient als Anzeige für die Dicke des Kabelmantels bezüglich des jeweiligen Kanals. Die kontinuierliche Analogspannung wird, nachdem sie auf einen geeigneten Maßstab gebracht ist, auf einem dem jeweiligen Kanal 22 zugeordneten Meßinstrument 37 (Fig. 1) angezeigt. Dadurch kann die Bedienungsperson kontinuierlich die Dicke ddcs Kabelmantels 13 auf einem Abschnitt seines Umfangs überwachen, der dem jeweiligen einen Kanal zugeordnet ist.

Alternativ kann der im Puffer gespeicherte Zählerausgangswert einem digitalen Allzweckrechner (nicht gezeigt) zugeführt werden, um eine Datenanalyse und Datenzusammenfassung durchzuführen.

Zur Messung der Exzentrizität des Kabelmantels 13 ist eine Exzentrizitäts-Meßschaltung (nicht gezeigt) mit dem Digital-Analogwandler 36 jedes der Kanäle 22-22 verbunden. Die Exzentrizitäts-Meßschaltung vergleicht die Manteldicke rf auf der Oberseite und Unterseite des Kabelmantels 13 entsprechend der Darstellung in Fig. 1 und die Manteldicke auf der linken und rechten Seite. Selbstverständlich müssen die Vergleichsmessungen nicht in horizontaler und vertikaler Richtung vorgenommen werden, sondern es ist nur erforderlich, daß sie auf entgegengesetzten Schnittpunkten der Achsen eines Koordinatensystems mit dem Kabelmantel 13 erfolgen.

Die Exzentrizitäts-Meßschaltung ist so ausgelegt, daß sie die Dicke bei der Bodenmessung von der Dicke bei der oberen Messung des Mantels 13 abzieht, das Ergebnis mit 100 multipliziert und durch die Nenndicke des Mantels dividiert, so daß sich ein Prozentsatz der Mantelnenndicke ergibt. Eine entsprechende Berechnung erfolgt für die auf der linken und rechten Seite des kabelmantel 13 vorgenommenen Dickenmessungen. Jeder dieser Meßwerte wird auf einem Oben-Unten-Meßinstrument 39 und einem Links-Rechts-Meßinstrument 40 angezeigt, die der Exzentrizitäts-Meßschaltung (nicht gezeigt) zugeordnet sind.

Die Impulswiederholungsfrequenz-Schaltung 30 ist so ausgelegt daß sie ein sogenanntes PRF-Signal ^_j) zu einem als PRF- (vergleiche Fig.3b) bezeichneten Zeilpunkt über die Leitung 31 an einen Verbindungspunkt 43 (vergleiche F i g. 2, links unten) für beispiels-

weise den ersten Kanal anlegt, und von dort an den Eingang 47 einer linpulseinrichtung 48. Diese liefert einen Impuls an den Impulsgeber-Empfänger 27 (Fig. I), der dadurch den zugeordneten Kristallwandler 21 zur Aussendung von Druckwellen veranlaßt. Eine genauere Beschreibung der Gesamtanordnung 20 findet sich in der vorgenannten deutschen Offenlegungsschrift 23 34 167. Dort ist auch der linpulsgeber-Empfänger 27 und eine Empfänger-Logikschaltung offenbart.

Der Impulsgeber-Empfänger 27 weist eine Triggerschaltung 51 (Fig. 2) auf, an die der Impuls von der Impulseinrichtung 48 angelegt ist. Dadurch wird die Zuführung eines Stromimpulses zur Triggerschaltung 51 veranlaßt, damit diese Impulse zur Beaufschlagung des Kabelmantels 13 erzeugt.

Ein breitbiindiger, r:ii;scharmer Videoverstärker 106 (Fig. 2) empfängt und verstärkt die vom Kabel 12 rückkehrenden Echoimpulse und führt sie dann der L.ogikschaltung 29 zu. Die sehr kleinen Echoimpulse müssen auf etwa I bis 3 Volt verstärkt werden. Der breitbandige Videoverstärker 106 ist so aufgebaut, daß die verwendeten Halbleiterbauteile nur sehr wenig rauschen. Auf diese Weise sind die ankommenden und zwecks Übertragung zur Empfänger-Logikschaltung 29 verstärkten Signale größer als die durch Rauschen verursachten Signale, so daß eine genaue Feststellung der Nutzsignale möglich ist.

Die Einrichtungen im Impulsgeber-Empfänger 27 zur Verringerung des Rauschens während der Zeitspanne, in der Echoimpulse von der Anordnung 20 zur Prüfung angenommen werden, ist insbesondere dann wichtig, wenn die Dicke eines Innenmantels gemessen werden soll. Die von der Fläche des Innenmantels ankommenden Kchoimpulse besitzen kleinere Amplitude als diejenigen von der Fläche eines Außenmantels. Dies beruht darauf, daß die Kunststoffoberfläche auf einem Innennwntel weniger regelmäßig ist. Die kleinen Spitzen und Täler aul dem Innenmantel verringern den Auftreffbereich des Kabelmantels und bewirken so eine kleinere Amplitude der Vorderflanke des Echosignals. Außerdem führten die kleinen Spitzen und Täler zu Phascndiffcrcnzcn in Anteilen der elektrischen Echosignale, die sich gegebenenfalls außerphasig addieren und zu kleineren Amplituden führen. Obwohl sich die Echosignalstärke für Innen- und Außenmäntel ändert und auch für unterschiedliche Kabclabmessungen schwankt, kann ein System mit fester Verstärkung für ailc Kabeltypen mit einer bestimmten Isolation verwendet werden.

Der Kabelinnenmantel schrumpft um den Kabelkern 11 und bietet nach außen eine etwas unregelmäßige Oberfläche. Im Gegensatz dazu wird der Außenmantei über eine rohrtornrge Metaliabschirmung extrudiert, wodurch die Erzielung einer ziemlich einheitlichen Außenfläche des Außenmantels unterstützt wird.

Wegen des bekannten Abstandes zwischen den Kristallwandlern 21-21 einerseits und dem Kabel 12 andererseits und der bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schallwellen in Wasser ist die Zeitspanne, in welcher Echoimpulse zu erwarten sind, generell bekannt. Daher ist die Anordnung 20 so ausgelegt, daß sie Echoimpulse nur während dieser Zeitspanne annimmt, die im folgenden als »Fensterbreite« (vergleiche F i g. 3b) bezeichnet wird.

Das Anzeigesystem unter Verwirklichung gewisser Grundgedanken der Erfindung ist auf die Eigenschaften der zu erwartenden Signale und einen Bereich von Kabelmanteldicken zugeschnitten. Die Möglichkeit zur Messung dünner Kabelmantel ist insbesondere wegen des Trends zu dünnen Kabelmänteln zwecks Verringerung der Kosten wichtig. Außerdem wird die zunehmende Verknappung von Kunststoffen immer wichtiger. Experimentelle Daten zeigen, daß die akustische Impedanz für Polyäthylen gegen höhere Temperaturen abnimmt, beispielsweise solche, die im Wassertrog 16 nahe dem Extruder (nicht gezeigt) vorhanden sind. Insbesondere war die Amplitude des ersten Echoimpul-

ίο ses wesentlich kleiner als die des zweiten Echoimpulses aufgrund der größeren akustischen Fehlanpassung an der zweiten Polyäthylenflache. Außerdem hatte das zweite Echosignal eine wesentlich größere Dauer als das erste Echosignal. Diese Signaleigenschaften werden mit Vorteil bei der Auslegung der »Intelligenz« der Hmpfänger-I.ogikschaltung 29 benutzt. Bei Messungen des Innenmantels, bei denen die Signalamplitudcn aufgrund der Oberflächeniinregelmäßigkeiten stark schwanken, ist diese »Intelligenz« besonders nützlich.

Wenn die Amplitude oder Dauer des Echosignals kurzzeitig unter Minimalwerte absinkt, wird keine dann fehlerhafte Messung vorgenommen. Statt dessen hält man die letzte gute Messung in einem Register als Puffer hinter dem Zähler 32 fest, um einen korrekten, Ausgangswert für die Dicke zu behalten.

Darüber hinaus muß die Prüfung des ersten Echoimpuises innerhalb kurzer Zeit beendet sein, um .Störungen aufgrund des zugeordneten zweiten Impulses zu vermeiden, der von der inneren akustischen Grenzfläche eines dünnwandigen Kabelmantels reflektiert wird.

