DE2643300C2 - Schaltungsanordnung für ein Ultraschall-Impulsechoverfahren zur Messung der Wanddicke oder der Schallgeschwindigkeit in Prüfstücken - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Ultraschall-Impulsechoverfahren zur Messung der Wanddicke oder der Schallgeschwindigkeit in Prüfstükken, deren Taktgeber an einen Impulsgeber gekoppelt ist, so daß dieser zur Abgabe elektrischer Impulse erregt wird, die über einen Sende-Empfangs-Prüfkopf in Schallschwingungen umgesetzt, in das Prüfstück eingeschallt einem Empfängerkreis sowie mindestens einem steuerbaren Verstärkerkreis zugeführt sind.

Es ist bereits bekannt, aus dem Laufzeitintervall zwischen Eintritts- und Rückwandecho die Wandstärke des Prüfstückes oder die Schallgeschwindigkeit in ihm zu ermitteln. Hierbei ist die Dicke des Werkstückes gleich dem Produkt aus bekannter Schallgeschwindigkeit der Ultraschallwelle, welche durch das Werkstück wandert, und dem halben Meßzeitintervall. Bei der Wanddickenmessung treten allerdings zwei Probleme auf. Das erste Problem hängt mit der Abschwächung des Ultraschallprüfsignales zusammen.

Das andere Problem betrifft die Phasendifferenz zwischen Echosignalen, die vom Eintrittssignal an der Prüfstückoberfläche und dem Rückwandechosignal des Prüfstückes abhängt. Im wesentlichen hängt die _b5 Signalabschwächung von der Gefügestruktur sowie der Porösität im Prüfstück ab. Zwar ist bereits bekannt, einen Schaltkreis mit einem den Verstärkerausgang steuernden Schaltkreis zu kombinieren, um die Verstärkung des Empfängerschaltkreises zu vergrößern, und zwar gleich oder verhältnisgleich mit der Dicke des Prüfstückes. Die Verwendung von den die Verstärkung steuernden Schaltkreisen verbessert zwar die Arbeitsweise hinsichtlich dieser Abschwächung, jedoch verbleibt hier das Problem, das Zeitintervallfehler nicht beseitigt werden können, die auf die Phasendifferenz zwischen diesen beiden zwei Signalen zurückgehen.

Hier ist folgendes zu berücksichtiger.: Trifft ein Ultraschallsignal auf eine akustische Ungänze auf, die senkrecht zum Signalweg liegt und Anlaß zu einer höheren akustischen Impedanz gibt als übrige Bereiche des Signalweges, wird in bekannter Weise ein Teil der Ultraschallenergie zum Senderprüfkopf zurückreflektiert In diesem Falle hat das reflektierte Signal eine Phasenlage, die umgekehrt zu derjenigen des eingeschalteten Signales ist Wenn nun ein Ultraschallsignal eine akustische Ungänze trifft, dessen akustische Impedanz niederiger liegt tritt keine Phasenumkehr auf. Andererseits jedoch, das Signal, welches von der Eintrittsoberfläche und das Signal, welches .von der Rückwand des Prüfstückes jeweils reflektiert werden, weisen zueinander eine Phasendifferenz von 180° auf. Hinsichtlich des an sich bekannten Zusammenhanges der Phasenumkehr wird z. B. auf das Buch »Ultrasonics« von D. Ensminger, Marcel Dekker, Ine, New York, 1973, verwiesen. Es ist auch bereits ein Ultraschallgerät bekannt, welches zwei komplementäre Kreise aufweist, wobei ein Kreis ein Detektorkreis für das negative Signal, der andere ein Detektorkreis für ein positives Signal ist und eingesetzt werden müssen, um die Phasendifferenz zwischen Eintrittsechosignal und Rückwandechosignal zu verarbeiten. Hierbei wird ein erster, das negative Signal abführender Detektorkreis zur Herstellung eines Ausgangsimpulses verwendet, wenn das negative Signal einen ersten vorbestimmten negativen Schwellenwert übersteigt, während ein komplementärer, das positive Signal abführender Detektorkreis verwendet wird, um einen Ausgangsimpuls abzugeben, wenn das positive Signal einen zweiten vorbestimmten, aber positiven Schwellenwert übersteigt. Das Zeitintervall zwischen diesen beiden Ausgangsimpulsen vorbezeichneter Detektorkreise wird in einer an sich bekannter Weise gemessen und weiter verarbeitet, um eine Meßgröße anzuzeigen, welche gleich bzw. verhältnisgleich der Dicke des Prüfstückes ist (US-PS 75 76 126).

