DE2505141A1 - Schaltvorrichtung zur pruefung mit ultraschall - Google Patents

Description

Krautlcrämer GmbH Köln, 28. Jan. 1975

3000 Köln 4-1 IG/w "B- 077

Postfach 4-2 02 50
Luxemburgerstr. 4-4-9

Schaltvorrichtung zur Prüfung mit Ultraschall Priorität der Patentanmeldung Ur. 44-1.978 -vom 13. 2. 1974-in den Vereinigten Staaten von Amerika - --

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung mit Ultraschall mit mindestens einem an den Prüfling angekoppelten Prüfkopf, wobei die Fehlerechosignale in elektrische Ausgangssignale umgewandelt und diese einer Blendenvorrichtung mit einer Hehrzahl von Blenden zugeführt werden. Sie betrifft somit eine Blenden- und Zählschaltung zum Nachweis und zur Registrierung einer unbestimmten Anzahl willkürlich in einem Werkstück verteilter Materialfehler. Für eine Schaltung dieser Art besteht ein weitgespanntes Anwendungsgebiet in der Porositätsprüfung, Werkstoff-Klassifizierung und der allgemeinen zerstörungsfreien Fehlernachweis-Prüfung nach dem Ultraschall Impuls-Echo Verfahren.

Es sind bereits Blenden bekannt, die nacheinander geschaltet werden und eine vorgewählte Impulsdauer takten, wobei Fehler-Echosignale in Blenden registriert werden, die während eines vorgewählten Zeitintervals geöffnet sind. Die Grenzen solcher

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Einriclitung treten klar zutage, wenn mehrere Fehler-Echosignale während der gleichen Blendenzeit auftreten, d.h. zwei Fehler in einem bestimmten Bereich des Werkstückes eng nebeneinander liegen. Zusätzliche Probleme treten dann auf, wenn ein Fehler-Echosignal während der Taktblenden Umschaltzeit auftritt. Im letzteren Fall ist nachteilig, daß ein Fehler-Echosignal nicht ausgewertet werden könnte.

Zwar ist auch bekannt, die aufeinanderfolgenden Blendenzeiten überlappen zu lassen, um damit die ununterbrochene Prüfung des Werkstückes sicherzustellen. Eine Schwierigkeit mit dieser Einrichtung ist gegeben, wenn ein Fehler-Echosignal in der Blenden-Überlappungszeit auftritt, wodurch das von einem Fehler herrührende Echosignal die Registrierung von zwei Fehlern verursacht. Um eine solche Zweideutigkeit auszuschließen, wird gewöhnlich eine Koinzidenzstufe in diese Einrichtung eingebaut, mit deren Hilfe festgestellt wird, ob sich ein oder zwei Fehler im Werkstück befinden.

Die vorliegende Erfindung gibt eine Einrichtung an, bei welcher die Blendenzeit durch das aus dem Werkstück empfangene Fehler-Echosignal bestimmt wird. Anstatt taktgesteuert zu werden, verbleibt die Blende im eingestellten Zustand und verändert ihren Zustand Empfang eines Fehler-Echosignals, das eine vorgewählte Minimum-Amplitude überschreitet.

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Hierfür wird erfindungsgemäß ■vorgeschlagen, daß bei Öffnung einer ihrer Blenden die übrigen Blenden geschlossen sind, daß eine Schalteinrichtung mit der Blendenvorrichtung gekoppelt ist, durch die bei jedem empfangenen s i gnal eine offene Blende 'geschlossen und eine geschlossene Blende geöffnet wirdund jedem Ausgang der Blenden jeweils eine Tast- und Halteschaltung zugeschaltet ist. Diese Verbesserung macht eine Koinzidenzstufe und teure Taktschaltungen überflüssig und ermöglicht weitaus genauere und zuverlässigere Ergebnisse und vor allen Dingen Ergebnisse, die eindeutig sind.