Ins Einzelne gehende Beschreibung der Empfänger-l.ogikschaltung

Die Empfängerlogikschaltung 29 ist so aufgebaut, daß sie die folgenden erwarteten .Signaleigenschaften prüft: 1. Die Echosignale treten während einer vorbestimmten Zeitspanne, der sogenannten »Fensterbreite« nach dem ausgesendeten Impuls auf; (o 2. ein gültiges erstes Echosignal ist kurz im Vergleich zum zweiten Echosignal (vergleiche F i g. 3a); 3. ein gültiges erstes Echosignal überschreitet einen bekannten, variablen Schwellenwert außerhalb einer vorgegebenen Zeit nicht;

4. die Spitzenamplitude eines gültigen zweiten Echosignals ist größer als die für das erste Signal geforderte Minimalamplitude (vergleiche Fi g. 3a); 5. das gültige zweite Echosignal überschreitet einen bekannten Schwellenwert außerhalb einer vorgegcbenen Zeit.

Wenn diese Eigenschaften für ein bestimmtes Signal

erfüllt sind, gibt die Empfänger-Logikschaltung 29 einen Belchl in Form eines Leseimpulses zum Zähler 32, einen während der Zeit 2f (vergleiche F i g. 3i) aufgezeichneten Zählwert als gültige Daten zu speichern.

Das Ausgangssignal der lmpulswiederholungsfrequenz-(PRF)-Schaltung 30 wird über den Verbindungspunkt 43 dem Eingang Ul eines monostabilen Multivibrators 112 (Fig. 2) zugeführt, der einen verzögerten Impuls über die Leitung 113 zu einem zweiten monostabilen Multivibrator 114 und über einen Ausgang I !5 zu weiteren Bauteilen der Schaltung führt. Ein Ausgang 116 des monostabilen Multivibrators 114 ist über die Leitung 117 und einen Verbindungspunkt 118 mit einem Eingang 119 eines Schwellenwertdetektors oder Komparators 120 für eine positive Spannung und einem Eingang 121 eines Komparators 122 für eine negative Spannung verbunden.

Die Schwellenwertdetekloren 120 und 122 sind in einem Komparatorabschnitt 123 der Empfänger-Logikschallung 29 enthalten. Der Schwellenwert stellt eine vorbestimmte. qualifizierende Minimalamplitude dar und seine Feststellung durch die Detektoren 120 oder 122 ist nüi/lich für die Messung eines Zeitabschnittes. Die Schwellenwertdetektoren 120 und 122 sind so eingestellt, daß sie einen möglichst kleinen Amplitudenwert dicht oberhalb des Rauschpegels feststellen.

Gemäß Fig. 2 enthält der Komparatorabschnitt 123 L'inen RFEingangsanschluß 124,der mit dem Breilband-Videovcistärkcr 106 verbunden ist. Der Eingangsanschluß 124 liegt an den Eingängen 126 und 127 der Schwellenwertdetektoren 120 bzw. 122. Diese liefern ein negatives Bestätigungsausgangssignal, wenn ihre Schwellenwerte überschritten werden.

Der Ausgang 128 des Schwellenwertdetektors 1120 ist mit einem Eingang 129 eines NOR-Gliedes 131, einem Logikelement mit negativer Logik, verbunden. Diese Bezeichnung bedeutet, daß, wenn entweder an den Eingang 129 oder an den anderen Eingang 133 des Gliedes 131 eine negative oder niedrige Spannung angelegt wird, der Ausgangswert gegenüber dem des Eingangswertes vertauscht ist.d. h., am Ausgang 134 des NOR-Gliedes 131 steht dann eine positive oder hohe Spannung. Der Ausgang 132 des Detektors !22 ist mit dem anderen Eingang 133 des NOR-Gliedes 131 verbunden.

Der Ausgang 134 des NOR-Gliedes 131 liegt über Verbindiingspunkte 136 und 137 an einem Inverter 138. Dieser ändert die Polarität des Eingangssignals und sein Ausgang ist über die Leitung 139 mit dem Einstelleingang eines Flipflops 141 verbunden.

Der Lösch- oder Rückstelleingang 142 des Füpflops 141 ist an die Impulswiederholungsfrequenz-Schaltung 30 angeschaltet, und ein Ausgang 143 liegt über einen Verbindungspunkt 144 an dem Eingang 146 eines Anhalte-Impulsgenerators 147 in Form eines monostabilen Multivibrators, dessen Ausgang 148 mit einem Gültigkeitsimpulsgenerator 249 verbunden ist, bei dem es sich ebenfalls um einen monostabilen Multivibrator handelt.

Die Funktionen der Impulsgeneratoren 147 bzw. 249 lassen sich am besten unter Bezugnahme auf F i g. 3 erläutern. Ein gültiger erster Echoimpuls muß zu Anfang den bekannten Schwellenwert übersteigen und kann ihn auch zu jedem Zeitpunkt innerhalb einer vorbestimmten Zeit übersteigen, die als Haltezeit bezeichnet und durch den ersten Halteimpuls (Fig. 3c) bestimmt wird. Dadurch wird der erste Echoimpuls für eine weitere Prüfung qualifiziert. Um gültig zu sein, darf der erste Echoimpuls den Schwellenwert während einer vorbestimmten, als Gültigkeitszeit bezeichneten Zeitdauer nach der Haltezeit nicht übersteigen. Die Gültigkeitszeit wird durch den ersten Gültigkeiisimpuls (vergleiche F i g. 3d) bestimmt.

Bei der Messung dünnwandiger Mantel 13 treten Schwierigkeiten auf. Die durch den Abstand zwischen dem Anfang des ersten und des zweiten Echoimpulses dargestellte Dicke d ist so klein, daß der Abstand zwischen den Impulsen ebenfalls nicht groß ist. Darüber hinaus ist der Schwellenwert so lang, daß eine verhältnismäßig große Haltezeit in der Empfänger-Logikschaltung 29 vorgesehen sein muß, um sicherzustellen, daß der Schwellenwert nicht für die Dauer des Gültigkeitsimpulses überschritten wird. Bei dünnwandigen Mänteln, beispielsweise mit einer Dicke von nur 0,61 mm, kann der zweite Echoimpuls während des Gültigkeitsiinpulses, der durch den Impulsgenerator 249 erzeugt wird, unu vor Beendigung der Prüfung des ersten Impulses ankommen. Dies würde dann zu der Anzeige führen, daß der erste Echoimpuls auch noch S wahrend der Zeit des Gültigkeitsimpulses vorhanden war und es sich folglich nicht ·ιηι einen gültigen ersten Impuls handelt.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit wird ein variabler oder dynamischer Schwellenwert benutzt

ίο (vergleiche Fig.3a). Die dynamische Schwellenwertkiirve ist so ausgebildet, daß sie am Ende des ersten llalteimpul.ses einen Spitzenwert besitzt und dann zu der dargestellten festen Schwellwerlamplitude abfällt. Fig. 3a zeigt, daß der abfallende Schwellenwert über

'5 die Z.eitdauer des ersten Gültigkeitsinipulses hinaus immer noch oberhalb des vorher verwendeten festen Schwellenwertes liegt. Dazu vergleiche man Fig. 3a und 3d. Der Schwellenwert steigt auf einen Spitzenwert an und fällt dann ab, derart, daß der Echoimpuls 1 vor dem Ende der früher verwendeten Haltezeit beträchtlich unterhalb des dynamischen Schwellenwertes liegt und diesen während der Gültigkeitszeit nicht übersteigt. Dadurch kann ein wesentlich kürzerer Halteimpuls (0,5 Mikrosekunden) verwendet werden, als dies vorher üblich war(1 bis 1,25 Mikrosekunden).

Gemäß F i g. 2 besitzt der Multivibrator 147 zwei Ausgänge 148 und 149. Der Ausgang 149 ist über die Leitung 151 mit einem Verbindungspunkt 152 und dann über eine Leitung 153 und einen Widerstand 154 mit einem an einer positiven Spannungsquelle von 5 Volt liegenden Anschluß 156 verbunden.

Der Verbindungspunkt 152 liegt außerdem über eine Verbindung 157 und einen Widerstand 159 sowie einen Verbindungspunkt 16! an de; Basis 162 eines NPN-Transistors 163. Zwischen die Verbindungspunkte 158 und 161 ist über eine Leitung 166 ein Nebenschlußkondensator 164 geschaltet. Der Emitter 167 des Transistors 163 liegt an Erde 168, während sein Kollektor 169 über die Leitung 171 zu einem Verbindungspunkt 172 führt.

Der Verbindungspunkt 172 ist über eine Leitung 173 und einen Widerstand 174 an einen mit einer positiven .Spannungsquelle von 15VoIt verbundenen Anschluß 176 geschaltet. Außerdem ist der Punkt 172 über die Leitung 177 und einen Widerstand 178 an einen Punkt 179 gelegt, der Teil der Schwellenwertschaltung ist.

