DE2803045C2 - Schaltvorrichtung zur Prüfung von Werkstücken nach dem Ultraschall-Impuls-Echo-Verfahren - Google Patents

Description

— daß der Meßimpulsgeber (20) einen synchronisierbaren spannungsgesteuerten Oszillator (34) enthält, dessen Synchronisationseingang mit dem Empfänger (16) und dessen Ausgang einerseits mit der Zählvorrichtung (24) und andererseits mit einer zweiten Torschaltung (54) verbunden ist, wobei das Tonsignal von den Taktimpulsen des Taktgebers (iö) mit Hilfe einer Schaltungsvorrichtung (56) abgeleitet wird;

— daß der Torschaltung (54) ein Zähler (58) und diesem eine Vergleichseinrichtung (60) nachgeschaltet ist, an deren zweitem Eingang ein zur Schallgeschwindigkeit des Werkstückes (W) proportionaler digitaler Signalwert liegt;

— daß die Ausgänge der Vergleichseinrichtung (60) über einen Vorwärts/Rückwärts-Zähler (72) und einen diesem Zähler nachgeschalteten D/A-Wandler (74) mit dem Steuereingang des Oszillators (34) ve,-bunde;r sind; und

— daß zwischen der Vergleicbseinrichtung (60) und dem Vorwärts/Rückwf ts-Zähler (72) triggerbare Torschaltungen (68, 70) vorgesehen sind.

2. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Differenzwertstufe (76) vorgesehen ist, deren erster Eingang mit dem Ausgang des, Zählers (58) verbunden ist und an deren zweitem Eingang ebenfalls der zur Schallgeschwindigkeit des Werkstückes (W) proportionale digitale Signalwert liegt;

daß die Differenzwertstufe (76) zwei Ausgänge aufweist, wobei an dem ersten Ausgang immer dann ein Signal liegt, wenn die Differenz der an den Eingängen liegenden Werte einen vorgegebenen Wert überschreitet und wobei an dem zweiten Ausgang immer dann ein Signalwert liegt, wenn die Differenz der an den Eingängen liegenden Werte einen vorgegebenen Wert unterschreitet;

daß der erste Ausgang der Differenzwertstufe (76) über ein erstes UND-Gatter (82) mit einem ersten Eingang eines ODER-Gatters (88) und der zweite Ausgang der Differenzwertstufe (76) über ein zweites UND-Gatter (84) mit dem /weiten Eingang des ODER-Gattcrs (88) verbunden ist;

daß der Ausgang des ODER-Gatters (88) mit den Triggereingängen der triggerbaren Torschaltungen (68,70) verbunden sind; und
daß der zweite Eingang des zweiten UND-Gatters (84) mit dem Taktimpulse erzeugenden Taktgeber (10) und der zweite Eingang des ersten UND-Gatters (82) mit einem weiteren Taktgeber (86) verbunden ist, wobei die Taktfrequenz des weiteren Taktgebers (86) größer ist als diejenige des Taktimpuls erzeugenden Taktgebers (10).

3. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, _v

— daß der spannungsgesteuerte Oszillator (34) einen steuerbaren Komparator (38) enthält, dessen invertierender Eingang über ein einstellbares Potentiometer (40) mit einer Spannungsquelle verbunden ist;

— daß der nicht invertierende Eingang des !Comparators (38) einerseits an einer Sägezahnimpuls erzeugenden Schaltungsvorrichtung (42, 44) und andererseits über ein invertierendes Rückkopplungsglied (48) an dem Ausgang des !Comparators (38) liegt;

— daß dem Steuereingang des !Comparators (38) über einen monostabilen Multivibrator (50) der Empfangsverstärker (16) vorgeschaltet ist;

— daß die Sägezahnimpulse erzeugende Schaltungsvorrichtung (42, 44) aus einer spannungsgesteuerten Impedanz (44) und seinem Kondensator (42) besteht, wobei der Kondensator (42) zwischen dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators (38) und Masse (Bezugspotential der Schaltung) und die spannungsgesteuerte Impedanz (44) zwischen dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators (38) und dem positiven Potential einer Spannungsquelle liegen; und