Ein Vorteil dieser Erfindung liegt im besseren Nachweis eng nebeneinander liegender Fehler, deren Echosignale eine vorgewählte Amplitude überschreiten, in einer vereinfachten Schaltung zum Nachweis einer Vielzahl willkürlich in einem Werkstück verteilter Fehler und auch besonders darin, Zeitblenden zu schaffen, die auf den Empfang von Fehler-Echosignalen ansprechen, insbe- ! sondere in einer neuartigen Schaltung für den Einsatz in der zerstörungsfreien Materialprüfung mit Ultraschall nach dem Im- · ■ puls-Echo Verfahren. i

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

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Es zeigen:

Pig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform

Pig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer abgewandelten Ausfuhrungsform des Fingzählers nach Fig. 1 und

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer abgewandelten Ausführungsform der Vergleicher-Schaltung nach Fig. 1

Nach Fig. 1 wird das zu prüfende Werkstück W in einen Behälter 10 gelegt, der mit einer Eoppelflüssigkeit 12, z.B. Wasser, gefüllt ist. . - -. Ein

Ultraschall SE-Prüfkopf 14- wird an eine Seitenwand des Behälters 10 angekoppelt. Der Prüf kopf 14· wandelt die hochfrequente elektrische Energie, die von dem Generator 16 und dem Impulsgenerator 18 erzeugt wird, in Ultraschallenergie um, und diese Energie wird von dem Prüf kopf 14 durch die Koppelflüssigkeit 12 in das Werkstück W eingeschallt, wo ein Teil der Energie von der Vorder- oder Eintrittsflache, von der Rückwand und von jedem in dem Werkstück W befindlichen Fehler reflektiert wird. Der Prüfkopf 14- empfängt die reflektierten Ultraschall-Signale, wandelt diese in elektrische Fehler-Echosignale um und leitet über den elektrischen Leiter 20 an einen Bildverstärker 22 weiter.

Zur Vereinfachung der Beschreibung der Erfindung sind in der dargestellten Schaltung lediglich drei Blendenelemente gezeigt. In einer bevorzugten Ausführungsform können zusätzliche Blendenteile eingesetzt werden, typisch sind acht oder sechzehn Blen-

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denelemente zur Erreichung von Kompatibilität mit einem serienmäßig hergestellten Decoder, wie z.B. dem Gerät Ur. 74-154-(S. ABBILDUNG 2) der Texas Instruments, Inc. Zum Ausbau der dargestellten Schaltung in die bevorzugte Ausführungsform werden zusätzliche, an den Decoder angeschlossene Blendenteile angebaut. Außerdem wird jedes Blendenelement an einen entsprechenden Widerstand und eine Test- und Halteschaltung angeschlossen, wie nachfolgend näher erläutert.

Wie aus der Zeichnung erkennbar, wird ein Fehlerecho-BildsIgnal von dem Bildverstärker 22 an eine Vergleichsschaltung 24 und an die Widerstände 26, 28 und 30 weitgeleitet.-Während des? Zeit, in der das Fehler-Echosignal ansteht, wird ein Auftast-Steuersignal von der Taktschaltung 33 über den· Leiter 29 an den Ringzähler 32 gegeben. Eingzähler sind bekannt, siehe z.B. das Buch "Impuls-, Digital- und Schaltimpuls-Formen" von Millman und Taub, Herausgeber McGraw Hill Book Company, Uew York, 1965, Seiten 693-698. Die Taktschaltung 33, die das Auftast-Steuersignal erzeugt, liefert mittels einer Kombination von MuItIvI-bratoren und Logik-Torschaltungen elektronische Zeitverzögerungssignale. ■-■-■".-■· -

Das Auftast-Steuersignal über den Leiter 29 führt den Eingzähler 32 auf seinen ersten Zählschritt zurück, wodurch ein Ausgangssignal am Leiter 35 hocherregt wird, und die erste Blende