Der Verbindungspunkt 179 liegt über einen Widerstand 180 an einem positiven Anschluß 181 und außerdem über ein Potentiometer 183 an Erde. Der Schleifarm 184 des Potentiometers 183 steht über den Verbindungspunkt 186 mit einem Eingang 187 des Schwellenwertdetektors 120 in Verbindung. Außerdem ist der Punkt 186 über die Leitung 188 und einen Kondensator 189 an Erde gelegt.

Gemäß F i g. 2 steht der Ausgang 148 des Haltemultivibrators 147 über den Punkt 192 und die Leiiung 191 mit dem Eingang 193 eines Multivibrators 249 in Verbindung. Der Punkt 192 ist außerdem über die Leitung 194, einen Punkt 19t> und einen Widerstand 197 an einen mit einer positiven Spannungsquelle von 5 Volt verbundenen Anschluß 198 gelegt.

Der Punkt 196 steht mit einem Punkt 199 sowie über einen Widerstand 200 und einen Punkt 201 mit dem Emitter 202 eines PNP-Transistors 203 in Verbindung.

Zwischen den Punkten 199 und 20t liegt außerdem ein Kondensator 204.

Die Basis 206 des Transistors 203 liegt an Erde und dessen Kollektor 207 an einem VerbindungSDunkt 208.

der über eine Leitung 209 und einen Widerstand 211 an einem Anschluß 210 für eine tjegative Spannung von 15 Volt.

Der Punkt 208 ist a_;.3erdem mit der Basis 212 eines /weiten PNP-Transistors 213 verbunden. Dessen Emitter 214 liegt an Erde und sein Kollektor 216 über einen Verbindungspunkt 217, die Leitung 218 und einen Widerstand 219 an einem Anschluß 221 für eine negative Spannung von 15 Volt.

Weiterhin ist gemäß F i g. 2 der Punkt 217 über einen Widerstand 222 und eine Leitung 223 mit einem Punkt 224 im Komparatorabschnitt 123 verbunden. Der Punkt 224 ist mit einem Potentiometer 226 verbunden, dessen Schleifer über den Punkt 227 an einem Eingang 228 des Schwellenwertdetektors 122 für negative Spannung liegt.

Der dynamische negative Wert für den Schwellenwertdetektor 122 wird an einem Kondensator 229 erzeugt. Dieser ist zwischen den Punkt 227 und Erde geschaltet und führt eine Lade- und Enlladefunklion für den Schwellenwertdetektor 122 durch.

Schließlich enthält die Anordnung zur dynamischen Änderung des Schwellenwertes für die Empfänger-Logikschaltung 29 einen Widerstand 231, der zwischen dem Punkt 224 und einem Anschluß 232 mit einer negativen Spannung von !5 Volt liegt.

Die Form des Anstiegsteiles der Kurve für den variablen positiven Schwellenwert (F i g. 3a) wird durch die Kennwerte der passiven Bauteile bestimmt, zu denen die Widerstände 174, 178, 180, 183 und der Kondensator 189 gehören. Während des Abfalls der Kurve in Richtung auf den positiven festen Schwellenwert (horizontale gestrichelte Linie oberhalb der Α-Achse in Fig. 3a) stellt die Schaltung einen Weg vom Kondensator 189 über den Transistor 163 nach Erde her. Die Form des abfallenden Teils der positiven dynamischen Schwellenwertkurve wird durch die passiven Bauteile einschließlich der Widerstände 178, 180 und 183 sowie den Kondensator 189 bestimmt.

Die Form des Anstiegsteils der negativen variablen Schwellenwertkurve (vergleiche F i g. 3a) wird durch die Kennwerte der passiven Bauteile bestimmt, zu denen die Widerstände 219,222,226,231 und der Kondensator 229 gehören. Während des Abfalls der Kurve in Richtung auf den negativen festen Schwellenwert (vergleiche horizontale gestrichelte Linie unterhalb der x-Achse in Fig.3a) stellt die Schaltung einen Weg vom Kondensator 229 über den Widerstand 222 und den Transistor 213 nach Erde her. Die Abfalleigenschaften der negativen dynamischen Schwellenwertkurve wurden durch die passiven Bauteile einschließlich der Widerstände 222, 231, 226 und den Kondensator 229 bestimmt. Der besprochene Teil der Logikschaltung 29 liefert eine Anzeige für die Intensität des ersten Echoimpulses mit Bezug auf die dynamische Schwellenwertkurve. Wenn der erste Echoimpub die dynamische Schwellenwertkurve während des Gültigkeitsimpulses übersteigt, erzeugt das NOR-Glied 131 ein Ausgangs signal, das zum Verbindungspunkt 136 und dann zu einem NAND-Glied 254 läuft.

Der Ausgang 251 des Multivibrators 249 ist über die Leitung 252 mit einem Eingang 253 des NAND-Gliedes 254 verbunden. Außerdem liegt der Verbindungspunkt 136 über die Leitung 256 am anderen Eingang 257 des NAND-Gliedes 254. Wenn gleichzeitig positive Signale an die Eingänge 253 und 257 des NAND-Gliedes angelegt werden, erscheint am Ausgang 258 der umgekehrte Wert wie am Eingang, d. h., eine negative oder niedrige Spannung.

Der Ausgang 258 fjcs NAND-Gliedes 254 ist über die Leitung 259 mit dem Einstelicingang 261 eines Flipflops 262 verbunden, das durch ein verzögertes PRF-Signal rücksieiibar ist. Dies wird durch Anlegen eines Rückstellsignals an den Eingang 263 des Flipflops in Form der Rückflanke des verzögerten Impulses vom Ausgang 115 des Multivibrators 112 veranlaßt.

Ein Ausgang 264 des Flipflop 262 ist über die Leitung

ίο 266 und einen Punkt 267 mit einem auch als D-Eingang bezeichneten Eingang 268 eines Flipflops 269 verbunden. Einem Takteingang 271 des Flipflops 269, der auch mit Cbezeichnet ist, wird ein Impuls vom Ausgang 272 des Multivibrators 249 über die Leitung 273 zugeführt.

Das Flipflop 269, das durch einen Impuls (PRF) von der PRF-Schal'ung 30 am Eingang 270 zurückgestellt worden ist, erzeugt ein Signal am Ausgang 274, das über die Leitung 276 zu einem Eingang 277 eines NAND-Gliedes 278 übertragen wird. Der Punkt 137 liegt über eine Leitung 279 und den Punkt 281 am anderen Eingang 282 des NAND-Gliedes 278. Dessen Ausgang 283 ist über die Leitung 284 mit dem Einstelleingang 286 eines Flipflops 287 verbunden.

Dem Rückstel'eingang 288 des Flipflops 287 wird ein Signal von der Impulswiederholungsfrequenz-Schaltung 30 zugeführt, das aber mit Bezug auf die Rückflanke des vom Multivibrator 112 erzeugten Impulses verzögert ist. Der Ausgang 289 des Flipflops 287 ist über die Leitung 291 mit dem Eingang 292 eines NAND-Gliedes 293 verbunden. Außerdem steht der Punkt 144 über die Leitung 294 mit dem anderen Eingang 296 des NAND-Gliedes 293 in Verbindung, das einen negativen oder kleinen Ausgangsimpuls entsprechend der Darstellung in Fig. 2 an den Zähler 32 gibt. Der andere Ausgang 297 des Flipflops 287 ist über die Leitung 298 mit dem Eingang 299 eines monostabilen Multivibrators

301 verbunden.

Der monostabile Multivibrator 301 arbeitet als

Generator eines Halteimpulscs zur Prüfung der Eigenschaften des zweiten Echoimpulses. Sein Ausgang

302 ist über einen Punkt 304 und eine Leitung 306 mit dem Eingang 307 eines Gültigkeitsimpulsgenerators 308 für das zweite Echo verbunden. Der Generator 308 ist ebenfalls ein monostabiler Multivibrator. Sein Ausgang 309 ist über eine Leitung 311 mit einem Eingang 312 eines NAND-Gliedes 313 verbunden, dessen anderer Eingang 314 über eine Leitung 316 zurück zum Punkt 281 führt.

Das NAND-Glied 313 erzeugt ein negatives Signal an seinem Ausgang 317, das dann über die Leitung 318 zum Einstelleingang 321 eines Flipflops 319 läuft. Das Flipflop 319 ist ein sogenanntes Takt-(ringing) Flipflop, dessen Rückstelleingang 322 ein Signal von der Impulswiederholungsfrequenz-Schaltung 30 zugeführt werden kann. Das Flipflop 319 erzeugt ein Signal an seinem Ausgang 323. das über die Leitung 324 zu einem Eingang 326 eines N AN D-Gliedes 327 läuft.