— daß der Steuereingang der Impedanz (44) mit dem Ausgang des Digital-Analog-Wandlers (74) verbunden ist.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsvorrichtung zur Prüfung von Werkstücken nach dem Ultraschall-Impuls-Echo-Verfahren mit einem Taktgeber zur Sendeimpulsauslösung, einem Empfänger und einer ersten einen Fehlererwartungsbereich festlegenden Torschaltung, wobei der Anfang des Fehlererwartungsbereiches mit Hilfe eines zwischen der ersten Torschaltung und

se dem Empfänger angeordneten Meßimpulsgebers mit nachgeschalteter Zählvorrichtung eingestellt wird.

Es ist bekannt, bei der Prüfung von Werkstücken auf Fehler im Impulsechoverfahren solche in einem vorbestimmten Tiefenbereich zu prüfen. Hierbei wird bekanntlich ein Ultraschallsuchsignal in das Prüfstück eingeschallt, es werden die Echoimpulse von den Fehlern etc. empfangen und es wird ein Fehlertor (Fehlerblende) durch die Schaltung gleich oder verhältnisgleich mit der Echolaufzeit gesetzt, die von der akustischen Ungänze in diesem zu prüfenden Tiefenbereich herrührt. Hierbei werden nur die in das Fehlertor fallenden Fehler erfaßt. Es sind ferner Verfahren und Vorrichtungen zum Einsatz der Fchlertore bekannt, wobei in der Regel das Fehlerlor um eine vorbestimmte Laufzeit nach Erhalt

b5 des Eintrittsechos (Sendersignals) gesetzt wird, wobei die Anzahl der Meßimpulse ausgezählt wird, die ein Meßimpulsgeber nach dem Eintrittsecho abgibt. Sofern nicht der Meßimpulsgeber mit dem Eintrittscchosignal

synchronisiert ist, ergibt sich ein Fehler um eine Abzählung beim Starten des Fehlertores. Um dies zu vermeiden, wenn eine Genauigkeit von zehntausendstel Zoll in Aluminium erwünscht ist, kann zwar ein Taktgeber mit einer Frequenz von etwa einhundert Megahertz eingesetzt werden. Elektrische Kreise mit einer so hohen Frequenz, die angeschlossenen Zähler und Logikkreise sind jedoch kompliziert und teuer, besonders wenn man sie bei üblichen Betriebstemperaturen stabil halten soll, insbesondere während längerer Betriebszeit

Wenn ferner die Prüfstücke unterschiedliche akustische Geschwindigkeiten aufweisen, benötigt man regelmäßig eine Mehrzahl solcher Taktgeber mit hohen Frequenzen, die bei unterschiedlich hohen Frequenzen schwingen. Wenn bereits ein Prüfstück aus etwas unterschiedlicher Legierung besteht, und innerhalb der festgelegten Frequenzen fällt, so ist der Start des Fehlertores als auch die Torlänge wegen der unrichtigen Taktfrequenz mit einem Fehler behaftet.

Aus der US 39 85 022 ist eine Schaltung bekannt, mit Hilfe der die Wandstärke von Werkstücken sehr genau ermittelt werden kann, indem die entsprechende laufzeitmessung der Ultraschallimpulse N mal hintereinander erfolgt wobei N proportional zur Schallgeschwindigkeit des Werkstückes ist Eine Torschaltung zur Festlegung eines Fehlererwartungsbereiches in einem vorgegebenen Tiefenbereich des Werkstückes beschreibt diese Patentschrift hingegen nicht