Nun müssen jedoch die bekannten Detektorkreise sowohl ein hinsichtlich der Phase negatives als auch hinsichtlich der Phase positives Videosignal verarbeiten, wodurch zwei Verstärkersteuerkreise unerläßlich werden. Jeweils ein Verstärkersteuerkreis wird jedem positiven Signal zugeordnet.

Es ist noch eine Ultraschall-Schaltanordnung bekannt, bei der die Impulse eines Taktgenerators über einen Sender in den Prüfling eingeschallt und die empfangenen Impulse einem Empfänger zugeführt werden. Um den Empfänger zu steuern, ist der Impulstaktgeber über einen Zeitsteuerkreis sowie einem Multivibrator mit einem Kompensationskreis verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang des Empfängers gekoppelt ist. Ein zweiter Kompensationskreis dient ebenfalls zur Regelung der vom Empfänger zu einemAnzeigekreis gelangenden Ausgangsimpulse. Hierbei wird jedoch bezweckt, die Anzeige hinsichtlich der Materialparameter im Prüfstück, insbesondere hinsichtlich der Abschwächung, zu kompensieren, also

den sogenannten Tiefenausgleich besser zu erfassen. Hierfür ist der Zeitsteuerkreis insbesondere exponentiell ausgelegt, um die Abschwächung bzw. die Dicke des Prüflings bei der Anzeige zu korrigieren, die Anzeigen somit im Meßgerät bzw. auf dem Leuchtbildschirm realistischer als bisher darzustellen (US-PS 36 90 153). Hierbei wird zwar zwangsläufig die empfangene Ausgangsamplitude durch einen Verstärker vergrößert, was sowohl für das erste als auch die folgenden Echosignale gilt, jedoch eben im Hinblick auf die zu korrigierende Abschwächung im Material, welcher die Ultraschafiamplitude beim Durchwandern der Dicke des Materials zwangsläufig unterworfen ist und zur Korrektur derselben. Hierbei ist eine besondere Erfassung oder Verarbeitung von zwei bestimmten Echosignalen aus der Vielzahl der möglichen Signale, nicht vorgesehen, eine Phasenverschiebung findet keine Berücksichtigung bei der Auslegung des bekannten Schaltkreises. Die Schaltung ist für eine Verarbeitung von nur positiven oder nur negativen Signalanteilen nicht ausgelegt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltanordnung anzugeben, welche vereinfachte Ausbildung hat insbesondere zwei solche Detektorkreise und zwei Verstärkerkreise vermeidet trotzdem eine automatische Überwachung der Verstärkung gestattet und eine richtige bzw. optimale Phasendrehung, nämlich eine Drehung um 180° der auf akustische Ungänzen zurückgehenden Videosignale ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruches 1 gelöst