Das NAND-Glied 327 liefert beim Anlegen positiver

oder hoher Signale sowohl an den Eingang 326 als auch an den Eingang 328, der über die Leitung 329 mit dem Punkt 267 verbunden ist, ein negatives oder kleines Signal über die Leitung 331 an den Eingang 332 eines Steuer- oder Leseimpulsgenerators 333 in Form eines monostabilen Multivibrators, der dann durch das Signal

''S getriggert wird.

Zur Prüfung der Spiuenamplitude des zweiton Echoimpulses ist der l'unkt 304 auf der Ausgangsscitc des Multivibrators 301 über die Leitung 336 mit einem

24

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Eingang 337 eines AmpJitudenkomparators 338 der Detektorschaltung 123 verbunden. Der Ausgang 339 des (Comparators 338 steht über die Leitung 341 mit dem Einstelleingang eines Flipflops 342 in Verbindung. Dessen Rückstelleingang 340 liegt an der Impulswiederholungsfrequenz-Schaltung 30. Der Ausgang 343 des Flipflops 342 ist über die Leitung 344 mit einem Eingang 346 des Multivibrators 333 verbunden, um den Multivibrator zu triggern.

Außerdem arbeitet der Multivibrator 333 mit weiteren Bauteilen der Schaltung 29 derart zusammen, daß am Ende der »Fensterbreite« der Multivibrator auf Befehl den Leseimpuls (F i g. 3i) erzeugt. Dadurch wird die Speicherung des Zählwertes im Zählerspeicher (nicht gezeigt) veranlaßt. Zur Aufnahme eines Befehls am Ende der Fensterbreite besitzt der Multivibrator 333 einen weiteren Eingang 347, der über die Leitung 348 zurück zu einem Ausgang 349 des Multivibrators 114 verbunden ist.

Es sei bemerkt, daß die hier verwendeten Ausdrücke »messen« oder »prüfen« oder »überwachen« den Vergleich eines Wertes mit einem Bezugswert bedeuten. Beispielsweise stellen die Schwellenwertdetektoren 120 und 122 fest, ob die Echoimpulse zu Anfang die minimale Schwellenwertamplitude übersteigen. Andererseits bestimmt der Komparator 338, ob die Spitzenamplitude des zweiten Echoimpulses größer ist als ein vorbestimmter Wert. Selbstverständlich könnte die Schaltungsanordnung 20 so verfeinert werden, daß die tatsächlichen Werte für die Zeitintervalle und die Amplituden bestimmt wird.

Das hier beschriebene bevorzugte Ausiührungsbeispiei speicher! einen Zeitzählwert zwischen den Echoimpulsen, wenn eine Folge mit einem ersten und zweiten Echoimpuls für gültig erklärt wird. Der erste Impuls wird für gültig erklärt, wenn seine Amplitude oberhalb eines bestimmten Minimalschwellwertes liegt und über eine vorgegebene Zeitdauer hinaus einen variablen Schwellwert nicht übersteigt. Der zweite Impuls wird für gültig erklärt, wenn seine Spitzeriamplitude eine vorgegebene Größe übersteigt und die Zeitdauer, während der dieser Schwellwert überschritten wird, größer ist als eine vorgegebene Zeit. Eine gültige Folge mit einander zugeordneten ersten und zweiten Echos muß während der sogenannten Fensterbreite auftreten.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist nicht nur vorgesehen, daß die jeweiligen Werte der Impulsamplitude und -dauer bestimmt werden, sondern außerdem der Freijuenzgehalt der Echoimpulse zum Vergleich mit denjenigen Werten, die dem bestimmten Material des geprüften Kabelmantels zugeordnet sind.

Wenn im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Patentanspruch? davon die Rede ist, daß eine Fläche auf ein Objekt gerichtet ist, so bedeutet dies, daß die Fläche in Richtung auf das Objekt orientiert ist und dem Objekt nahe sein kann, aber nicht muß oder in Kontakt mit dem Objekt stehen kann.

Alle logischen Elemente, d. h. NAND-Glieder, NOR-Glieder, und bistabilen Elemente, d. h. Flipflops, und monostabilen Elemente, d. h. Multivibratoren, werden anhand positiver Logik beschrieben, bei der eine Spannung mit hohem oder positivem Wert eine binäre »I« und eine Spannung mit niedrigem Wert oder dem Wert Null eine binäre »0« darstellt. Außerdem werden durchweg die Eingangs- und Ausgangssignale der verschiedenen Bauteile als Spannungen mit hohem (H) oder niedrigem (L) Pegel beschrieben.

Ein NAND-Glied mit positiver Wahrheitstabelle (eii NOR-Glied mit negativer Wahrheitstabelle) erzeugt eii L-Ausgangssignal nur, wenn Eingangssignale /Van aller Eingängen liegen. Der Ausgang ist H für aHe änderet Kombinationen von Eingangssignalen.

Ein NOR-Glied mit negativer Wahrheitstabelle (eii NAND-Glied mit positiver Wahrheitstabelle) erzeug ein Ausgangssignal H, wenn ein Eingangssignal L ai irgendeinem Eingang vorhanden ist Nur wenn keil Eingangssignal L vorliegt, steht am Ausgang eii Ausgangssignal L

Ein Flipflop ist ein bistabiler Multivibrator oder ein« ähnliche Schaltung oder Einrichtung mit zwei stabiler Zuständen. Das Flipflop kann eine Vielzahl voi Eingängen aufweisen, um beim Anlegen eines Eingangs signals von einem Zustand zum anderen umgeschalte zu werden. Außerdem besitzt ein Flipflop üblicherweis« zwei Ausgänge, von denen nur einer benutzt werdei muß. Der Ausgang »1« erzeugt ein Ausgangssignal I und der Ausgang »0« ein Ausgangssignal H, wenn siel das Flipflop in einem ersten oder Rückstellzustanc befindet. Die Ausgangssignale kehren sich um, wenn da: Flipflop im zweiten oder Einstellzustand ist.

Ein monostabiler Multivibrator erzeugt, wenn ein H oder !-Eingangssignal an seinen Eingang angelegt wird wobei der Eingang von 0 auf I oder von L auf /-wechselt, einen einzigen Ausgangsimpuls mit dei /.-Amplitude von gewählter Dauer. Dies gilt für dei 1-Ausgang. Gleichzeitig tritt am 0-Ausgang eir L-Impuls gleicher Dauer auf.

Ein Inverter erzeugt einen 0-Ausgang, wenn eine 1 ai seinen Eingang angelegt wird und umgekehrt eii 1 -Ausgangsignal, wenn eine 0 an seinen Eingan; gebracht wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Anlegen de:

PRF-Signals aⁿ den Rückstelleirigang jedes dei Flipflops diese zurückstellt. Die Zurückstellung dei Flipflops bewirkt, daß deren 1-Ausgangsanschlüsse dei Wert L annehmen. Andererseits führen die 0-Ausgangs anschlüsse den Wert H.

Eine gültige, durch den Impulsgeber-Empfänger 2i empfangene Gruppe von Echoimpulsen besitzt einei Zeitabstand 2t entsprechend Fig.3h, wobei der erst< Echoimpuls I etwa 40—120 Mikrosekunden nacl Beginn des Zyklus auftritt. Der erste Echoimpuls wire erzeugt, wenn der von dem zugeordneten Kristallwand ler 21 ausgesendete Impuls auf die Außenfläche de: Mantels 13 auftrifft und dort reflektiert wird. Der zweit< Echoimpuls Il wird erzeugt, wenn der nicht reflektiert« Teil des vom Kristallwandler 21 ausgesendetei Impulses auf die nach innen gerichtete Fläche de! Mantels 13 auftrifft und dort reflektiert wird.

Die Amplitude des Echoimpulses I ist eine Funktior der akustischen Impedanzfehlanpassung zwischen derr heißen Polyäthylenmantel und dem Wasser im Kühltrog 16. Die Amplitude des Echoimpulses Il ist eine Funktior der akustischen Impedanzfehlanpassung zwischen den" heißen Polyäthylenmantel und dem Kern 11. Weiterhir ist für Kabelmantel aus Polyäthylen die Amplitude unc Dauer des ersten Echoimpulses kleiner als die Amplitude und Dauer des zweiten Echoimpulses.

Während der »Fensterbreite« (die gemäß Fig.3t eine Dauer von etwa 90 bis 120 Mikrosekunden hat wird ein Halteimpuls (vergleiche Fig. 3c) durch di« Empfängerlogikschaltung 29 bei Eintreffen eines erster Echoimpulses erzeugt, wobei ein Gültigkeitsimpul: (vergleiche Fig. 3d) unmittelbar am Ende des erstei Halteimpulses anfängt. Hs ist wünschenswert, daß dei

erste Giiltigkeilsimpuls während des Amplitudenabfalls des ersten Echoimpulses beginnt.