Aus der US 31 85 938 ist ferner eine Schaltungsvorrichtung bekannt, die sich mit der Erzeugung von Signalen beschäftigt, deren jeweilige Frequenz — innerhalb eines relativ großen Frequenzbereiches — genau einstellbar ist. Hierzu wird ein variabler Frequenz-Oszillator (VFO) verwendet, wobei die Anzahl der Schwingungen, die in ein Zeittor konstanter Breite fallen, gezählt und mit einem vorgegebenen, die Sollfrequenz repräsentierenden Wert verglichen werden. Sofern der Sollfrequenzwert von der Istfrequenz des VFOs abweicht, wird der entsprechende Differenzwert mit Hilfe eines Digital-AnaJog-Wandlers in einen entsprechenden analogen Spannungswert umgewandelt, der den VFO dann so lange nachregelt, bis beide Frequenzwerte übereinstimmen. Irgendein Hinweis auf eine mögliche Verwendung derartiger Schaltungsvorrichtungen in Ultraschallgeräten, insbesondere zur Fehlertorsteuerung, kann der erwähnten Schrift nicht entnommen werden.

Schließlich ist aus der US 32 71 688 eine Synchronisationsschaltung bekannt, mit der eine Impuls-Bit-Rate erzeugt werden soll, die synchron ist zu empfangenen bzw. vorgegebenen pulscode-modulierten Signalen. Auch dieser Schrift läßt sich kein Hinweis auf eine Verwendung derartiger Schaltungen in Ultraschallgeräte entnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsvorrichmng der eingangs erwähnten Art anzugeben, die einen frequenzstabilen Meßimpulsgeber enthält, der einerseits die erwähnten Startungenauigkeiten bekannter Vorrichtungen nichi aufweist und der andererseits auch für Messungen an Werkstücken mit unterschiedlichen Schallgeschwindigkeiten verwendbar ist, ohne daß hierzu mehr als ein Taktgeber erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche 2 und 3 geben besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an.

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

F i g. 1 e^;ne graphische Blockdarstellung eines elektrischen Schaltkreises nach einer Ausführungsform
Fig.2 eine elektrische Schaltung in graphischer Blockdarstellung eines Teiles des Schaltkreises nach Fig. 1

F i g. 3 eine graphische Darstellung des elektrischen Schaltkreises einer abweichenden Ausführungsform der

ίο Schaltung nach F i g. 2, in Blockdarstellung

Fig.4 einen elektrischen Schaltkreis eines Oszillators, der bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zum Einsatz kommt.

Aus den Figuren, zunächst aus F i g. 1, ist ein Taktgeber 10 ersichtlich, der Triggerimpulse abgibt üblicherweise in einem Frequenzbereich von 50 Hz und 20 kHz zu einem Impulsgerät 12, über den ein elektroakustischer Wandler bzw. Prüfkopf 14 erregt wird. Dieser ist ein Sender-Empfänger-Prüfkopf 14, der die Eingangsimpulse in Ultraschallsuchimpulse verwandelt und über Wasser als Ankoppelmedium in eir jTüfstück W einschailt, das auf Fehler untersucht werde'- soii. Die von akustischen Ungänzen herrührenden Echosignale, z. B. von Fehlstellen oder auch von der Eingangsfläche_: werden im Prüfkopf 14 in elektrische Echosignale verwandelt und einem Empfängerkreis 16 zugeführt, der echoabhängige elektrische Signale einem Vergleicher 18 und einem Meßimpulsgeber 20 zuführt Je Suchsignal wird ein Eintrittsechosignal (Sendeimpulssignal) dem Meßimpulsgeber 20 zugeführt, um den Gebc-r zu synchronisieren, als auch die auf Fehlstellen zurückgehenden elektrischen Signale mit einer Amplitude, die gleich oder verhältnisgleich mit der angetroffenen Fehlstelle ist werden dem Vergleicher 18 zugeführt.