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36 geöffnet wird. Gleichzeitig sind die übrigen Ausgangssignale von dem Ringzähler 32 und den Leitern.37 und 39 niedrigerregt, wodurch die Blenden 38 und 4-0 geschlossen werden. "Offen" bedeutet-hier, daß, wenn an einem der Widerstände 26, 28 oder 30 ein Bildsignal Videosignal anliegt, dieses Signal durch die offene Blende an die entsprechende Tast- und Halteschaltung 42, 44 oder 46 weitergeleitet wird, Gleichzeitig wird ein Bildsignal, das an den anderen Widerständen ansteht, nicht an den entsprechenden last- und Halteteil weitergeleitet, und zwar wegen des Sperrzustandes der Blenden. Zur weiteren Erläuterung der Einrichtung: Wenn die Blende 36 offen und die Blenden 38 und 40 gesperrt sind, wird ein Bildsignal von dem Bildverstärker 22 über den Widerstand 26 und durch die Blende 36 an die Tast- und Halteschaltung 42 weitergeleitet, während das gleiche Bildsignal nicht durch die Blenden 38 und 40 an die zugeordneten last- und Halte schaltungen 44 und 46 geleitet wird. In der "bevorzugten Ausführungsform enthält die Vergleichsschaltung 24 zwei Vergleichsstufen 24A und 24B zur Schaffung einer Hysteresis, um zu vermeiden, daß er irrtümlich bei Empfang eines Störsignals vom Bildverstärker 22 geschaltet wird. Eine abgeänderte Ausführungsform iß? die Kombination der Schaltung 24 mit dem Stell- und Rückstell-]?lip-I?lop 48 enthält eine einzelne Vergleichsstufe mit einem Koppelwiderstand, der vom Vergleichs aus gang- zur positiven Eingangsklemme des Vergleichsstufe geschlossen ist, siehe Fig. 3.· .

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Eine verstellbare Bezugs spannung 19 wird an die Vergleichsschaltung 24 gelegt und als Eingangssignal an die Vergleichsstufe 24A geleitet. Zusätzlich wird ein unteres Trigger-Schwellensignal 21, das aus dem Potentiometer 17 abgeleitet wird, an die Vergleichsschaltung 24 gelegt und an die Vergleichsstufe 24B geleitet. Wenn ein Fehlerecho-Bildsignal mit einer Amplitude größer als die der Vergleichsspannung, Leiter 19} "von der Vergleichsschaltung 24 empfangen wird, liefert die Vergleichsstufe 24A über den Leiter 23 einen positiven Aus- . gangsimpuls an den Setzeingang des Stell- / RücksteU-Flip-Flop 48, wodurch das Ausgangs signal 49 des Stell- / Rückstell-iriip-Flops 48, das an den Ringzähler 32 gegeben wird, hocherregt ist. Wenn die Amplitude des Bildsignals vom Verstärker 22 dann unter den unteren Triggerschwelle der Verstärkerschaltung abfällt, dann liefert die Vergleichsstufe 24B über den Leiter 25 ein Ausgangssignal an den Rückstell-Eingang des Stell- / Rückstell Flip-Flops 48. Die Rückflanke des Ausgangssignals der Stell- / Rückstell- ΙΊίρ-ΙΊρ Schaltung 48 bewirkt, ansprechend auf den Rückstell-Eingang, über Leiter 49, daß das erregte- Ausgangs signal des Ringzählers 32 an den nächsten Ausgang, d.h. von Leiter 35 nach Leiter 37 oder von Leiter 37 nach Leiter 39» weitergegeben wird. Die Ausgangssignale von dem Ringzähler 32 sind an zugeordnete Blenden gekoppelt um zu bewirken, daß die offene Blende 36 schließt, und die folgende Blende 38 öffnet· Die Amplitudenspitze des Fehlerecho-Bildsignals, das die Blende 36 passiert, wird an die Tast- und Halteschaltung 42 geleitet, wo

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sie vorläufig zur weiteren Auswertung gespeichert wird, wie weiter unten ausgeführt. Wenn die Blende 36 gesperrt wird, wird die Blende 38 auf geschaltet, um zu ermöglichen, daß das nächste Fehlerecho-Bildsignal in der zugeordneten last- und Halteschaltung 44 gespeichert wird.