Demgemäß wird erreicht daß die Phase eines der elektrischen Signale, welche auf ein Echosignal im Prüfstück zurückgeht um 180° gedreht wird, so daß zwei auf Echos zurückgehende Signale mit gleicher Polarität zu Meßzwecken zur Verfügung stehen. Nur ein elektrischer Schaltkreis dient als Detektorkreis und empfängt zunächst die jeweiligen Signale in positiver und negativer Phasenlage. Durch einen Videodetektor- "to kreis wird ein Signal gebildet welches anzeigt daß ein erstes Videosignal, daß auf ein Echosignal zurückgeht, empfangen worden ist, wobei dieses Signal eine größere Amplitude als die eines vorbestimmten Schwellenwertes hat. Durch dieses Signal wird ein Schalter getriggert, « durch den der Empfänger veranlaßt wird, die Phase des nachfolgend empfangenen Videosignales um 180° zu drehen. Dann ist das nachfolgend empfangene (zweite) Videosignal ph.tsengleich mit dem ersten Videosignal, und der Videodetektor fühlt das nachfolgend empfangene Videosignal ab, wenn die Amplitude den gleichen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Ferner enthält der elektrische Schaltkreis eine automatische Steuereinrichtung für die Verstärkerkontrolle, durch welche veranlaßt wird, daß die Amplitude der nachfolgenden Signale gleich der vorbestimmten Amplitude wird. Auf diese Weise wird die Linearität jedes Signales gleich, so daß das Zeitintervall, gemessen zwischen den aufeinanderfolgenden Signalen, weiche den vorbestimmten Schwellenwert erreichen, sogar dann festgelegt ist, wenn der absolute Wert des vorgegebenen Schwellenwertes variiert.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine elektrische Schaltungsanordnung, in vereinfachter Blockdarstellung, als bevorzugte Ausführunesform.

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Signalwellenformen für Signale des Schaltkreises gemäß F i g. 1,

Fig.3 eine elektrische, vereinfachte Schaltungsanordnung in Blockdarstellung einer anderen Ausgestaltung der Erfindung und

Fig.4 schematisch und in Blockdarstellung eine elektrische Schaltungsanordnung eines Schaltungsteiles nach F i g. 1 und 3.

Gemäß F i g. 1 werden vom Taktgeber 12 periodisch Ausgangssignale dem Eingang des Impulsgeberkreises 10 zugeführt dessen Ausgang mit dem Eingang des piezoelektrischen Wandlers bzw. Prüfkopfes 16 in Verbindung steht Bei jedem Ausgangssignal des Impulsgebers 10 schallt Prüfkopf 16, der an das Prüfwerk W über Wasser, Öl oder ein anderes Mittel akustisch angekoppelt ist jeweils ein Ultraschallsignal in das Prüfwerk IVein.

Trifft das Ultraschallsignal auf eine akustische Ungänze auf, z. B. auch auf die Oberfläche 18 des Prüfstückes, wird ein Teil der Ultraschallenergie durch das Ankoppelmittel zum Prüfkopf 16 reflektiert Hierbei ist die Phase des reflektierten Signals um 180°, verglichen mit der Phase des eingeschallten Signals, phasenverschoben. Trifft das Ultraschallsignal auf eine zweite akustische Ungänze, z. B. die Rückwand 19 des Prüfstückes auf, wird ein Teil der Schallenergie durch das Prüfstück W und über das Ankoppelmittel zum Prüfkopf 16 reflektiert. Hierbei ist die Phase dieses Echosignals im wesentlichen gleich der Phase des eingeschalteten Signals.

In F i g. 2 stellt die Spur a eine graphische Darstellung der vom Prüfkopf 16 empfangenen Echosignale dar. Die Wellenform 60 entspricht dem hinsichtlich der nach Phasenlage umgekehrtem Echosignal, das an der Eintrittsfläche entsteht, während die Wellenform 62 der Form des Rückwandechos entspricht. Die Wellenform 62 hat eine Phasendrehung von 180° bezüglich der Wellenform 60 und eine kleinere Amplitude, die auf die Abschwächung zurückgeht, welche das Ultraschallsignal erleidet, wenn es die Dicke des Prüfstückes W zweimal durchwandert