Meßimpulsgeber 20 gibt einen Zug von Taktimpulsen, mit programmierter Frequenz, an den Zähler 24 ab. Zähler 24 gibt ein Zählsignal an das Tor 26 (Torerzeugerkreis) ab, wobei das Zählsignal die Anzahl der Meßimpulse angibt, welche der Zähler nach Erhalt eines Triggerimpulses vom Taktgeber 10 erhielt. Eine typische Schaltung des Torerzeugerkreises 26 ist in F i g. 1 veranschaulicht

Die Adresse 90 ist auf einen Wert programmiert, der gleich einer (Anfangs-)Tiefe im Werkstück ist, gemessen von der Eintrittsoberfläche, ab welcher das Fehlertor beginnt (Blendenanfang), während die Adresse 92 auf einen Wert programmiert ist, welcher gleich der maximalen zu prüfenden Tiefe im Prüfstück oder auf eine andere vorbestimmte Abmessung im vorgegebenen Bereich programmiert ist. Die Differenz der beiden programmierten Werte ist gleich der Breite des Fehlertores. Die Adresse 90 ist an einen Eingang des Vergleicherkreises 94 angekoppelt. Der andere Eingang des Virglciciiers 94 empfängt das Zählsignal vom Zähler 24.

Ist das Zählsignal gleich einem von der Adresse 90 abgegebenen Signal, beaufschlagt ein Ausgangssignal vom Vergleicher 94 über den Setzeingang das Flip-Flop 98. In ähnlicher Weise, wenn das Zählsignal vom Zähler 24 gleich dem Signal von der Adresse 92 ist, löscht ein Ausgangssignal von einem zweiten Vergleicher 96 über den Rücksetzeingang das Flip-Flop 98. Das resultierende Torsignal am Ausgang des Tores 26 wird über die Leitung 27 dem Steuereingang des Vergleichen 18 zugeführt, damit der Vergleicher 18 nur wirksam während der Dauer des Tors'^nales (Meßerwartungsbereiches) wirksam ist.

Elektrische Fehlersignale vom Empfänger 16 werden einem Eingang des Vergleichers 18 zugeführt. Der ande-

re Eingang des Vergleichers 18 ist jedoch an einen Potentiometer 22 angeschlossen, der eine Gleichspannung als Bezugsgröße (Bezugsniveau) an den Vergleicherkreis 18 abgibt. Ein Ende des Potentiometers 22 liegt an einer Gleichspannungsquelle und das andere Ende an der Erde an. Nun erzeugt Vergleicherkreis 18 bei vorhandenem Fehlersignal ein Auswertesignal an der Ausgangsleitung 25 nur dann, wenn folgende Bedingungen erfüllt sind:

1. die Amplitude des auf das Fehlerecho zurückgehenden elektrischen Signals vom Empfänger 16 ist größer als der Wert der Bezugsspannung vom Potentiometer 22 und

2. das Fehlertorsignal ist am Leiter 27 vorhanden. Damit wird lediglich die Fehlerinformation des vorbestimmten Prüfstückbereiches, dessen Wert einen vorbestimmten Minimalwert übersteigt an den Leiter 25 tvciicrgciciiei, um in an sich bekannter Weise weiter verarbeitet zu werden.

Ein wichtiger Teil der Erfindung besteht in der Auslegung des Meßimpulsgeberkreises 20, dessen bevorzugte Ausführungsform in Fig. 2 dargestellt ist. Ein synchronisierbarer (spannungsgesteuerter) Oszillator 34 gibt Meßimpulse ab, wobei die Vorderflanke des ersten Impulses mit dem elektrischen Eintrittssignal synchronisiert ist, der über den Empfänger 16 zum Leiter 28 geht Die Frequenz der Meßimpulse und die Spannung am Leiter 36 hängen voneinander ab. Ein üblicher Oszillator 34, vgL F i g. 4, weist einen Hochgeschwindigkeitskomparator 38 auf, dessen invertierender Eingang an dem vom Potentiometer 40 erzeugten vorbestimmten Spannungspegel angekoppelt ist Der nicht invertierende Eingang des Komparators 38 ist an einen, eine Sägezahn-Spannung erzeugenden Kondensator 42 gelegt, der zwischen Erde und einer spannungsgesteuerten Impedanz 44 üsgt, wobei letztere zwischen dem nicht invertierenden Eingang des Komparators und dem positiven Potential des Gleichstromnetzes liegt. Bei der vorstehenden Ausführungsform erzeugt der Feldeffekttransistor 44 einen veränderlichen Strom in Richtung des Pfeiles 46 und lädt den Kondensator 42 in Abhängigkeit von dem analogen Spannungssignal, welches am Leiter 36 erzeugt wird, auf. Die Erfindung kann aber so abgewandelt werden, daß man einen spannungsgesteuerten Stromerzeuger anstelle des Feldeffekttransistors verwendet Durch ein Umkehrglied 48 (Rückkopplungsglied) wird eine Verzögerung zwischen dem Ausgang und dem nicht invertierenden Eingang des Komparators 38 erzeugt Ein monostabiler Multivibrator 50 ist so angeschlossen, daß er einerseits ein Signal über den Leiter 28 erhält und andererseits einen Steuerimpuls an den Komparator 38 abgibt.

Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 50 ist üblicherweise auf einen niedrigen Wert geschaltet, so daß der Ausgang des Komparators 38 einen hohen Wert aufweisen solL Ist der Komparator 38 auf seinen üblichen hohen Wert ist der Ausgangswert des Umkehrgliedes 48 niedrig, und die Spannung zwischen dem nicht invertierenden Eingang des Komparators 38 und der Erde beträgt etwa Null Volt. Erhält der monostabile Multivibrator 50 ein elektrisches Eintrittssignal vom Empfänger 16 über den Leiter 28. nimmt das Ausgangssignai des Multivibrators 50 seinen hohen Wert an, so daß ein Steuerimpuls vom Komparator 38 abgegeben wird. Erhält der Komparator 38 diesen Steuerimpuls, nimmt seine Ausgangsleitung einen niedrigen Wert an. so daß der Ausgang des Umkehrgliedes 48 bestrebt ist.

seinen hohen Wert zu erreichen, so daß die Spannung zwischen dem nicht invertierenden Eingang des Komparators 38 und der Erde (d. h. der am Kondensator 42 anliegenden Spannung) sich vergrößern soll. Wenn die am Kondensator 42 anliegende Spannung den vorbestimmten Pegel am nichtinvertierenden Eingang des Komparators 38 überschreitet, nimmt der Ausgang des Komparators 38 wieder den hohen Wert an. Die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Komparators 38 wird nach einer Verzögerungszeit, die das Umkehrglied 48 verursacht, wieder auf die Spannung Null gebracht. Dann beginnt die am Kondensator 42 anliegende Spannung sofort wieder anzusteigen.

Dieser Zyklus wiederholt sich so lange, bis der Ausgang des monostabilen Multivibrators 50 auf hohem Wert liegt. Die Breite des Steuerimpulses beginnt mit dem Empfang des von der Werkstückoberfläche erzeugten Eintrittssignals und wird beendet, bevor der nachfolgende TriggerimpuJs vom Taktgeber 10 übertragen ist.

Es ist offensichtlich, daß Änderungen des am Leiter 36 anliegenden Analogsignals die Ladespannung zu dem Kondensator 42 verändern. Die Veränderung der Wellenform der Sägezahnspannung, die am Kondensator 42 anliegt, beeinflußt die Frequenz der Impulse am Ausgang d?s Vergleicherkreises 38. Seine Ausgangsimpulse gehen über Leiter 32 zum Zähler 24 und dienen zur genauen Abstandsmessung ab Eingangsfläche des Prüfstückes. Deshalb ist zu beachten, daß die Frequenz der Ausgangsimpulse des Komparators 38 während der Arbeitsperiode des Gerätes stabil bleiben muß.