Zur Erzeugung der Hysteresis und von Takt-Information dienen der Stell- / Rückstell-Flip-Flop 48 und die Vergleichsschaltung 24 gemeinsam. Bei Eingang eines Fehlerecho-Bildsignals an der Vergleichsschaltung 24 gibt der Stell- / Rückstell-Flip-Flop 48 eintfriggerpulssignal an den Ringzähler 32, wodurch die Ausgangssignal-Bedingung des Ringzählers 32 verändert wird. Die Rückflanke des Triggersignals auf dem Leiter 49. spricht an, wenn die Amplitude des IFehlerecho-Bildsignals unter die Höhe des unteren Triggerpegelsignals 21 der Vergleichsstufe 24B abfällt. Auf diese Weise wird das gesamte fehlerecho-Bildsignal über den entsprechenden Widerstand und die zugeordnete offene Blende einem geweiligen Tast- und Halteteil zugeleitet. Die Amplitudenspitze des Bildsignals wird jeweils in der Tast- und Halteschaltung gespeichert.

Dadurch, daß die offene Blende bis zur Eingabe eines vollständigen Fehlerecho-Bildsignals geöffnet bleibt und erst dann schließt und gleichzeitig eine nachfolgende Blende öffnet, Echosignale von wahllos in einem Werkstück verteilten Fehlern

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empfangen werden, ohne daß die Schwierigkeiten der bekannten Doppelzählung und der in der Impuls-Übergangszeit auftretenden Echosignale auftreten. Der Ringzähler 32 gemäß Erfindung zählt nur Fehler-Echosignale, die eine vorgewählte Schwelle, die durch die Spannung am Leiter 19 "bestimmt wird, überschreiten.

Die Blendenzeiten sind ebenfalls nicht von vorgegebener fester Dauer und konstanter Häufigkeit, sie sind vielmehr abhängig von Fehler-Echosignalen, die der Bildverstärker empfängt, und deren Amplitude die vorgewählte BezugsSpannungs-Schwelle überschreitet.

Die in den Tast- und Halteschaltungen gespeicherten Signale werden an einen Analog-Multiplexer 50 gekoppelt. Durch den Analog-Multiplexer 50 werden die Daten aus jeder der Tast- und Halteschaltung der Reihe nach an einen Analog-Digital Umsetzer 58 gekoppelt, der durch Signale vom Fehlerzähler 52 gesteuert wird. Die Programmierung des Fehlerzahlers 52 wird später erläutert. Neben der Abgabe von Signalen an die Blendenschaltungen gibt der Ringzähler 32 auch Signale an den Zähler 52 und an den Adressencode Baustein 60. Der Fehlerzähler 52 zählt die Anzahl der Impulse am Leiter 27» die der Anzahl der Fehlerecho-Bildimpulse, die die Vergleichsschaltung 24 während der Zeit, in der das Blenden Öffnungssignal auf dem Leiter 29 sowohl am Ringzähler als auch am Fehlerzähler 52 ansteht, aufgenommen und der Ring-

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zähler 32 gezählt hat, entspricht, aufwärts, nämlich den Zeitabschnitt des voraussichtlichen Einganges von IFehler-Echosignalen. In dem Zeitabschnitt, in dem kein voraussehbares Fehler-Echosignal vorliegt, wenn das Blenden-Aufschaltsignal nicht ansteht, beginnt der Fehlerzähler 52 die gezählte Anzahl der Pehlerecho-Bildsignale abwärts zu zählen. Die Ausgangssignale des Zählers 52 werden über einen Leiter 56 an den Analog-Multiplexer 50 angelegt. Das Ausgangssignal vom Zähler 52 bewirkt, daß die Tast- und Halteschaltungen der Reihe nach und einzeln direkt an den Analog-Digital Umsetzer 58 angeschlossen werden. Der Analog-Digital Umsetzer 58 setzt die in der last- und Halteschaltung gespeicherte Spitzenamplitude des Analog-Fehlerecho-Bildsignals in ein Digitalsignal um, das zur Speicherung im Speicher 54- geeignet ist. Nachdem der Analog-Digital Umsetzer 58 das Fehlerecho-Bildsignal in ein Digitalsignal umgesetzt hat, liefert der Zähler 52 Signale an den Adressenkode-Baustein 60-Modul. Der Adressenkode-Baustein 60 gibt über an sich bekannte Hilfsmittel die Reihenfolge-Daten an den Speicher 54-5 Durch den Adressenkode-Baustein 60 wird sichergestellt, daß die Information, die in der last- und Halteschaltung enthalten ist, im richtigen Abschnitt des Speichers 54· zum späteren Abruf gespeichert wird.