In einer der vorbezeichneten bekannten Meßschaltungen waren die beiden Videodetektorkreise auf Schwellenwerte von V- bzw. V⁺ ausgelegt, um das Zeitintervall zwischen den Punkten 64 und 66 dieser auf die Echos zurückgehenden Signale zu messen. Hierbei wurde durch den ersten Videodetektor ein erster elektrischer Impuls gebildet, wenn das auf die Wellenform 60 zurückgehende Signal gleich oder mehr negativ als der Schwellenwert V~ am Punkt 64 wurde; durch den zweiten Videodetektor wurde ein zweiter elektrischer Impuls gebildet, wenn das zur Wellenform 62 gehörende Signal einen positiven Wert gleich oder größer als Schwellenwert V + am Punkt 66 hatte. Dann wurde das Zeitintervall zwischen diesem ersten und zweiten Impuls durch einzeln an sich bekannte Kreise gemessen, und ein der Dicke des Prüfstückes entsprechender Wert gewonnen.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nach F i g. 1 wird durch den einzigen Videodetektorkreis 22 jeweils ein Signal empfangen, welches gleich der Zeit ist, die benötigt wird, damit der Ultraschallstrahl die Dicke des Prüfstückes durchsetzt. Taktgeber 12 gibt nicht nur Ze^:»steuersignale an den Impulsgeberkreis 10 ab, sondern auch ein Rückstellsignal an den Flip-Flop-Kreis 20, damit der Flip-Flop-Kreis seine Anfangslage einnehmen kann, Wenn nun der Flip-Flop-Kreis 20, indem er durch ein vom Videodetektorkreis 22

kommendes Signal getriggert wird, seinen anfänglichen Arbeitszustand ändert, gibt er Signal an den Mischkreis 24 ab, so daß dadurch die Phase der nachfolgend vorhandenen Signale um 180° gedreht und die Multiplexkreise 26 und 28 veranlaßt werden, ihren *> Arbeitszustand, wie nachfolgend angegeben, zu ändern. Ferner ist ein automatischer Verstärkersteuerkreis 30 vorhanden, um die Verstärkung (Amplitudenverstärkung) des Empfängerkreises 14 automatisch zu regeln, so daß die Amplitude eines jeden im Ausgang ι ο befindlichen Videosignals, das vom Empfängerkreis 14 dem Mischkreis 24 zugeführt wird, gleich einer vorbestimmten Amplitude wird, welche ausgewählt wird, um eine Sättigung der Elemente in der Schaltung F i g. 1 zu verhindern.

Dieser Verstärkersteuerkreis 30 enthält einen programmierbaren Steuergenerator 27 und ein Komparatorglied 23. Das Spannungspotential am Schleifarm des Potentiometers 31, dessen eines Ende an eine Spannungsquelle und dessen anderes Ende geerdet ist, dient als Referenzeingangswert des !Comparators 29. Das vom Mischkreis 24 kommende Videosignal wird dem anderen Eingang des !Comparators zugeführt. Wenn immer ein Signal im Leiter 44' eine kleinere als die vorbestimmte Spannung am Schleifarm des Potentiometers 31 hat wird der Steuergenerator 27 programmiert, um Spannung über Leiter 32 dem Multiplexerkreis 26 zuzuführen. Befindet sich das Ausgangssignal des Flip-Flop-Kreises 20 in seinem Anfangszustand, so koppelt Multiplex-Kreis 26 das vom Verstärkersteuerkreis 30 kommende Stromsignal an die Kapazität 34 und einen Pufferverstärker 36. Der Ausgang des Pufferverstärkers 36 wird dann über den Multiplex-Kreis 28 an den Empfänger 14 gekoppelt

Der Empfänger 14 ist so ausgelegt, daß er die Amplitude des über Leiter 42 der Mischstufe 24 zugeführten Signale korrigieren kann, und zwar in Abhängigkeit von einem vom Multiplexkreis 28 zugeführten Spannungssignal. Die Spannung des Verstärkersteuerkreises 30 wird so ausgewählt, daß das ^o Videosignal, das auf die Eintrittsoberfläche zurückgeht und vom Empfänger 14 weitergeleitet wird, eine vorbestimmte Amplitude hat, um eine Sättigung des Mischkreises 24 und des Verstärkersteuerkreises 30 zu verhindern.