Das Ausgangssignal des Oszillators 34 wird über den Leiter 53 einem Torzählkreis zugeführt, der ein Tor 54, einen monostabilen Multivibrator 56 und einen Zähler 58, vgl. F i g. 2, aufweist Der monostabile Multivibrator 56 erzeugt einen Impuls vorgegebener Breite (z. B. 20 μ»). Dieser Tor impuls wird dem Tor 54 zugeführt, so daß der Zähler 58 die Anzahl der Impulse abzählt, die vom Oszillator 34 während der vorbestimmten Impulsperiode des monostabilen Multivibrators 56 durch das offene Tor 54 gelangen. Der Zählwert des Zählers 58 wird einem Eingang des Digitalvergleichers 60 zugeführt Der andere Eingang des Vergleichers 60 ist mit der Adresse über Leiter 63 gekoppelt, um eine vorbe-

stimmte programmierte Impulsanzahl zu empfangen, die gleich bzw. verhältnisgleich zur akustischen Geschwindigkeit im Prüfstück ist Die Adresse kann einen Rändelradschalter. einen Potentiometer o. dgl. enthalten.

so Vergleicherkreis 60 erzeugt am ersten Ausgangs' "dter 64 einen Ausgangsimpuls, wenn das Signal vom Zähler 58 ein Signal von der Adresse 62 übersteigt, und erzeugt am zweiten Ausgang 66 einen Ausgangsimpuls, wenn das Signal von der Adresse 62 den Wert des Signals vom Zähler 58 übersteigt Leiter 64 und 66 sind beide an einen Eingang der jeweiligen Tore 68 und 70 angeschlossen. Die anderen Eingänge der Tore 68 und 70 sind über Leiter 30 an den Taktgeber 10 angeschlossen. Der Ausgang des Tores 68 ist an den Rückwärts-Zähl-

bo eingang des Zählers 72, der Ausgang des Tores 70 an den Vorwärts-Zähleingang des Zählers 72 angeschlossen. In jedem einzelnen Fall, wenn ein Triggersignal vom Taktgeber 10 auftritt zählt das Zählwerk 72 »vorwärts« oder »rückwärts«, um einen Zählwert im Bezug auf Ausgangssignaie vorn Vergleicner über Tor 68 oder Tor 70. Ein Digital- oder: Analogwandler 74 wandelt das digitale Zählsignal im Ausgang des Zählers 72 in ein analoges Signal. Dann wird das Analogsignal Ober den

Leiter 36 dem Eingang des Oszillators 34 zugeführt, so daß die Frequenz der Ausgangsimpulsc vom Oszillator 34 derart abgeändert wird, daß die Frequenz gleich dem die durch die Adresse 62 vorgegebenem Wert ist.

Der vorstehende Zyklusablauf wird wiederholt bis der Vcrgleicherkreis 60 nicht mehr in der Lage ist, einen Alisgangsimpuls entweder dem Leiter 64 oder 66 zuzuführen, d. h. wenn die Oszillatorfrequenz gleich der vorprogrammierten Frequenz ist.

Tritt eine Abweichung von der vorprogrammierten Frequenz auf, so wird das System gezwungen, die Oszillatorfrequenz nachzujustieren. Die Frequenz des Oszillators 34 wird nach jedem Triggerimpuls überprüft.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht einen Ja/ Nein-Kreis vor, der an den Ausgang des Vergleieherkreises 60 angekoppelt werden kann, um ein Ja-Signal (Kreis wird leitend) zu erzeugen, wenn Vergleicherkreis 60 am Ausgang anzeigt, daß der Oszillator Meßimpulse mit programmierter Frequenz abgibt, während ein Nein/Ja-Signal abgegeben wird, wenn die Frequenz von dem programmierten Wert abweicht.

Um Prüfstücke auszumessen, die unterschiedliche akustische Geschwindigkeiten haben, ist Adresse 62 eingerichtet, um das Gerät in Übereinstimmung mit der akustischen Geschwindigkeit zu kalibrieren. Somit verändert die Adresse 62 die Meßimpulsfrequenz in einfacher Weise und in Übereinstirnmung mit der akustischen Geschwindigkeit des Werkstückes in vorteilhafter Weise.