Danach wird bei Beginn des zweiten Echoimpulses ein zweiter Halteimpuls (vergleiche Fig.3e) erzeugt, und ein zweiter Gültigkeitsimpuls (vergleiche F i g. 3f) fängt am Ende des zweiten Halteimpulses an. Der zweite Gültigkeitsimpuls sollte während des Abfalls des zweiten Echoimpulses beginnen.

Wenn die Empfängerlogikschaltung 29 ein positives oder hohes Ausgangssignal 258 anzeigt, weiß man, daß ein gültiger erster Echoimpuls von dem in der Messung befindlichen Kabel eingetroffen ist. Man beachte, daß, wenn die Empfängerlogikschaltung 29 ein negatives Signal am Ausgang 258 aufgrund eines scheinbaren ersten Echoimpulses liefert, die Schaltung nicht auf ein zweites Echosignal wartet, und folglich keinen Leseimpuls für den ersten Zyklus erzeug·. Der dem zweiten Gültigkeitsimpuls zugeordnete Teil der Schaltung sollte ein negatives Signal am Ausgang 317 liefern, das anzeigt, daß der zweite Echoimpuls außerhalb der vorbestimmten Grenzen des Schwellwertbandes liegt.

Der Gültigkeitsimpuls sperrt auch die fehlerhafte Aufnahme von Rauschsignalen, die aufgrund von Luftblasen im Wasser des KOMtrogs 16 auftreten können. Wenn ein Rauschsignal dem ersten Echoimpuls vorausgeht, so nimmt die Schaltung das Rauschsignal als erstes Echo auf und versucht danach, das wirkliche erste Echosignal als scheinbares zweites Echosignal gültig zu erklären. Wenn dies geschieht, so veranlaßt die Empfängerlogikschaltung 29, die nicht die erwartete Positiv-Negativfolge anhand der Signale an den Ausgängen 258 bzw. 317 empfängt, daß der Leseimpuls nicht erzeugt wird.

Die Impulswiederholungsfrequenz-Schaltung 30 steuert die Arbeitsweise der Kanäle 22-22 und ihre Wechselwirkung. Dazu erzeugt die Schaltung 30 vier Impulswiederholungsfrequenzsignale, und zwar eines für jeden der Kanäle 22-22, und je mit einer Periode von etwa 2 Millisekunden. Die vier Impulse sind um etwa 500 Mikrosekunden versetzt (vergleiche F i g. 3j), wodurch sich die versetzte Arbeitsfolge für die vier Kanäle ergibt. Auf diese Weise beginnt der Meßzyklus mit dem oberen Kanal 22 und schreitet dann zum rechten, zum unteren und zum linken Kanal fort. Die gesamte Aktivität bezüglich des oberen Kanals tritt während der ersten 500 Mikrosekunden vor Erzeugen des dem rechten Kanal zugeordneten verschobenen Impulses auf. Dadurch wird die Zeitdauer zwischen dem Betrieb entgegengesetzter Kristallwandler möglichst groß.

Die Impulswiederholungsfrequenz-Schaltung 30 bereitet die Logikschaltung 29 für jeden Operationszyklus vor. Es wird ein Impuls (ein PRF-Impuls, der als negativ bezogener Impuls definiert ist) von der PRF-Schaltung an die Rückstelleingänge 142, 270, 322 und 340 der Flipflops 141, 269, 319 und 342 angelegt, um deren !-Ausgänge auf L zu bringen. Das Anlegen des PRF-Impulses wird als Beginn eines Prüfzyklus angesehen.

Die Impulswiederholungsfrequenz-Schallung 30 steuert außerdem die Empfängerlogikschaltung 29 so, daß sie Frhoimpulse nur während der vorbestimmten Zeitspanne aufnimmt, die als rensterbreite (vergleiche Fig_. 3b) bezeichnet wird. Der Impuls von der PRF-Schaltung 30 wird an den Eingangspunkt 111 des monostabilen Multivibrators 112 angelegt.

Der monostabile Multivibrator 112 bewirkt eine Verzögerung vorbestimmter Dauer (vergleiche F i g. 3b). Der verzögerte Impuls wird an den Rückstelleingang 263 des Flipflops 262 angelegt, um dessen 0-Ausgang 264 auf H zu bringen. Außerdem läuft der verzögerte Impuls zum Rückstelleingang 288 des Flipflops 287, so daß dessen I-Ausgang 297 auf L und dessen 0-Ausgang 289 auf //geht.

Die Rückflanke des verzögerten Impulses, der über die Leitung 113 an den Multivibrator 114 angelegt wird, bewirkt, daß dieser einen fensterbreiten Impuls

ίο (vergleiche F i g. 3b) erzeugt. Die sogenannte »Fensterbreite« des Fensterimpulses ist diejenige Zeitspanne, in welcher der Kanal 22 einen gültigen Echoimpuls aufgrund desjenigen Impulses empfängt, der von dem zugeordneten Kristallwandler zum Kabel 12 ausgesendet worden ist, so daß folglich Streuimpulse gesperrt werden. Das Ende des Fensterimpulses wird als das Ende eines Prüfzyklus a-.igesehen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Empfängerlogikschaltung 29 veranlaßt, eine Entscheidung zu treffen, ob ein Impuls zwecks weiterer Verarbeitung von Messungen in Verbindung mit dem Eintreffen von Echosignalen erzeugt werden soll oder nicht.

Der Fensterimpuls geht vom Ausgang 116 über eine Leitung 117 zum Verbindungspunkt 118. Durch das Anlegen des Signals vom Fensterimpulsgeneratorabschnitt der Schaltung 29 an den Verbindungspunkt 118 werden die Schwellwertdetektoren 120 und 122 betätigt. Die Schwellwertdetektorschaltung 123 enthält Einrichtungen zur Feststellung eines positiven oder negativen Echoimpulses, der vom Breitband-Videoverstärker 106 zum Eingangsanschluß 124 gegeben wird. Man beachte, daß gemäß Fig. 2 die beiden Schwellwertdetektoren 120 und 122 nur dann betätigt sind, wenn das Fenstersignal am Verbindungspunkt 118 anliegt. Der Schwellwertdetektor 120 ist so ausgelegt, daß er ein negatives Bestätigungssignal an den Eingang 129 des NOR-Gliedes 131 aufgrund der Zuführung eines gültigen positiven Echoimpulses an den Eingangsanschluß 124 der Schwellwertdetektorschaltung 123 anlegt. Andererseits ist der Schwellwertdetektor 122 so aufgebaut, daß er ein negatives Bestätigungssignal an den Eingang 133 des NOR-Gliedes 131 aufgrund eines gültigen negativen Echoimpulses legt.

Die Schwellwertdetektorschaltung 123 gibt ein Signal an das NOR-Glied 131 nur dann, wenn der erste Echoimpuls einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Ein Echoimpuls, der größer ist als der vorbestimmte Schwellenwert, wird als außerhalb des Bandes angesehen und bewirkt, daß die Schwellwertdetektoren 120 oder 122 ein negatives Signal erzeugen. Wenn die Amplitude nicht wenigstens den vorbestimmten Schwellenwert erreicht, so wrd sie als innerhalb des Bandes liegend bezeichnet und das negative Signal erscheint nicht.

Wenn der Polyäthylenmantel 13 sich abkühlt, so steigt die Amplitude eines vom Mantel kommenden Echoimpulses an. Die vorliegende Anlage ist für eine Messung der Dicke und Exzentrizität so dicht als möglich am Extruder ausgelegt. Es wird also eine Messung am heißen Polyäthylenmaterial vorgenommen. Die Schwellenwertdetektoren 120 und 122 sind so ausgewählt und eingestellt, daß sie nur Impulse mit einer vorbestimmten Minimalamplitude feststellen, die der für Reflexionen an der nach außen gerichteten Fläche des Polyäthylenmantels 13 erwarteten Amplitude entsprechen.

Anschließend prüft die Empfängerlogikschaltung 29 den ersten Echoimpuls, um festzustellen, ob seine Amplitude den dynamischen Schwellenwert nur wäh-

rend eines Zeitabschnittes übersteigt, der nicht großer als ein vorbestimmter Zeitabschnitt ist. Versuche haben gezeigt, daß der erste Echoimpuls, der von der Grenzfläche zwischen Wasser und der nach außen gerichteten Fläche des Polyäthylenmantels zu erwarten ist, nur eine sehr kurze Dauer von beispielsweise etwa 0,5 Mikrosekunden hat. Im Gegensatz dazu ist der zweite Echoimpuls von der Grenzfläche zwischen der nach innen gerichteten Fläche des Polyäthylens und dem Kabelkern beziehungsweise der Abschirmung von einer Dauer im Bereich von I bis 2 Mikrosekunden. Dies beruht darauf, daß das Polyäthylenmaterial die höher frequenten Energieanteile ausfiltriert und daß die Reflexion an der zweiten Grenzfläche größer ist. Alle Signale müssen daher, um gültig zu sein, Kriterien genügen, die sowohl mit Bezug auf die Zeitdauer als auch mit Bezug auf die Amplitude aufgestellt worden sind.