Wenn durch das Signal vom Videodetektor 22 der Flip-Flop-Kreis 20 gezwungen wird, seinen Anfangszustand zu verlassen (Flip-Flop 20 wird erregt), wird durch das über Leiter 56 zum Multiplex-Kreis 26 zugeführte Signal das vergrößerte Amplitudenausgangssignal vom Verstärkersteuerkreis 30 an die Kapazität 38 und den Pufferverstärker 40 anstelle der Kapazität 34 und des Verstärkers 36, angekoppelt wie vorstehend angegeben. In gleicher Weise wird durch das über Leiter 58 zugeleitete Signal über den Multiplex-Kreis 28 das erhöhte Amplitudensignal vom Dämpferverstärker 40 an den Empfängerkreis 14 angekoppelt Die Verstärkung des Empfängerkreises 14, welches von der Amplitude des vom Multiplex-Kreis 28 kommende Signal abhängt wird vergrößert, so daß eine größere >° Verstärkung für das Signal zur Verfügung steht welches auf dasjenige Echosignal zurückgeht deren Reflexion von einer weiter entfernt von der Oberfläche 18 liegenden Ungänze erfolgt

Die Videosignale, die ini Leiter 42 erscheinen und auf ^Λ die Eintrittsoberfläche sowie das Rückwandecho zurückgehen, haben gleiche Amplitude, ihre Phasenlage ist aber zueinander um 180° gedreht Die Phase des einen der Videosignale ist durch den Mischkreis 24, wie vorstehend angegeben, um 180° gedreht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Mischerkreis 24 als der Bauteil SG 3402 veränderlicher Verstärkung ausgeführt und ein Breitbandverstärker/Multiplier handelsüblicher Herstellung. Durch diese Stufe der Schaltung wird aufgrund eines vom Flip-Flop-Kreis 20 über Leiter 60 zugehenden \ Signaies das über Leiter 42 dem Mischkreis 24 zugeführte Eingangssignal in der Phase um 180" !· gedreht und erscheint als solches im Leiter 44. Da nun die vom Empfänger 14 über Leiter 42 zugeführten Videosignale gleiche Amplitude haben, was durch den Verstärkersteuerkreis 30 bewirkt wird, erscheinen Signale im Leiter 44 in der in Fig.2, Spur b, dargestellten Form. Hierbei entspricht die Wellenform j 68 dem Videosignal, das auf die Eintrittsfläche zurückgeht und durch den Empfänger 14 verstärkt ist und geht auf das Spannungssignal als Ausgangsspan- ■ nungssignal des Dämpferverstärkers 36 zurück, welcher ; die Sättigung des Mischkreises 24 des Verstärkersteuerkreises 30 unterbindet. Dagegen entspricht die Wellenform 70 dem um 180° in Phase gedrehten Videosignal, das auf das Rückwandecho zurückgeht, wobei die Drehung durch den Mischkreis 24, nach Verstärkung im Empfängerkreis 14, erfolgt, und auf das Ausgangsspannungssignal des Dämpferverstärkers 40 zurückgeht.