Dieser Vorgang wird wiederholt, bis alle Tast- und Halteschaltungen 42, 44 und 46 über den Analog-Multiplexer 50 und den Analog-Digital Umsetzer 58 an den Speicher 54 geschaltet worden sind. Alle Daten aus den Tast- und Halteschaltungen sind dann

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mit Hilfe des Adressenkode-Bausteins 60 in die richtige Speicherstufe eingespeichert.

Zusätzlich wird eine Verzögerungs-Einrichtung 62 zwischen den Analog-Digital-Umsetzer 58 und den Fehlerzähler 52 geschaltet. Die Zeitverzögerungs-Einrichtung 62 ermöglicht, daß die Analogsignale aus dem last- und Halteteil im Analog-Digital-Umsetzer 58 ihren Dauerwert erreichen, bevor sie zur Speicherung im Speicher 54- in die digitale Form umgesetzt werden, !fach der Umsetzung des Fehlerecho-Bilddatums in Digitalform im Analog-Digital-Umsetzer 58 und Speicherung dieser Information im Speicher ^A- verursacht das Signal von der Zeitverzögerungs-Einrichtung 62, daß der Zähler 52 einen weiteren Fehler herunterzählt, und der Ablauf wiederholt sich für das nächste Dehler-Signal. " ·

In dieser Vorrichtung gewonnene Information gibt die Echoamplitude und die Menge von willkürlich in einem Werkstück verteilten Fehlern wieder. Es ist ebenfalls wünschenswert, Daten über die absolute Lage solcher Fehler zu erhalten.

Die zur Gewinnung solcher Daten benötigte Schaltung ist bekannt. Sie besteht aus einem Quarz-Oszillator 64 und einem Zähler 66. Während der Zeit, in der das Blenden-Öffnungssignal anstellt, zählt der Zähler 66 die Anzahl der Impulse einer festen Fre-

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quenz vom Quarz-Oszillator 64, beginnend mit dem Auftreffen des UltraschallStrahls auf die Schall-Eintrittsfläche des Werkstückes. Der Empfang eines eine vorgewählte Minimum-Amplitude überschreitenden Fehlerecho-Bildsignals verursacht, daß der Stell- / Rückstell-Flip-Flop 4-8 ein Ansteuer-Triggerpulssignal an den Ringzähler 32 abgibt, welcher seinerseits über den Leiter 27 ein Ausgangssignal an den Adressenkode-Baustein 60 abgibt. Bei Eingang des Ausgangssignals über den Leiter 27 empfängt der Speicher 54 ein Steuersignal vom Adressenkode-Baustein 60 zur Speicherung des dann vom Zähler 66 erreichten Zählschrittes in der Speicherstufe des zugehörigen Fehlers. Der Zählschritt vom Zähler 66 kann durch bekannte Hilfsmittel fernübertragen werden. Das Ausgangssignal des Ringzählers 32 am Leiter 27 verursacht ebenfalls, daß der Fehlerzähler 52 einen weiteren Fehler aufwärts zählt. Der Fehlerzähler 52 liefert ein Signal an den Adressenkode-Baustein 60, welches den Fehler, der im Speicher 54 eingespeichert werden soll, identifiziert, um einen späteren Abruf in richtiger Reihenfolge zu ermöglichen. Dieser Ablauf wiederholt sich bei Empfang des nächsten Fehler-Echosignals.