Wenn die Amplitude des ersten Elektro-Impulses den vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, legt der Schwellenwertdetektor 120 oder 122 ein Signal an den Eingang 129 bzw. 133 des NOR-Gliedes 131. Dadurch geht der Ausgang 134 des NOR-Gliedes 131 auf den Wert H, so daß ein W-Signal über die Verbindungspunkte 136 und 137 zum Inverter 138 gelangt. Der Inverter 138 gibt dann ein /. Signal über die Leitung 139 zum Flip-Flop 141, wodurch dessen Ausgang 143 und damit der Verbindungspunkt 144 auf hohe Spannung g». bracht werden.

Das Flip-Flop 141 kann nur durch Anlegen des PRF-Signals am Anfang des nächstfolgenden Meß:yklus zurückgestellt werden.

Die hohe Spannung H am Punkt 144 wird als Eingangssignal an den Eingang 296 des NAND-Gliedes 293 angelegt. Gemäß F i g. 2 bringt der zu Beginn jedes Betriebszyklus an den Eingang 288 des Flip-Flops 287 angelegte verzögerte PRF-Impuls den Ausgang 289 auf hohe Spannung H zurück, wodurch ein positives Signal am Eingang 292 des NAND-Gliedes 293 erscheint. Dadurch erzeugt das NAND-Glied 293 am Ausgang einen negativen Impuls, der den Anfang des Meßzyklus definiert und den Zähler 32 veranlaßt, mit dem Zählen zu beginnen.

Der Grund für das Anlegen eines verzögerten PRF-Impulses an den Eingang 288 sei kurz erläutert. Wenn ein hohes Potential H am Ausgang 143 des Flip-Flops 141 vorhanden und ein PRF-Impuls an die Eingänge 142 ur?d 288 der Flip-Flops 141 bzw. 287 angelegt sein sollte, so könnte das Flip-Flop 287 schneller als das Flip-Flop 141 ansprechen, wodurch dann positive Η-Signale an beiden Eingängen 296 und 292 des NAND-Gliedes 293 erscheinen. Wenn dann das Flip-Flop 141 zurückgestellt wird, so geht dessen Ausgang 143 auf L, wodurch ein entsprechendes L-Signal am Eingang 296 erscheint und dadurch der Ausgangsimpuls des NAND-Gliedes 293 und demgemäß die Oszillator-Impulszählung unterbrochen wird. Auf diese Weise würde ein fehlerhafte·· negativer Ausgangsimpuls kurzer Dauer während der Rückstellzeit durch das NAND-Glied 293 erzeugt.

Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, wird ein verzögerter PRF-Impuls an den Eingang 288 des Flip-Flops 287 angelegt. Dadurch wird die Rückstellung des Ausgangs 289 auf H verzögert, so daß ein Signal H erst dann am Eingang 292 des NAND-Gliedes 293 angelegt ist, nachdem die Rückstellung am Ausgang 143 des Flip-Flops 141 vorgenommen ist und es durch einen wenigstens teilweise gültigen ersten Echo-Impuls eingestellt worden ist.

Das Auftreten einer Spannung H am Verbindungspunkt 144 gibt einen wenigstens teilweise gültigen ersten Echo-Impuls an. Zur Bestätigung dieser Annahme wird eine Prüfung eingeleitet durch Feststellung, daß die Dauer des Echo-lrnpulses etwa 500 Nanosekunden beträgt und daßcnschließend eine Lücke auftritt, in der kein Signal vorhanden ist.
Zu diesem Zweck geht das Signal Harn Verbindungspunkt 144 auch zum Eingang 146 des ersten Halteimpuls-Multivibrators 147. Das Signal am Punkt 144 zeigt das Vorhandensein eines gültigen Echo-Impulses an, soweit seine durch einen der Schwellwert-Detektoren 120 oder 122 bestimmte Amplitude betroffen ist.

Das Anlegen eines Signals an den Punkt 144 veranlaßt den Multivibrator 147 zur Erzeugung eines Zeitverzögerungs- oder Halte-Impulses (vgl. Fig.3c), um festzustellen, ob die Zeitdauer-Eigenschaft so ist, daß der erste Echo-Impuls für gültig erklärt werden kann. Der Halteimpuls-Multivibrator 147 ist so ausgelegt, daß er einen Halteimpuls vorbestimmter Länge erzeugt, die im vorliegenden Fall etwa 500 Nanosekunden beträgt. Dies steht im Gegensatz zu Halteimpulsen mit einer Dauer von etwa 1 Mikrosekunde, die in Verbindung mit festen Schwellenwerten benutzt worden sind.

Der Ausgang 149 des Multivibrators 147 liegt normalerweise auf H, und der NPN-Transistor 163 ist normalerweise eingeschaltet, wodurch der Kollektor 169 nahezu Erdpotential besitzt. Wenn der erste Echo-Impuls den zu Anfang vorhandenen, durch die horizontalen, gestrichelten Linien in Fig. 3a angegebenen Schwellenwert übersteigt, so wird das Glied 131 betätigt. Dadurch triggert das Flip-Flop 141 den Multivibrator 147 und dessen Ausgang 149 geht auf L Der Transistor 163 wird dann ausgeschaltet, und es kann ein Strom von der Quelle 176 über die Widerstände 174, 178 und das Potentiometer 183 zum Verbindungspunkt

186 fließen. Der Strom fließt dann weiter über die Leitung 188 zum Kondensator 189 und erhöht dessen Ladespannung. Diese Spannung steht mit dem Eingang

187 des Schwellenwert-Detektors 120 in Verbindung und bewirkt, daß der Schwellenwert des Detektors allmählich von einem Ruhewert von etwa 200 mV entlang der Kurve nach F i g. 3a auf einen Spitzenwert von etwa 1000 mV ansteigt.

Der Beschleunigungskondensator 164 ermöglicht ein schnelles Ein- und Ausschalten des Transistors 163. Der Kondensator 164 bildet einen Weg kleinen Widerstandes gegen Erde und ermöglicht einen genügend großen Stromfluß zum Transistor während des Einschaltzeitpunktes, um ein schnelles Einschalten zu erreichen. Vor dem Ausschalten des Transistors 163 ist der Kondensator 189 geladen. Dies dient der Entfernung der Basis-Emitter-Ladung während des Einschaltens, um ein schnelles Einschalten zu erleichtern.

Wenn der Ausgang 149 des Multivibrators 147 an der Vorderflanke des Halteimpulses auf L geht, so erscheint gleichzeitig am Ausgang 148, der normalerweise auf niedriger Spannung liegt, das Signal H. Der normalerweise ausgeschaltete Transistor 203 zieht einen Basis-Strom und wird leitend. Durch das Einschalten des Transistors 203 wird der Basis-Strom eines weiteren PNP-Transistors 213, der normalerweise eingeschaltet ist, abgetrennt, so daß der Transistor 213 nichtleitend wird.

Der Transistor 213 hat eine ähnliche Funktion mit Bezug auf den negativen Schwellwert-Detektor 122 wie

der Transistor 163 mit Bezug auf den positiven Schwellwert-Detektor 120. Wenn der Transistor 213 ausgeschaltet wird, so steigt eine negative Schwellwertspannung aufgrund der Spannungswelle 221 von - 15 V in negativer Richtung an, um einen Stromfluß vom Verbindungspunkt 224 nach Erde zu veranlassen. Der Transistor 213 arbeitet als spannungsgesteuerter Stromschalter, der vom Ausgang 148 des Multivibrators 147 gesteuert wird.

Der Strom fließt von Erde über den Kondensator 229 zum Verbindungspunkt 227. Dadurch wird der Kondensator 229 in negativer Richtung aufgeladen, und der Schwellenwert des Detektors steigt langsam von einem Ruhewert bei etwa -20OmV entlang der untersten Kurve in Fig. 3a auf einen Spitzenwert von etwa -1000 mV.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 3a wird dadurch die Erzeugung eines ansteigenden Teils sowohl einer positiven als auch einer negativen Schwellenwertkurve variabler Amplitude erzeugt. Das Ansteigen sowohl der positiven als auch der negativen Schwellenwertkurven erfolgt während des durch den Multivibrator 147 erzeugten Halteiinpulses. Es ist im allgemeinen wahrscheinlich, daß die Amplitude des ersten Echo-Impulses die variable Schwellenwert-Kurve während der Dauer des ersten Halteimpulses übersteigt.