Arbeitsablauf des Schaltkreises nach F i g. 1

Im Betrieb wird vom Taktgeber 12 gleichzeitig ein Signal zum Impulsgeber 10 als auch ein Rückstellsignal zum Flip-Flop-Kreis 20 geschickt. Der in die Nullstellung versetzte Flip-Flop-Kreis 20 zwingt die Multiplex-Kreise 26 und 28 sowie den Mischkreis 24, ihre Anfangszustände einzunehmen. Gleichzeitig hiermit, weil Impulsgeber 10 an den Prüfkopf 16 angekoppelt ist, schallt dieser ein Ultraschall-Suchsignal in das Prüfstück W ein. Wie vorbezeichnet angegeben, empfängt der Prüfkopf 16 aber auch aus dem Prüfstück reflektierte Signale, hier das Eingangssignalecho und das Rückwandecho, die zueinander eine Phasendrehung von 180° aber unterschiedliche Amplituden haben, vgl. Fig.2, Spur a. Das erste Echosignal wird vom Prüfkopf 16 zum Empfängerkreis 14 geleitet und hier in Abhängigkeit von einem Spannungssignal verstärkt der vom Dämpferverstärker 36 kommt. Das Videoausgangssignal vom Empfängerkreis 14 wird über den Leiter 42 dem Mischkreis 24 zugeführt Dieser Mischkreis 24 überträgt das Videosignal, das eine Wellenform 60 hat über die Leitung 44', ohne daß es zu einer Phasendrehung kommt zu dem Verstärkersteuerkreis 30 weiter, bewirkt eine Signaiamplitudc, die durch Wellenform 68 dargestellt ist und veranlaßt die Weiterleitung entlang des Leiters 44, nun aber mit vorbestimmter Amplitude. Videodetektor 22 empfängt einen Videoimpuls und tastet ihn ab, wobei die Impulshöhe kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert V_c ist Durch Verstellung des Schleifarmes am Potentiometer 52 kann die Schwellenspannung V_c nachgestellt bzw. eingestellt werden. Das Potentiometer 52 ist mit einem Ende an eine negative Spannungsquelle, an seinem anderen Ende an die Erde gelegt Wie vorstehend angegeben, liefert der Verstärkersteuerkreis 30 ein Gleichspannungssignal zum Multiplex-Kreis 26.

Wenn nun das durch Wellenform 68 dargestellte erste, auf ein Echosignal zurückgehendes Signal am Spannungspunkt 72 die Spannungsschwelle V_c erreicht, gibt der Videodetektor einen ersten Impuls ab, erregt den

Flip-Flop-Kreis 20 als auch einen (nicht dargestellten) Laufzeit-Meßkreis. Der Ausgangszustand des Flip-Flop-Kreises ändert sich, und er gibt über die Leiter 56, 58 und 60 ein Signal ab, der von dem vom Videodetektor 22 abgegebenen Impuls abhängt, so daß Mischkreis 24 "> gezwungen wird, die Phase der nachfolgend erhaltenen Videosignale um 180° zu drehen. Außerdem wird der Zustand der Multiplex-Kreise 26 und 28 verändert, wobei nun das Ausgangssignal vom Verstärkersteuerkreis 30 an den Eingang des Dämpferverstärkers 40 ι ο gelegt wird (anstelle von bisher Verstärker 36), und ferner wird der Ausgang des Dämpferverstärkers 40 über Multiplex-Kreis 28 an den Empfängerkreis 14 gelegt.

Somit wird das spätere Rückwandechosignal im η Mischkreis 24 um 180° gedreht, und dieses phasenverschoben Signal wird dem Verstärkersteuerkreis 30 zugeführt. Durch das Gleichspannungssignal vom Verstärkersteuerkreis 30 wird die Arbeitsspannung des Dämpferverstärkers 40 geändert, wobei diese Spannung ebenfalls über die Multiplexerstufe 28 dem Empfängerkreis 14 zugeführt wird. Die Komponenten des Steuerkreises 30 sind so gewählt, daß sie die Amplitude des Signales, dargestellt durch die Wellenform 70 als gleich der Amplitude des Signales festlegen, dargestellt durch die Wellenform 68, unabhängig von dem Abstand, den das Ultraschall-Echosignal im Prüfstück durchwandert.

Wenn nun das Rückwandechosignal (Wellenform 70) die Spannungsschwelle Vc am Punkt 74 erreicht, 3» veranlaßt er, den Videodetektorkreis 22 einen zweiten Impuls zu bilden, welcher zum Laufzeit-Meßkreis fließt, so daß die Meßbereitschaft dieses Kreises beendet wird. Das Zeitintervall, gemessen zwischen den beiden vom Videodetektor 22 ankommenden Impulsen, ist gleich J"> der Dicke des Prüfstückes.