Die Information im Speicher 54 enthält nun die Amplitude und die Lage jedes Fehlers, wie oben angegeben, und zwar die Fehlerlage, bezogen auf die Schalleintrittsflache des Werkstückes, unter der Voraussetzung, daß die Taktschaltung 33 so justiert ist, daß sie das Blenden-Auftastsignal zu dem Zeitpunkt abgibt, wenn der

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Ultraschallstrahl auf das Werkstück auftrifft, allgemein Schalleintritts-Triggerung genannt. Die von federn Ablauf gespeicherten Daten (jeder in das Werkstück mit der Impuls-Folgefrequenz eingeschallte Ultraschall Impuls und das zugehörige Fehler-Echosignal) werden über den Leiter 68 an eine Auswerte-Einrichtung geleitet. In der Auswerte-Einrichtung- werden die Mittelwerte der einzelnen Fehler-Echosignale festgestellt, um ein Signal zur Auswertung, z.B. der Porosität und der "Festigkeit des Werkstückes W, zu erhalten.

Fig. 2 zeigt eine alternative Schaltung, die anstelle des Eingzählers 32 eingesetzt werden kann. Die Schaltung besteht aus einem Binärzähler JA- und einem Dekoder 31· Ein üblicher Binärzähler ist das Gerät ITr. 74-191 der Texas Instruments, Inc. Das Blenden-Auftastsignal, wie vorher angegeben, setzt den Binär-zähler auf Null zurück, wodurch das erste Ausgangssignal des Dekoders 31 am Leiter 35 hoch erregt ist, während die übrigen Ausgangs signale niedrig· e?regt bzw. nicht'ja?regt sind, und damit die Blende 36 aufgeschaltet wird und die Blenden 38 und 40 gesperrt werden.

Das Trigger-Ausgangssignal, das über den Leiter 49 vom Stell- / Rückstell-Flip-Flop 48 geliefert wird, triggert den Binärzähler 34 zu einem Zählschritt, wodurch das erregte Ausgangssignal des Dekoders 31 nun am Ausgangsleiter 37 ansteht. Zur gleichen Zeit sind die anderen Ausgänge in nicht erregtem Zustand. Das Ergeb-

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nis ist, daß die Blende 38 nun aufgeschaltet ist, und die Blenden 36 und 40 gesperrt sind. Bei federn Eingang eines Fehlerecho-Bildsignals setzt, sich der Vorgang fort,"bis jede Blende der Reihe nach aufgeschaltet und gesperrt war.

Die Rückflanke des Blenden-Auftastimpulses am Leiter 29 löst die direkte Einspeisung der vom Binärzähler gezählten Impulse in den Fehlerzähler 52 aus. Der Fehlerzähler wird dann auf die Anzahl der von der Vergleichsschaltung 24 aufgenommenen Fehlerecho-Bildsignale mit einer über dem Bezugsspannungs-Schwellensignal 19 liegenden Amplitude voreingestellt. Der Vorgang des Auszählens und Speicherns der Daten im Speicher 54- ist so wie vorstehend angegeben, mit der Ausnahme, daß die Anzahl der einzelnen Fehler nun im Binärzähler 34- enthalten ist. Diese Information wird über den Leiter 27 an den Adressenkode-Baustein 60 gegeben um sicherzustellen, daß die Fehlerdaten zum späteren" Abruf in der richtigen Speicherstufe, des Speichers 54- eingespeichert sind.

Zur Durchführung einer nachfolgenden Prüfung an dem gleichen oder einem anderen Werkstück setzt das Blenden-Auftastsignal am Leiter 29 die Prüfeinrichtung in den Aus gangs zustand zurück. Das Blenden-Auftastsignal stellt den Ringzähler 32 und den Fehlerzähler 52 zurück und setzt den Zähler 66 auf Null zurück und ermöglicht, daß die Prüfeinrichtung Fehler-Echosignale empfängt, feststellt und aufzeichnet.

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Mach einer abgewandelten' Ausführungsform der Erfindung soll die Tast- und Halteschaltung anstelle des Spitzenwert-Tasters durch eine Mittelwert- oder Effektivsrertschaltung ersetzt werden.