Der nächste Abschnitt der Prüfung bezieht sich auf die Amplitude des ersten Echo-Impulses während der Dauer des durch den Gültigkeitsimpuls-Generator 249 erzeugten Impulses. Zur Gültigerklärung eines ersten Echo-Impulses darf dessen Amplitude die variable Schwellenwertkurve während der Dauer des Gültigkeitsimpulses nicht übersteigen.

An der Rückflanke des Halteimpulses, die mit dem Spitzenwert der dynamischen Schwellenwertkurve zusammenfällt (vgl. F i g. 3a) geht der Ausgang 149 des Multivibrators 147 auf H, und der Transistor 163 wird wiederum eingeschaltet. Es fließt ein Strom aus dem Kondensator 189, der sich über die Leitung 177, den Widerstand 178 und den Transistor 163 gegen Erde entlädt. Dies entspricht dem Rückgang der positiven dynamischen Schwellenwertkurve in Richtung auf den Ruhewert von etwa 200 mV.

Wenn der Ausgang 148 am Ende des Halteimpulses auf L geht, so wird der Transistor 203 ausgeschaltet, wodurch ein über den Widerstand 211 fließender Basis-Strom den Transistor 213 einschaltet. Der Stromweg für den Verbindungspunkt 224 wird unterbrochen. Dann wird der Widerstand 222 ein Teil der Zusammenschaltung von Widerständen, die den Kondensator 229 über den Widerstand 226 gegen Erde und zurück über die Leitung 223 über den Emitter 214 in Erde entladen wollen. Dies entspricht dem Abfall der dynamischen Schwellenwertkurve zurück zum Ruhewert von etwa — 200 mV (vgl. F i g. 3a). Es sei daran erinnert, daß die passiven Bauteile (die Widerstände 222,226,231 und der Kondensator 229) so gewählt sind, daß sie den Abfall der positiven Schwellenwertkurve derart formen, daß ein gültiger erster Echo-Impuls die Kurve während der Dauer des Gültigkeitsimpulses nicht übersteigt. Es sei darauf hingewiesen, daß entsprechend Fig. 3a die dynamische Schwellenwertkurve am Ende der Dauer des Gültigkeitsimpulses den festen Schwellenwert noch nicht erreicht hat.

Am Ende des Halteimpulses veranlaßt dessen Rückfianke den Gültigkeitsimpuls-Multivibrator 249 zur Erzeugung eines Impulses mit einer Dauer von etwa 500 Nanosekunden (vgl. Fig. 3d). Während dieser Zeit bewirkt der Impuls, daß eine Spannung Warn Eingang 253 des NAND-Gliedes 254 erscheint. Der nächste Betriebsabschnitt ist auf die Prüfung der Dauer-Eigenschaften des ersten Echo-Impulses gerichtet. Es sei daran erinnert, daß bei einem gültigen ersten Echo-Impuls dessen Amplitude die Amplitude der dynamischen Schwellwertkurve nur während des Halteimpulses und nicht während der Dauer des Gültigkeitsimpulses übersteigen kann. Wenn der Echo-Impuls den Schwellwert zu irgendeinem Zeitpunkt während der Dauer des Gültigkeitsimpulses übersteigt, erzeugt das NOR-Glied 131 eine Spannung H am Ausgang 134 und am Verbindungspunkt 136, die über die Leitung 256 an den Eingang 257 des NAND-Gliedes 254 gegeben wird. Dann stehen zwei Eingangsspannungen Harn NAND-Glied 254 an, und dessen Ausgang 258 geht auf L

Wenn der Echo-Impuls die abfallende Schwellwertkurve nach dem Halteimpuls und während des Gültigkeitsimpulses übersteigt, wodurch angezeigt wird, daß wegen zu großer Zeitdauer kein gültiger erster Echo-Impuls angekommen ist, so wird die Signalmessung unterbrochen. Im anderen Fall wird das Signal weiter verarbeitet und gemessen.

Am Ende des Fensterimpulses wird eine Entscheidung getroffen, ob der Lese-Impuls erzeugt werden soll oder nicht. Das Ende des Fensterimpulses wird durch ein Signal angezeigt, das durch den monostabilen Multivibrator 114 über die Leitung 348 zum Eingang 347 des Multivibrators 333 übertragen wird. An den Multivibrator 333, an den vorher vom Multivibrator 342 ein Signal an den Eingang 346 angelegt worden ist, ist jetzt ein Eingangssignal vom NAND-Glied 327 angelegt. Der Multivibrator wird dann betätigt und veranlaßt den Zähler 32, die Breite des Impulses vom NAND-Glied 293 bei Eintreffen der Rückflanke des Fensterimpulses am Eingang 347 zu speichern.

Der Oszillator 34 erzeugt Impulse, die vom Zähler 32 gezählt werden, und zwar beginnend am Anfangspunkt des ersten Halteimpulses und endend am Anfang des zweiten Halteimpulses, wobei die Differenz zwischen diesen beiden Halteimpulsen ein Maß für den Zeitabstand zwischen den Echo-Impulsen ist. Wenn brauchbare Impulse bei 258 und 317 mit Bezug auf zugeordnete Echo-Impulspaare in einer Positiv-Negativ-Folge erzeugt werden, dann wird am Ende des Fenster-Impulses eine Lese-Impuls erzeugt. Das bewirkt, daß der im Register des Zählers 32 gespeicherte Zählwert vom Zählabschnitt des Zählers zu seinem Speicher übertragen wird. Dann wird der Zählwert aus dem Speicher an den Digital-Analogwandler 36 übertragen, der daraufhin eine kontinuierliche Ausgangsspannung erzeugt, die die Manteldicke angibt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ultraschallmessung der Dicke eines Bauteils unter Aussenden eines Ultraschallinipulses in das Bauteil, Empfangen eines ersten Echoimpulses von einer Grenzfläche des Bauteils und eines zweiten Echoimpulses von einer entgegengesetzten Grenzfläche des Bauteils, Unterscheiden der Echoimpulse vom Rauschen und als gültig der Weiterverarbeitung zuführen, wenn d'e Echoimpulse einen ersten bzw. zweiten Schwellenwert überschreiten, der erste Echoimpuls kürzer als eine vorgegebene Zeitspanne ist und einen vorgegebenen Mindestabstand von dem in das Bauteil ausgesandten Ultraschallimpuls hat, dadurch gekennzeichnet, daß ein den ersten vorgegebenen Schwellenwert überschreitender zeit', ariabler Schwellenwert erzeugt und der erste Echoimpuls nur dann für gültig erklärt wird, wenn er nach einer bestimmten Zeitspanne kleiner als der zeitvariable Schwellenwert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der /weite Echoimpuls nur dann für gültig erklärt wird, wenn er eine einen Mindestwert überschreitende Spitzenamplitude aufweist und wenn er während einer festgesetzten Zeitspanne den zeitvariablen Schwellenwert überschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal erzeugt wird, das proportional /u dem zeitlichen Abstand zwischen dem ersten und zweiten Echoimpuls ist. und daß das Signal gesperrt wird, wenn für den ersten oder den zweiten Echoimpuls keine Gültigkeitserklärung vorliegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: Prüfen des ersten Echoimpulses und dann des zugeordneten zweiten Echoimpulses hinsichtlich einer qualifizierenden vorbestimmten Minimalamplitude; Einleiten eines Ein-Signals und der Prüfung einer güllig erklärenden /eitdaucr-Eigcnschaft des ersten Echoimpulses bei Empfang eines qualifizierten ersten Echoimpulses, wobei eine gültige Zeitdauer-Eigenschaft ein Impuls mit einer Amplitude ist. die nach einer vorgegebenen Zeitspanne eine variable Amplitude nicht übersteigt, die größer als die vorbestimmte Minimalamplitude ist; Vorbereiten von Einrichtungen, welche die Erzeugung eines Steuerimpulses ermöglichen, wenn der erste Echoimpuls für güllig erklärt wird; Einleiten der Prüfung von gültig erklärenden Eigenschaften eines qualifizierten zweiten Echoimpulses aufgrund der Gültigerklärung des ersten Echoimpulses und des Eintreffens des zweiten Echoimpulses während der Erzeugung eines Aus-Signals, das von dem Ein-Signal unterscheidbar ist bei Gültigerklärung des ersten Echoimpulses und Ankommen des qualifizierten zweiten Echoinipulses, wobei der zweite Echoimpuls eine vorbestimmte Zeitspanne nach Beginn des ersten Echoimpulses auftritt und die Zeitdauer zwischen dem Ein-Signal und dem Aus-Signal in Beziehung steht zu der Zeitspanne zwischen dem Eintreffen des ersten Echoimpulses von der einen Fläche und dem Eintreffen des zugeordneten zweiten Lchoimpulses; Messen der 6 Zeitspanne zwischen dem Ein-Signal und dein Aus-Signal; Vervollständigung der Vorbereitung der Einrichtungen zur Erzeugung eines Steuerimpulses zwecks Erzeugung dieses Impulses aufgrund der Gültigkeitserklärung des zweiten Echoimpulses; aufgrund der Erzeugung des Steuerimpulses Umwandlung der gemessenen Zeitspanne in ein Ausgangs-Signal, dessen Größe der Dicke des Bauteils proportional ist.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 4 mittels Ultraschall-Messung der Dicke aufeinanderfolgender Abschnitte eines langen Bauteils, bei der ein Ein-Signal und ein Aus Signal aufgrund des Eintreffens erster und zweiter, einander zugeordneter Echoimpulse mit vorbestimmten Prüfeigenschaften von einer bzw. einer gegenüberliegenden Fläche des Bauteils zum Ausschließen von Störsignalen mit kleiner Amplitude erzeugt werden, und die eine Einrichtung (F i g. 2, 120, 122) zum Prüfen des ersten Echoimpulses und danach eines zugeordneten zweiten Echoimpulses hinsichtlich einer qualifizierenden vorbestimmten Minimalamplitude aufweist, gekennzeichne! durch eine Einrichtung (Fig. 2, 29, 147, 249, 131, 138, 141. 293, 169, 203, 213 und zugeordnete Komponenten), die auf das Eintreffen eines qualifizierten ersten Echoimpulses hin betätigt wird, um die Erzeugung eines Ein-Signals und die Erzeugung einer gültig erklärenden Impulsdauer-Eigenschaft des ersten Echo-impulses im Vergleich zu einem variablen Standardwert (Fig. i, dynamischer Schwellenwert); einer Einrichtung (F i g. 2,278, 287, 301, 262, 269, 308, 338), die auf die Güiiigerklärung des ersten Echoimpulses und das Eintreffen eines qualifizierten zugeordneten zweiten Echoimpulses hin die Prüfung von gültig erklärenden Prüfeigenschaften eines qualifizierten zugeordneten zweiten Echoimpulses einleitet; eine Einrichtung (Fig. 2, 278, 287, 293), welche die Erzeugung eines von dem Ein-Signal unterscheidbaren Aus-Signal veranlaßt, wobei die Zeitdauer zwischen dem Ein- und dem Aus-Signal zu dem Zeitabsland zwischen dem Eintreffen des ersten Echoimpulses von der einen Fläche und dem Eintreffen des zugeordneten /weiten Echoimpulses von der gegenüberliegenden Fläche in Beziehung steht; eine Einrichtung (F" i g. 1, 32) zur Messung des Zeitabstandes zwischen dem Ein- und dem Aus-Signal; eine Einrichtung (Fig. 2, 333) zur Erzeugung eines Impulses zur Steuerung für die Verwendung der gemessenen Zeitspanne; eine Einrichtung (Fig. 2. 262, 269, 327), die in Abhängigkeit davon, dsß der erste Echoimpuls für gültig erklärt worden ist, die Einrichtung zur Erzeugung eines Steuerimpulses teilweise betätigt; eine Einrichtung (F i g. 2, 313, 319, 342, 114), die in Abhängigkeit davon, daß der zugeordnete zweite Echoimpuls für gültig erklärt worden ist, die Betätigung der Impulserzeugungseinrichtung vervollständigt, um die Erzeugung des Steuerimpulses zu veranlassen, und eine Einrichtung (32, 36), die auf die Erzeugung eines Steuerimpulses hin die gemessene Zeitspanne in ein Signal umwandelt, dessen Amplitude der Dicke des Bauteils proportional ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 mit einer I.ogikschaltung zur Qualifizierung und Gültigerklärung der Folge von einander zugeordneten ersten und /weiten Impulsen, gekennzeichnet durch einen ersten (F i g. 2, 120, 122) und einen zweiten (F 1 g. 2. i~i&) Komparator (Fig. 2, 123) zur Prüfung der Amplitudeneigenschaften des ersten und zweiten