Hierbei wird auch folgender Vorteil erreicht: Die bekannte Meßschaltung hat zwei Videodetektoren, einer mit einer negativen Spannungsschwelle V- und anderer mit einer positiven Spannungsschwelle V + und zwei Verstärkersteuerkreise, einer für die negativen Signale, der andere für die positiven Signale. Nun ist ersichtlich, daß wenn entweder der positive oder negative Schwellenwert V⁺ oder V-, oder beide, eine Abweichung aufweisen, welche z.B. auf die Alterung ^A~' seiner Bauteile, auf Temperaturänderungen oder dgl. zurückgeht, so ist die Differenzmessung nicht mehr genau. In der erfindungsgemäßen Schaltung jedoch wird zunächst nur ein Verstärkersteuerkreis 30 verwendet, da die beiden Signale im Ausgang des Mischkreises 24 >" gleiche Polarität haben. Ferner fallen im wesentlichen die durch die VVel'enformen 68 und 70 dargestellten Signale zusammen, da sie gleiche Amplitude und gleiche Phase haben, und deshalb können Abweichungen bzw. eine Schwunderscheinung (drift) an der Spannungsschwelle V_c nicht in die Zeitintervall-Messung eingehen, da eine Verschiebung entlang der Wellenform 68 zum Spannungspunkt 76 von einer gleichen Verschiebung entlang der Wellenform 70 zum Spannungspunkt 78 begleitet ist Hier ist besonders gut erkennbar, daß die vorliegende Erfindung somit durch sogar wenigere elektrische Bauteile eine genauere Dickenablesung gestattet

Bei der die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 abwandelnden Anordnung gemäß Fig.3 wird davon ausgegangen, daß der Empfänger 14 der Fig. 1 in der Lage sein muß, die Verstärkung von einem ersten veränderlichen Wert, der zur Verstärkung des Eingangsechosignales, vgl. Wellenform 60, erforderlich ist, auf einen zweiten veränderlichen Wert zu ändern, welcher zur Verstärkung des Rückwandechosignals, vgl. Wellenform 62, benötigt wird. An sich kann ein Empfängerkreis, wie vorstehend angegeben, hinsichtlich seines dynamischen Bereiches noch vereinfacht und verbilligt werden. Diese Aufgabe wird anhand der Schaltung gemäß F i g. 3 gelöst. Hier wird an Stelle des Empfängers 14 ein Empfängerkreis 48 und ein Verstärkerkreis 46 verwendet, wobei beide einen begrenzten dynamischen Bereich haben. Nun sendet der Taktgeber 12 Rückstellsignale zum Flip-Flop-Kreis 20 und Zeitimpulse zum Impulsgeberkreis 10, so daß durch den Prüfkopf 16 wiederum periodisch Ultraschallsignale in das Prüfstück VV eingeschaltet werden. Es wird ein Potentiometer 50 verwendet, dessen eines Ende an die Spannungszufuhr, dessen anderes Ende an die Erde gelegt ist, wobei sein Schleifarm 54 mit einem Eingang des Multiplexkreises 28 in Verbindung steht. Der Schleifarm 54 ist so eingestellt, daß die Leistung des Verstärkerkreises 46 auf einen vorbestimmten Wert festgelegt ist. Hierdurch wird veranlaßt, daß die Verstärkung des Empfängerkreises 48, in Abhängigkeit des Ausgangsignales vom Dämpferverstärker 40, so bemessen ist, daß die von der Eintrittsfläche herrührende Amplitude des Videosignals mit vorbestimmtem Wert dem Leiter 42 zugeführt wird. Wenn das Eintrittsechosignal am Leiter 42 und somit am Leiter 44 kleiner oder gleich dem Schwellenwert V_c ist, wie durch die Stellung am Potentiometer 52 festgelegt, wird ein Impuls vom Videodetektorkreis 22 dem Flip-Flop-Kreis 20 zugeführt. Hierbei liegt das Potentiometer 52 an einem Ende an negativer Spannung an (das andere Ende ist geerdet). Der Ausgangszustand des Flip-Flop-Kreises 20 wird, anhand F i g. 1 erläutert, geändert Nun wird Dämpferverstärker 36 mit dem Verstärkerkreis 46 verbunden. Gleichzeitig dreht der Mischkreis 24 die Phase des nachfolgend ankommenden Videosignals, welches auf das Rückwandecho zurückgeht um 180°. Die Leistung des Verstärkerkreises 46 wird in der Weise, wie in F i g. 1 anhand des Empfängerkreises 14 angegeben, verändert.