Die Kombination der Mehrfach-Tast- und Halteschaltungen mit einem einzelnen Analog-Multiplexer und einem einzelnen Analog-Digital-Umsetzer kann ersetzt werden durch eine Süitzenwert-Tasteinrichtung und einen zu jeder Blendenschaltung zugeordneten Analog-Digital-Umsetzer. In dieser Ausführungsform werden die " erzeugten Digitalsignale direkt an einen Speicher zur Speicherung geleitet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden der Adressenkode-Baustein und der Speicherteil durch einen Direkt-Zugriff-Speicher ersetzt. Der Direkt-Zugriff-Speicher führt die gleichen Arbeitsabläufe wie die beiden oben erwähnten Bausteine aus. In noch einer weiteren Ausführungsform wird das Analog-Signal von der Blendenschaltung nicht in ein Digital-Signal umgesetzt, stattdessen wird das Signal in Analog-Format zur Bestimmung der Porosität und der !Festigkeit des Werkstückes W. ausgewertet.

Die Erfindung beschreibt somit eine Impuls-Echo Prüfschaltung mit einer Vielzahl nacheinander schaltbarer Blenden, wobei jede Blende zum Durchlaß eines Pehler-Echosignals zu einer Speichereinrichtung vorgesehen ist. Jede Blende wird so gesteuert, daß

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sie bei Empfang und Durchlaß eines einzelnen Fehler-Echosignals schließt, wobei das Signal auch zum Aufschalten einer geschlossenen Blende verwendet wird. Statt durch, eine getaktete Steuerung werden die Blenden somit durch, auftretende Fehler-Echosignale gesteuert. Das in der vorgelegten Ausführungsform gespeicherte Signal ist die Maximal-Amplitude in digitaler Form, der ein zweiter Digitalwert, der sich auf die Lage des Fehlers im Werkstück bezieht, zugeordnet wird.

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Claims (5)

1. Krautkrämer GmbH Köln, 28. Jan. 1975

   Köln 41 IG/w B 077

   Patentansprüche

   Γ 1.J Schaltvorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung mit Ultraschall mit mindestens einem an den Prüfling angekoppelten Prüfkopf, wobei die Fehlerechosignale in elektrische Ausgangssignale umgewandelt und diese einer Blendenvorrichtung mit einer Mehrzahl von Blenden zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Öffnung einer ihrer Blenden (36) die übrigen Blenden (38» 40) geschlossen sind, daß eine Schalteinrichtung (33) 32) mit der Blendenvorrichtung (36, 38} 40) gekoppelt ist, durch die bei jedem empfangenen Ausgangssignal (bei 20, 22) eine offene Blende geschlossen und eine geschlossene Blende geöffnet wird, und jedem Ausgang der Blenden (36, 38, 40) jeweils eine Tast- und Halteschalterung (42, 44, 46) zugeschaltet ist.
2. 2. SchaltöOrrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schaltkreis mindestens eine Speichereinrichtung zugeschaltet ist, um gespeicherte Informationen als Spitzenamplitude der jeweiligen Ausgangssignale abzugeben.

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3. 3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Vorrichtung (33j 32, 24, 48, 32) aus Fehlerechosignalen eine Folge von elektrischen Fehlerausgangssignalen gebildet wird, daß eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden und einzeln schaltbaren Blenden vorhanden ist und durch eine Trigger-Vorrichtung (24) die Ausgangssignale zur Blendenvorrichtung (36, 38» 40) leitet und jedes Ausgangssignal in vorherbestimmter Reihenfolge getriggert wird, um jeweils eine offene Blendenvorrichtung (36) zu schließen und gleichzeitig eine geschlossene Blendenvorrichtung (38, 40) zu öffnen, wobei die aufeinanderfolgende Öffnung und Schließung der einzelnen Blenden abgestimmt ist auf das Zeitintervall zwischen dem Empfang der Fehlerausgangssignale.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Schalteinrichtung in Verbindung mit der Vorrichtung für den Empfang dieser Fehlerechosignale steht, und diese Vorrichtung diese Ausgangssignale mit dieser Blende verbindet, um nur dann die Schließung und Öffnung der jeweiligen Blende zu veranlassen, wenn das jeweilige Ausgangssignal eine vorherbestimmte Amplitude überschreitet.
5. 5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtung eine Vergleichsschaltung (24A, 24B, 24) aufweist.