Echoimpulses; eine Einrichtung (Fig. 2, 301, 308, 313) zur Prüfung der Dauer eines zweiten zugeordneten Echoimpulses. wobei die Prüfung der Dauer des zweiten Impulses den Komparator (338) veranlaßt, die Spitzenamplitude des zweiten Impulses zu prüfen; eine Einrichtung (Fig.2, 293) zur Erzeugung des Ein-Signals be. Eintreffen eines ersten Impulses mit der erforderlichen Amplitude und des Aus-Signals bei Gültigerklärung des ersten Impulses und während des Eintreffens eines zweiten Impulses; eine erste Logik-Einrichtung (F ig. 2,141), die bei Eintreffen des ersten Impulses mit der erforderlichen Amplitude die Erzeugungseinrichtung und die erste Impulsdauer-Prüfeinrichtung ingang setzt; eine zweite Logik-Einrichtung (F i g. 2, 327), die aufgrund eines ersten gültigen Impulses und eines zweiten zugeordneten gültigen Impulses Einrichtungen betätigt, welche die weitere Verarbeilung veranlassen; eine dritte Logik-Einrichtung (F i g. 2. 278, 287, 301), die aufgrund de- Gültigerklärung des ersten Impulses und des Eintreffens des zweiten Impulses mit der erforderlichen Minimalamplitude die zweite Logik-Einrichtung veranlaßt, das Aus·Signal zu erzeugen und die Bestätigungseinrichtung für die Spitzenamplitude des zweiten Impulses zu betätigen, wobei die Gültigerklärung des zweiten Impulses hinsu ntlich der Spitzenamplitude die Einrichtung, welche die weitere Ver;_: rbeitung veranlaßt, ebenfalls betätigt, und eine Einrichtung (F i g. 1,30), die einen Prüfzyklus zur Betätigung der Einrichtung, welche die weitere Verarbeitung veranlaßt, beginnt, wenn diese Einrichtung am Ende des Prüfzyklus betätigt ist, und zur Vorbereitung der Schaltung für einen weiteren Betriebszyklus.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine monostabile Einrichtung (F i g. 2, 333), die nach ihrer Betätigung eine Aufzeichnung der Zeit zwischen dem Ein-Signal und dem Aus-Signal veranlaßt; eine Einrichtung (Fig. 2, 112, 114) mit einer vorbestimmten Zeitverzögerung, die den Komparator und die monostabile Einrichtung betätigt; eine Einrichtung (Fig. 2, 151-249), die mit dem ersten Komparator (Fig. 2, 120, 122) verbunden ist und bei Eintreffen des qualifizierten ersten Echoimpulses wirksam gemacht wird und den ersten Komparator veranlaßt, die Amplitude des ersten Echoimpulses mit der variablen Amplitude zu vergleichen, um eine Zeitdauer-Eigenschaft des ersten Echoimpulses dadurch für gültig zu erklären, daß die variable Schwellenwert-Amplitude über eine vorgegebene Zeit hinaus nicht überschritten wird; eine Einrichtung (Fig.2, 138), die zwischen dem ersten Komparator und die Einrichtung zur Gültigerklärung des ersten Echoimpulses geschaltet ist und auf das Eintreffen eines ersten Echoimpulses mit der erforderlichen Minimalamplitude hin die Einrichtung zur Gültigerklärung des ersten Echoimpulses betätigt und die Erzeugungseinrichtung veranlaßt, daß Ein-Signal zu erzeugen; einen zweiten Komparator, der die Spitzenamplitude des zweiten Echoimpulses während der Prüfung der Zeitdauer-Eigenschaft prüft; eine Schalteinrichtung (Fig.2, 278), die an die erste und zweite Impulsdauer-Prüfeinrichtung angeschaltet ist und durch die Gültigerklärung des ersten Echoimpulses sowie das Eintreffen des zweiten Echoimpulses im Abstand vom ersten Echoimpuls veranlaßt wird, die Einrichtung zur Gültigerklärung des zweiten Echoimpulses zu betätigen und die zweite Logik-Einrichtung zu veranlassen, daß Aus-Signal zu erzeugen, und die aufgrund eines ungültigen ersten Impulses die zweite Impulsdauerprüfung sperrt; eine Schalteinrichtung (Fig. 2, 327), die durch die Gültigerklärung des srsten Echoimpulses und eines zweiten Echoimpulses mit wenigstens der vorbestimmten Zeitdauer-Prüfeinrichtung die monostabile Einrichtung weiterbetätigt, wobei die Gültigerklärung der Spitzenamplitude des zweiten Impulses die monostabile Einrichtung veranlaßt, in Tätigkeit zu treten und die Speicherung des Zählwertes; zu bewirken, una eine Folgesteuereinrichtung (Fig. 1, 30), welche die Sendeeinrichtung veranlaßt in Tätigkeit zu treten und die Vorrichtung für jeden aufeinanderfolgenden Betriebszyklus vorzubereiten.