Die Verbesserung der Schaltung gemäß Fig.3 besteht im wesentlichen darin, daß die Verstärkung des Empfängerkreises 48 und die Verstärkung des Verstärkerkreises 46 unabhängig voneinander ein- bzw. nachstellbar sind. Die Verstärkung des Empfängerkreises 48 wird in Abhängigkeit vom Eintrittssignal und die Verstärkung des Verstärkers 46 in Abhängigkeit vom Rückwandechosignal verändert. Auf diese Weise wird der dynamische Bereich des Verstärkerkreises 46 verändert, und zwar von einem vorbestimmten festen Wert, der sich durch die Stellung des Schleifarmes 54 des Potentiometers 50 ergibt auf einen Wert, der durch die AGC-Schleife, weiche den Verstärker 36 enthält, bestimmt wird. Die Verstärkung des Empfängerkreises 48 ist vom Wert abhängig, welcher durch die AGC-Schleife bestimmt wird, welcher den Dämpferverstärker 40 enthält und lediglich kleinere Änderungen aufweist, so daß nur ein kleinerer dynamischer Bereich für den Empfängerkreis 48 erforderlich ist: Hierdurch wird die Anordnung verbilligt und vereinfacht

Die vorstehenden Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Ultraschall-Dickenmeßgerät, wobei der Abstand zwischen Eintrittsfläche und Rückwand des Prüfstückes gemessen wird, jedoch ist die vorstehende Lehre, wie ein Durchschnittsfachmann erkennt, auch geeignet, den Abstand zwischen zwei akustischen Ungänzen zu

Κ messen, wenn zugehörige Torkreise dem Videodetek-

,·'■ torkreis hinzugefügt werden.

j,i Je nach Einzelfall sind Abänderungen an den

[il Schaltkreisen an Hand der erfindungsgemäßen Lehre

[.;; möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   !.Schaltungsanordnungfür ein Uhraschall-Impulsechoverfahrer zur Messung der Wanddicke oder der Schallgeschwindigkeit in Prüfstücken, deren Taktgeber an einen Impulsgeber gekoppelt ist, so daß dieser zur Abgabe elektrischer Impulse erregt wird, die über einen Sende-Empfangs-Prüfkopf in Schallschwingungen umgesetzt, in das Prüfstück einge- |₀ schallt und einem Empfängerkreis sowie mindestens einem steuerbaren Verstärkerkreis zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß für die gezielte Veränderung der Verstärkung des Empfängerkreises (14) im Takt der vom Prüfkopf (16) ₎₅ empfangenen Eingangs- und Rückwandsignalechos ein auf zwei Multiplexkreise (26, 28) einwirkender Flip-FIep-Kreis (20) und zwei von den Multiplexkreisen angesteuerte, die Eingangs- und Rückwandsignalechos auf eine gleiche vorbestimmte Amplitude verstärkende Dämpferverstärker (36, 40) vorgesehen sind und daß zur Umkehrung der Phasenlage jedes zweiten Echosignals (Rückwandechos) dem Flip-Flop-Kreis zusätzlich ein, die Rückwandsignalechos auf gleiche Phasenlage wie die Eingangssignalechos umkehrender Mischkreis (24) nachgeschaltet ist, so daß von ihm einem Laufzeitmeßkreis diese Signalechos zugeführt werden.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Detektorkreis (22) aufweist, dessen Ausgang mit dem Eingang des Flip-Flop-Kreises in Verbindung steht und der den Flip-Flop-Kreis aus der Ausgangslage triggert, wenn durch die Amplitude eines der Echosignale eine einstellbare, am Detektor (22) über Potentiometer (52) und einen Schleifarm anliegende Vorspannung (Vc) überschritten wird.