Eine Abwandlung der Erfindung gemäß F i g. 3 sieht eine Ankoppelung eines Differenzwertstufe 76 an den Ausgang des Zählers 58 und die Adresse 62 über den Leiter 63 vor. Durch die Differenzwertstufe 76 wird ein Signal erzeugt, daß über den Leiter 78 zum Tor 82 gelangt, wenn die Differenz zwischen der gemessenen Frequenz und der vorprogrammierten Frequenz einen vorucSuFfiFFiicn Wert üucFSicigi, üfiu CS WiFu ein oigfiai üi/Cr den Leiter 80 zum Tor 84 geleitet, wenn die Differenz zwischen zwei Signalen kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Ein Taktgeber 86 hoher Frequenz erzeugt Impulse, deren Frequenz wesentlich größer ist als die Frequenz des Taktgebers 10 zum anderen Eingang des Tores 82. Wenn nun das Signal am Leiter 78 anzeigt, daß die Frequenz des Oszillators 34 wesentlich von der vorprogrammierten Frequenz abweicht, ändert der Vorwärts-Rückwärtszähler 72 seinen Wert mit einer größeren Zahlrate als wenn das Signal am Leiter 80 anzeigt, daß die Frequenz nahe an der vorprogrammierten Frequenz liegt. Ein Oder-Tor 88 koppelt entweder die Meßimpulse vom Taktgeber 10 oder die Meßimpulse vom Taktgeber 86 hoher Frequenz an die Eingänge der Tore 68 und 70, so daß die Abzählung im Zähler 72 wie schon vorbezeichnet, abgeändert wird.

Im Betrieb wird der Prüfkopf 14 akustisch über das Ankoppelmedium wie Wasser o. dgl. an das Prüfstück W angekoppelt Die Adresse 62 wird gleich oder verhältnisgleich auf die bekannte akustische Geschwindigkeit des Prüfstückes justiert Wie vorstehend angegeben, stellt der Rückkopplungskreis die Frequenz des Oszillators 34 solange nach, bis die Anzahl der am Leiter 53 vorhandenen Impulse während eines zwanzig Mikrosekunden betragenden Zeitintervalls gleich der vorprogrammierten Anzahl ist, weiche über den Leiter 63 zugeführt wird, wobei die vorprogrammierte Anzahl gleich (oder verhäitnisgieich) mit der akustischen Geschwindigkeit ist Daher ist die Frequenz der Meßimpulse im Ausgang des Oszillators 34 gleich (oder verhältnisgleich) mit einem zwanzigste! der akustischen Geschwindigkeit des Prüfstückes. Die Anzahl der Meßimpulse, die durch den Zähler 24 während einer Zeit gemessen wird, die der Laufzeit des Suchinipiilscs beim Durchqueren des Prüfstückes von der Eingungsfliichc

^r> bis zur Rückwand gleich ist, ist demnach gleich 0,1 χ der Dicke des Prüfstückes. Bei der praktischen Ausführung wird die Frequenz des Oszillators 34 der vorprogrammierten Zähirate während einer sehr kurzen Zeitperiode angepaßt, und dann die Frequenz konstant gehalten. Nach einer sehr kurzen Verzögerung von etwa einer Sekunde ist das Gerät kalibriert, die Messung kann beginnen. Alternativ kann auch ein Warnkreis, dem Meßimpulsgeberkreis zugeschaltet werden, der jedes Torsignal des Torkreises 20 unterdrückt bis der Oszülätor 34 Impulse mit der erwünschten Frequenz erzeugt, was beim Ausbleiben eines Ausgangssignals vom Digital vergleicher 60 der Fall ist.