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   6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine Speichervorrichtung (60, 5^) mit jeder dieser Blendenvorrichtungen (36, 38, 40) verbunden ist, um einen Wert zu speichern, der von gleicher Größe ist wie ein jeweiliges Ausgangssignal, das die zugehörige offene Blende passiert.

   7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gespeicherte Wert von gleicher Größe ist wie die Spitzenamplitude des jeweiligen Ausgangssignals.

   8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß zur Umwandlung des Spitzenwertes jedes Signals in einen Digital wert, Analog-Digital-Umsetzer (58) den jeweiligen Halteschaltungen (46) nachgeschaltet sind.

   9. Schaltvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen angeschlossenen Informationsspeicher (54) und eine weitere Schalteinrichtiung,. die jeden dieser gespeicherten Digitalwerte einem zweiten Wert zuordnet, der den Fehlerort innerhalb des Werkstückes anzeigt.

   10. Schaltvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (48, 24) vorhanden ist, die die Ausgangssignale in die Blenden (36) einspeist

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   ■und letztere so steuert, daß eine der Blenden (3>6, J8, 4-0) so geöffnet ist, daß jedes Ausgangssignal eine geweilige offene Blende passiert., und eine derartige geöffnete Blende geschlossen wird, wenn die Eückflanke des geweiligen Ausgangssignals auf eine vorherbestimmte Höhe absinkt, während zusammen hiermit in vorherbestimmter Reihenfolge eine vorher geschlossene Blende geöffnet wird, um ein nachfolgendes Ausgangssignal passieren zu lassen, und eine weitere Vorrichtung in Verbindung mit der Vorrichtung zum Empfang von !Fehlere cho Signalen und der Vorrichtung zur Steuerung der Blendenvorrichtung steht, die eine jeweils offene Blende schließt und eine jeweils geschlossene Blende öffnet und die nur anspricht auf die Amplitude eines jeweiligen Ausgangssignals, das eine vorherbestimmte minimale Echosignal-. höhe übersteigt.

   11. Schaltvorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, durch die der minimale Echohöhenpegel einstellbar oder steuerbar ist.

   12. Schaltvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch diese Vorrichtung eine der Blenden einschließlich des Ringzählers (32) geöffnet ist.

   1$. Schaltvorrichtung nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch diese Vorrichtung eine der Blenden

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   geöfitet ist, einschließlich des Binärzählers (34) in"Verbindung mit einem Dekoder (31)·

   14. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 -.13» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Prüf kopf (14) und Blendenvorrichtung (36, 38, 40) ein Nullpunktsteller für die" Blenden eingeschaltet ist, damit eine erste, vorbestimmte Blende geöffnet und die übrigen Blenden geschlossen werden in Übereinstimmung mit dem Pulsgenerator (18) und dem Prüf kopf

   15· Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 - 14, gekennzeichnet durch eine Abfrage- und Wiedereinschaltautomatik in Verbindung mit jeder der Blenden, damit von ge dem Echosignal, das eine Blende passiert, die Spitzenamplitude des" jeweiligen Echos abgefragt werden kann in Verbindung mit einem Analog-Digitalwandler (58) und einer Vorrichtung, die den Digitalwert in den Speicher (54) für die spätere Abfragung einspeist.

   16. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 15» insbe- " sondere Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß Speicher (54) eine Gedächtnisstufe zum wahlfreien Abruf hat.

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   17· Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
   Vorrichtung (64, 66, 54, 60) mit dem Speicher (54-) zur Zuordnung des jeweiligen Wertes mit einem weiteren Wert., der den Fehlerort anzeigt, verbunden ist, und einschließlich
   einen quarzgesteuerten Oszillator (64·) und einen Zähler (66) aufweist, der durch den Oszillator (64·) gesteuert ist und
   mit dem Speicher (34) verbunden ist, um ein Zählsignal für den Speicher zu bilden, und einer Startvorrichtung (29),um den Speicher (54) aus einer Nullstellung zu starten, welche mit dem Prüfkopf (14) gekoppelt ist.

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