Durch den Triggerimpuls vom Taktgeber 10 zum Impuisgerät Ϊ2 gibt letzterer ein Triggersignai zum Prüfkopf 14 ab. Nach Erhalt des Triggersignals sendet Prüfkopf 14 das akustische Suchsignal in das Prüfstück sowie empfängt die Echosignale von der Eintrittsfläche und von der jeweiligen akustischen Ungänze. Die von Echos herrührenden Signale gelangen zum Empfänger 16, von hier zum Vergleicher 18 als auch zum Meßimpulsgeber 20. Fehlersignale, die während des Torzeitintervalls am Leiter 25 vorhanden sind, werden zwecks weiterer Bearbeitung am Leiter 25 abgenommen.
Unterliegt ein Prüfstück von unbekannter akustischer Geschwindigkeit der Prüfung, wird das Prüfstück akustisch an ein Prüfstück von bekannter Dicke angekoppelt. In den Meßkreis ist eine Kathodenstrahlröhre eingeschaltet (nicht dargestellt), um gleichzeitig die auf Echos zurückgehenden elektrischen Signale, die am Empfänger 16 ankommen und das vom Tor 26 gebildete Fehlertor passieren, anzuzeigen. Die Adresse 90 wird «••Γ hjiill »Ac·«»*'»» en AqQ /lae CAklArfQi* aret 7M arkAJtan beginnt, nachdem ihm das Eintrittsechosignal zugeführt wurde. Dann wird Adresse 92 auf die Dicke des bekannten Prüfstückes eingestellt. Die Bedienungsperson beobachtet auf der Kathodenstrahlröhre das Ende des Fehlertores und die Anzeige für das Rückwandecho. Die Adresse 62 wird solange nachgestellt, bis das auf das Rückwandecho zurückgehende elektrische Signal genau zu demjenigen Zeitpunkt erhalten wird, an dem das Fehlertor endet. Liegen diese beiden Ereignisse gleichzeitig vor, so ist die Adresse 62 auf die akustische Geschwindigkeit des Prüfstückes eingestellt. Nachdem die Adresse 62 ordnungsgemäß justiert ist, werden die Adressen 90 und 92 für den gewünschten Prüfstückberexh eingestellt und die Fehlerprüfung kann beginnen.

Es ist ersichtlich, daß bei einem eventuellen Drift der Frequenz des Oszillators 34 der Meßimpulsgeberkreis 20 die Frequenz des Oszillators 34 jedesmal wieder auf den alten Wert justiert, wenn ein neuer Triggerimpuls am Ausgang des Taktgebers 10 auftritt Somit erreicht man erfindungsgemäß einen Meßimpulsgeberkreis von hoher zeitlicher Betriebsfestigkeit indem diese Frequenzüberprüfung jedesmal durchgeführt wird, wenn ein Ultraschallsuchimpuls in das Prüfstück eingeschallt wird.

Bei der Ausführung der Erfindung gemäß F i g. 4, insbesondere bei der Prüfung durch Ankoppelung im Impulsechoverfahren kann man den monostabilen Multivibrator 50 in Abhängigkeit eines Triggerimpülses vom Taktgeber 10 starten lassen, anstelle daß er durch das Echoeintrittssignal am Prüfstück gestartet wird.
Eine andere Variante sieht vor, daß man im Einzelfall

die Meßimpulse vom Meßimpulsgeber 20 auch benutzen kann, um genau den Abstand von der Eintrittsfläche bis zur akustischen Ungänze im Prüfstück dadurch zu bestimmen, daß die Anzahl der Meßimpulse abgezählt wird, die nach Übertragung eines Triggerimpulses empfangen werden, bis zum Erhalt eines elektrischen Signals, welches vom jeweiligen Echo bzw. Fehlerecho herrührt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

IO

20 25 30 35 40

50

55

60

65

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Schaltungsvorrichtung zur Prüfung von Werkstücken nach dem Ultraschall-Impuls-Echo-Verfahren mit einem Taktgeber zur Sendeimpulsauslösung, einem Empfänger und einer ersten, einen Fehlererwartungsbereich festlegenden Torschaltung, wobei der Anfang des Fehlererwartungsbereiches mit Hilfe eines zwischen der ersten Torschaltung und dem Empfänger angeordneten Meßimpulsgebers mit nachgeschalteter Zählvorrichtung eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet,