DE2828391A1

DE2828391A1 - Anordnung zur elektronischen abtastung von ultraschall fuer die lecksuche

Info

Publication number: DE2828391A1
Application number: DE19782828391
Authority: DE
Inventors: John George Pencak
Original assignee: American Can Co
Current assignee: Rexam Beverage Can Co
Priority date: 1977-07-11
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1979-01-18
Also published as: DE2828391C2; IT7850239A0; US4116043A; AU515923B2; GB1589133A; AU3601478A; IT1105745B; CA1125432A; JPS5421587U

Description

A 9²O St/vS/he Pile No. 11 800

AMERICAN CAN COMPANY, Greenwich, Conn. USA

Anordnung zur elektronischen Abtastung von Ultraschall für die Lecksuche

Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung einer elektronischen Anlage für eine Ultraschall-Lecksuche, insbesondere auf eine elektronische Anlage für einen mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Dosendeckel-Lecksuchmechanismus. Die Beschreibung des Lecksuchmechanismus wird dadurch zum Gegenstand der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung gemacht, daß< auf die US-Patentanmeldung Nr. 772 330 unter dem Titel "Ultrasonic Leak Hole Detection Apparatus And Method", die am 25.Februar 1977 (G. Mosher) eingereicht wurde, hingewiesen wird. Diese Bezugsanmeldung befaßt sich mit der Verbesserung des mechanischen Teiles für eine Ultraschall-Lecksuche.

Zur Zeit gibt es die unterschiedlichsten Typen von Lecksuchsystemen zur Feststellung undichter Behälter. Beim einen Lecksuchsystem wird der Prüfling mit unter Druck stehendem Heliumgas gefüllt und ein gegebenenfalls vorhandenes Leck durch ein auf Gas ansprechendes Meßgerät, beispielsweise ein

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Gas-Massenspektrometer, festgestellt. Diese Art der Lecksuche ist zwar sehr genau und empfindlich, dafür jedoch relativ langsam und teuer und daher ungeeignet für eine Lecksuche bei Behältern oder Teilen von Behältern, beispielsweise Dosen-: deckein, die mit hoher Produktionsrate hergestellt werden. Bei einem anderen weit verbreiteten "System wird ein Fluid, beispielsweise unter Druck stehende Luft, in einen Behälter gepmpft und dann der Behälter unter Wasser getaucht. Hierbei achtet dann eine Bedienungsperson auf das Auftreten von Blasen und sondert die mit einem Leck behafteten Behälter aus. Diese Art der Lecksuche ist relativ langsam und relativ unempfindlich bei sehr kleinen Undichtigkeiten. Darüberhinaus hängt sie von der Aufmerksamkeit und der Sorgfalt der Bedienungsperson ab.

Ferner ist vorgeschlagen worden, die eine Seite eines Behälters mit einem Fluid, beispielsweise unter Druck stehender Luft, stoßartig zu beaufschlagen und an der anderen Seite des Behälters ein Ultraschall-Mikrofon anzuordnen. Das Mikrofon spricht auf hohe Ultraschallfrequenzen - 20.000 bis 100.000 Hz - an, wenn Luft durch irgendwelche Undichtigkeiten des Prüflinges entweicht. Diese Art der Lecksuche ist schnell und relativ empfindlich bei kleinen Löchern. In einer lauten Fabrikanlage ist es jedoch notwendig gewesen, das Ultraschall-Mikrofon in einer Kammer anzuordnen, um das Hintergrundrauschen der Fabrikanlage zu verhindern, da in diesem Rauschen die gleichen Ultraschallfrequenzen enthalten sein können, die auf Grund der Leckstelle zum Mikrofon gesandt werden.

Diese letztgenannte Art der Ultraschall-Lecksuche ist zwar gegenüber der Helium- oder Blasen-Lecksuche relativ schnell, jedoch immer noch relativ langsam, wenn man sie mit den hohen Produktionsraten vergleicht, die heute bei der Behälter- bzw, bei der Behälterteil-Herstellung möglich sind.

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Beispielsvreise können die Deckel von "Zug-Laschen"-Dosen, die aus einem gepreßten Dosendeckel mit einer Zuglasche nebst Ring bestehen, mit einer Produktionsrate von mehr als 300 Stück pro Minute, d.h. 5 Stück pro Sekunde, hergestellt werden. Die oben genannten Ultraschall-Lecksuchsysteme arbeiten alle langsamer als die letztgenannte Produktionsrate. Beispielsweise können mit den obengenannten Lecksuchverfahren allenfalls 100 Dosendeckel pro Minute getestet werden. Daraus ergibt sich, daß bei Verwendung der obengenannten Lecksuchsysteme (i) entweder nur jeder dritte Dosendeckel getestet werden kann - was jedoch unbefriedigend ist, da jeder Dosendeckel einzeln auf Leckstellen hin untersucht werden sollte (ii) oder drei oder mehr Testmaschinen pro Produktionsmaschine eingesetzt werden müssen. Die zweite Alternative hat den Nachteil, daß die Installation, Reparaturen, Wartungund der Betrieb einer größeren Anzahl von Inspektions- bzw. Prüfgeräten sowie das komplexe Zusammenspiel der den Prüfgeräten zugeordneten Förder- und Steuersysteme relativ aufwendig ist.

In der US-PS 3 399 563 (Helms) werden Leckstellen in Dosendeckeln dadurch festgestellt, daß ein Druck von außen gegen den Dosendeckel angelegt und ein Mikrofon in einer Kammer angeordnet wird. Die Kammer ist "hermetisch abgedichtet" (Spalte 4, Zeile HH). Helms schlägt in dem oben genannten Patent vor, eine Flüssigkeit auf den Dosendeckel aufzubringen, um das Leckgeräusch zu erhöhen.

In der US-PS 3 792 6θ6 (Munger) wird ein Lecksuchgerät beschrieben, bei welchem eine Kammer zur Reduzierung des Hintergrundrauschens verwendet wird. Munger verwendet einen Schirm zur Verstärkung des Leckgeräusches.

Die US-PS 3 795 137 (Lo) offenbart ein Verfahren zur Prüfung von Aerosol-Behältern auf Leckstellen. Der Behälter wird hergestellt, gefüllt, abgedichtet und danach auf Leckstellen hin unter Ausnutzung des Innendruckes getestet. Die Testanlage weist einen runden Tisch mit Freiräumen für die Behälter

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*auf, wobei die Freiräume durch an der Peripherie des Tisches angeordnete Metallklötze gewährleistet werden. Wenn sich der Tisch dreht, wird der Behälter in einen Tunnel geführt, in dessen Mitte ein Mikrofon in einer Nische angeordnet ist. Die öffnungen sorgen für einen Behälterzugang zum Prüfbereich, während der lichte Raum die Tischrotation mit minimaler Reibung ermöglicht.

In der US-PS 3.224 252 (Hamilton) werden "Testing"-Behälter für Lecks (Spalte 1, Zeile 9) beschrieben, wobei im Inneren des Prüflings ein Druck aufgebaut wird. Ein Druckgleichgewicht wird zwischen dem Prüfling und einer "Tonbox" C'sound box") hergestellt. Ein Leck im Prüfling führt dazu, daß Gas durch die Kammer strömt, «iiie Blattfeder oder ein Rohr in Schwingungen versetzt und diese Schwingungen von einem Mikrofon aufgenommen werden.

In der US-PS 3 266 296 (Hall) werden drei Verfahren zur Prüfung von Winkel- oder Drehwerkstücken, beispielsweise Autoreifen, beschrieben. Beim ersten Verfahren wird eine Kammer um das Äußere des Reifens unter Verwendung einer aufblasbaren Gummidichtung aufgebaut. Ein Leckgeräusch wird von einem Mikrofon im Inneren des Reifens festgestellt. Beim zweiten Verfahren werden zwei Dichtungsplatten an der Innen- und Außenseite des Reifens angeordnet und ein Druck im Reifeninneren aufgebaut. Sämtliche Leckstellen werden durch ein außen angebrachtes Mikrofon festgestellt. Beim dritten Verfahren wird eine abgeschlossene Kammer dadurch aufgebaut, daß aufblasbare Dichtungen rund um das Innere und Süßere eines vorgewählten Reifenabschnittes vorgesehen werden und das Mikrofon in der abgedichteten Kammer angeordnet wird.

Es sind auch bereits unterschiedliche Signal-Mittelwertschaltungen zur Mittelwertbildung eines elektronischen Signales zum Zwecke der Verbesserung dee Signal-Rauschverhältnisses

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vorgeschlagen und patentiert worden, beispielsweise in der US-PS 3 087 487 (M.E.Clynes). Diese Schaltungen sind zur Verwendung von beispielsweise Radar¹-und medizinischen Patienten-Prüfverfahren bestimmt und ermöglichen eine Verbesserung des Signal-Rauschverhältnisses, das seinerseits wiederum die Leistungsfähigkeit, d.h. die Empfindlichkeit der Geräte bzw. Verfahren erhöht.

Auf Grund der Erfindung wird nun ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem ein Spezialmikrofon zur Feststellung von Ultraschall-Schwingungen verwendet wird, wobei die Ultraschall-Schwingungen dadurch erzeugt werden, daß unter Druck stehende Luft durch eine Leckstelle in einem defekten Prüfling, beispielsweise einem Dosendeckel, entweicht. Das vom Mikrofon abgegebene Signal wird dann von einem Vorverstärker mit nachgeschaltetem Verstärker verstärkt. Das von der Verstärkereinheit abgegebene Signal wird dann einer Signal-Mittelwertschaltung zugeführt.

Eine Freigabeschaltung wird zeitsynchron mit einem "Luftschuß" bzw. Druckstoß, der den Prüfling mit Druck beaufschlagt, angesteuert bzw. eingeschaltet. Die Freigabeschaltung liefert nach einer derartigen Ansteuerung ein Steuersignal zur Signal-Mittelwertschaltung, welche das Signal integriert und glättet und dabei die Rauschkomponente verrringert. Das von der Signal-Mittelwertschaltung abgegebene Signal wird dann einem Spannungskomparator zugeführt, der seinerseits einen Ausgangs-Steuerimpuls einer Logikschaltung zuführt. Die Logikschaltung sorgt dafür, daß der mit einem Leck behaftete Prüfling aussortiert wird, wenn das gemittelte, verstärkte, vom Mikrofon kommende Signal - und somit das Leck - eine vorgegebene Bezugsgröße überschreitet. Auf Grund dieser Erfindung wird eine elektronische Anordnung zur Lecksuche in Dosendeckeln und ähnlichen Gegenständen geschaffen, die gegenüber den bekannten Anordnungen besser ist und elektro-

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nische Steuerimpulse mit höherer Rate abgeben kann. Ferner ist mit der Erfindung ein Verfahren zur Abtastung von Leckstellen in Dosendeckeln und Ähnlichen Gegenständen entwickelt worden, das gegenüber bekannten Verfahren empfindlicher und schneller arbeitet.

Weiterhin zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren durch eine höhere Zuverlässigkeit bei der Lecksuche in Dosendeckeln aus, die dadurch gegeben ist, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren ein sogenannter Aussortier-Impuls genau dann gegeben wird, wenn tatsächlich eine Leckstelle vorhanden ist; d.h., bei diesem Verfahren werden nicht auch fehlerfreie, also nicht mit Leckstellen behaftete Dosendeckel aussortiert.

Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Anordnung durch eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber großen wie auch kleinen Leckstellen in Dosendeckeln aus.

Insgesamt schafft die Erfindung also eine verbesserte Anordnung zur elektronischen Abtastung von Leckstellen in Gegenständen, beispielsweise Dosendeckeln od. dgl., welche ein Gpezialultraschall-Mikrofon-Verstärkersystem zum Auffinden von Leckstellen in Prüflingen, eine Signal-Mittelwertschaltung, welche das von der Verstärkereinheit abgegebene Signal empfängt und das Signal/Rausch-Verhältnis verbessert, eine Freigabeschaltung, welche mit der Druckbeaufschlagung des Prüflings synchronisiert ist und einen Steuerimpuls an die Signal-Mittelwertschaltung abgibt, und einen Komparator, der das ermittelte, von der Signal-Mittelwertschaltung kommende Signal empfängt, aufweist. Der Komparator gibt dann einen Logik-Steuerimpuls für die Aussortierung eines mit einer Leckstelle behafteten Prüflings ab, sobald das gemittelte, von der Signal-Mittelwertschaltung abgegebene Signal einen vorgegebenen Wert überschreitet.

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Die Erfindung wird nun anhand des Ausführungsbeispieles und der schematischen Darstellungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der elektronischen Anordnung zur Lecksuche sowie einen Querschnitt eines Einrichtungsteiles zur Druckbeaufschlagung des auf Leckstellen hin zu prüfenden Dosendeckels und zur Halterung des Mikrofons zur Abtastung von durch ein Leck hervorgerufenen Ultraschall-Schwingungen;

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Druckverlaufs bei der Druckbeaufschlagung des Prüflings, des, das verstärkte, vom Mikrofon kommende Signal bereitende elektronische Rauschen und des gemittelten, verstärkten Mikrofon-Signals von einem mit einer Leckstelle behafteten Gegenstand.

Figur 1 zeigt ein Block^iagramm eines Ausführungsbeispiels für einen elektronischen Leckstellensucher sowie einen Teil einer Einrichtung 2 zur Halterung des auf Leckstellen zu untersuchenden Gegenstandes und eines Teiles des äektronischen Leckstellensuchers. Der auf Leckstellen zu untersuchende Gegenstand, beispielsweise ein Dosendeckel 8, wird mit Hilfe eines in einer Bandführung 28 bewegten Förderbandes 26 in Wirkstellung gebracht, derart, daß er durch Auflager auf einer Polyurethandichtung 30 eine Wand einer in sich abgeschlossenen Luftkammer 27 bildet. Die Luftkammer 27 ist mit einem Luftventil 36 bestückt, das bei Öffnung unter Druck stehende Luft aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter ausströmen läßt. Ein Mikrofon 50 ist in einem zylindrischen Gehäuse 52 unmittelbar über dem Dosendeckel 8 angeordnet.Das Gehäuse für das Mikrofon 50 ist mit Entlüftungsleitungen 54 bestückt, durch welche die Luft nach Zufuhr zur Mikrofonkammer 54 entweichen kann. Zur Verstärkung eine» Ultraschall-Leckgeräusches

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ist in der zur Halterung des Dosendeckels 8 und des Mikrofons 50 vorgesehenen Einrichtung ein Schirm 56 zwischen dem Mikrofon 50 und dem Dosendeckel 8 vorgesehen (Fig. 1). Um das Mikrofon 50 zu isolieren, ist unmittelbar über der Mikrofonmembran 58 eine Isolatorscheibe 60 vorgesehen. Das Mikrofon ist über ein elektrisches Kabel 68 an einen Vorverstärker 20, der das vom Mikrofon 50 erzeugte elektronische Signal verstärkt, angeschlossen.

Für einen Betrieb wird das Luftventil 36 geöffnet, damit in der Luftkammer 27 ein Druck aufgebaut werden kann. Falls der Dosendeckel 8 ein Loch hat, erzeugt die aus der Luftkammer 27 durch das Loch in die Mikrofonkammer 5^ entweichende Luft eine Ultraschallschwingung. Diese Luft wird dann über die Entlüftungsleitungen Sk abgeführt. Der elektronische Leckstellensücher weist nun als wesentliche Bestandteile das Mikrofon 50 und zusätzlich die im Blockdiagramm in Figur 1 dargestellte elektronische Schaltung auf. Die elektronische Schaltung dient dazu, ein Logiksignal abzugeben, das als Steuerimpuls für ein mechanisches Aussortieren des mit einer Leckstelle behafteten Gegenstandes verwendet werden kann. Die Einzelheiten der Einrichtung zur Druckbeaufschlagung des Dosendeckels 8 oder anderer auf Leckstellen zu untersuchender Gegenstände werden in dieser Anmeldung nicht im einzelnen beschrieben, da sie bereits Gegenstand einer gesonderten, in der zuvor genannten US-PS-Anmeldung beschriebenen Erfindung sind.

Als Mikrofon 50 kann ein "IDEX"-elektrostatisches Mikrofon verwendet werden, da dieses Mikrofon besonders günstige Kennwerte für einen Leckstellensucher aufweist. Dieses Mikrofon ist im übrigen in der US-PS 3 339 563 vom 3.September I968 (E.Helms) beschrieben. Das Mikrofon 50 ist an einen Vorverstärker 20 angeschlossen, der seinerseits mit einem Verstärker 22 verbunden ist. Der Vorverstärker 20 und der Verstärker 22 bilden zusammen eine Verstärkeranlage zur Verstärkung der vom Mikrofon 50

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erzeugten elektronischen Signale.

Der für die erste Verstärkungsstufe verwendete Vorverstärker 20 ist ein einstufiger Festkörperverstärker, der an einen Emitterfolger gekoppelt ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Basis eines Transistors (beispielsweise eines RCA 2N5828) an den Kollektor eines weiteren Transistors, beispielsweise eines RCA 2N5828, in der Verstfirkerstufe geschaltet. Die Basis des RCA 2N5828-Transistors im einstufigen Verstärker liegt über einen 18O k-TL -Widerstand an einer Spannung von 15 Volt. Das Ausgangssignal des Vorverstärkers 20 wird direkt vom Emitter des in Emitterfolgerschaltung verschalteten Transistors abgenommen. Der Mikrofonausgang ist über eine Kapazität, vorzugsweise mit 0,033/^-F mit der Basis des Transistors in der Verstärkerschaltung verbunden. Der Emitter des Transistors liegt über einen Widerstand, vorzugsweise mit 51 k SL· an Masse und ferner über eine aus Kapazität, Induktivität und Widerstand bestehende Reihenschaltung an Masse. Der Kollektor des Transistors der Verstärkerstufe liegt über einen 51 k SL -Widerstand an Masse. Der Kollektor des Emitterfolgers ist über einen 37O-fl_-Widerstand mit der I5 Volt-Klemme verbunden. Die 15 Volt-Klemme liegt über einen Kondensatormit vorzugsweise 0,25JiF an Masse. Zusätzliche Induktivität und Kapazitäten können in diesem Schaltkreis verwendet werden.

Der in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise verwendete Verstärker weist als wichtigen Bestandteil den von der Firma RCA erhältlichen IC RCA 3052 auf. Dieser Verstärker 22 ist mit dem Ausgang des Vorverstärkers 20 über die Klemme 9 und einen Kondensator, vorzugsweise mit einer Kapazität von 0,1/^P und einer Durchbruchsspannung von 200 Volt Gleichstrom, verbunden. Die Klemme 12 der integrierten Schaltung RCA 3052 ist mit einer Speisespannung von 15 Volt (gegeüber Masse) über einen Widerstand, vorzugsweise mit 22 Jl. und einen damit in Reihe lie genden weiteren Widerstand mit 75JZ.verbunden. Der Punkt

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zwischen dem 22iX-Widerstand und dem 75-Q-. -Widerstand ist über einen Kondensator mit einer Kapazität von vorzugsweise und einer Durchbruchsspannung von 25 Volt verbunden. Die Klemme 12 ist ebenfalls über einen Kondensator mit einer Kapazität von vorzugsweise 15 A P und einer Durchbruchsspannung von 20 Volt mit Masse verbunden. Ferner ist die Klemme 12 des integrierten Schaltkreises RCA 3052 mit der Klemme 15 direkt über einen Widerstand "mit 200-/!.verbunden. Die Klemme 15 ist über einen Kondensator mit vorzugsweise 15^F und einer Durchbruchsspannung von 20 Volt - Gleichstrom mit Masse verbunden. Ferner ist die Klemme 10 über einen Kondensator mit einer Kapazität von vorzugsweise 15/¹F und 20 Volt Durchbruchsspannung mit dem Grundpotentxal verbunden. Der Anschluß 11 liegt über einen Kondensator mit einer Kapazität von vorzugsweise 0,0068/^F und einer Durchbruchsspannung von 200 Volt, der in Reihe mit der Windung eines 1 kXL-Spannungsteilers liegt, an Masse. Die Klemme lH ist mit dem Kontaktbügel des Spannungsteilers über einen Kondensator mit einer Kapazität von vorzugsweise 0,0068/* F und einer Durchbruchsspannung von 200 Volt verbunden. Der Kontaktbügel des Spannungsteilers ist ferner über einen 100-Q_-Widerstand mit Masse verbunden. Die Klemmen 5 und 2 des RCA 3052 IC liegen direkt an Masse. Die Klemme 6 liegt über einen Kondensator mit einer Kapazität von vorzugsweise 0,0*17 /^F und einer Durchbruchsspannung von 20 Volt, der mit einem Widerstand von kj_ftverbunden ist, an Masse.

Die Klemme 1 ist über einen mit einem Widerstand in Reihe liegenden Kondensator mit Masse verbunden. Der Kondensator hat eine Kapazität von vorzugsweise 0,047,Af und der Widerstand einen Kennwert von 47_ί1^ . Die Klemme 16 des RCA 3052 Verstärkerchips ist mit der Diode der Schaltung zur Bildung des Mittelwertes, kurz Mittelwertschaltung genannt, über einen Kondensator C12 verbunden, wobei der Kondensator eine Kapazität von vorzugsweise 4,7/^F und eine Durchbruchsspannung von 35 Volt Gleichspannung hat. Die Eingangsklemme der Diode ist über einen Widerstand von vorzugsweise einem kJ2_ mit Masse

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verbunden.

Die oben genannte Mittelwertschaltung umfaßt eine Diode, vorzugsweise eine IN ^001-Diode, einen Widerstand, vorzugsweise einen 100/L, einen 0,5 Watt variablen Widerstand und einen Kondensator, vorzugsweise mit einer Kapazität von 2,2/^ und einer Durchbruchsspannung von 50 Volt Gleichstrom, wobei all diese Bauelemente in der angegebenen Reihenfolge in Serie an Masse geschaltet sind. Das der Masse näher gelegene Ende des Widerstandes wird als Ausgangsklemme der Mittelwertschaltung verwendet und liefert das Ausgangssignal für eine Spannungspegelschaltung und einen logischen Schaltkreis. Der variable Widerstand mit 100-Λ- kann nach Kalibrierung durch einen Festwertwiderstand, dessen Wert am Betriebsort nicht mehr verstellbar ist, ersetzt werden.

Der Verstärker 22 ist mit einer Signal-^Mittelwertschaltung 10 verbunden. Die Signal-Mittelwertschaltung 10 besteht im wesentlichen aus einer Diode 16 und einem dazu in Reihe geschalteten Widerstand 14. Zwischen die Ausgangsklemmen des Verstärkers 22 ist ein Kondensator 12 geschaltet, der mit seinem einen Anschluß an Masse liegt.

Die Signal-Mittelwertschaltung 10 ist an einen Spannungspegelfühler 29 gekoppelt, der ein Logiksignal abgibt, wenn das ihm vom Mikrofon 50 zugeführte Verstärkte elektronische Signal ein vorgegebenes, dem Spannungspegelfühler 29 ebenfalls zugeführtes Bezugssignal überschreitet. Dieses Logiksignal wird zur Steuerung der Ausschußbestimmung, d.h. zur Aussortierung der leckbehafteten Dosendeckel verwendet. Der Spannungspegelfühler kann ein üblicher Komparator sein, beispielsweise einen Operationsverstärker aufweisen. Der Spannungspegelfühler 29 vergleicht den Spannungsabfall am Kondensator 12 in der Mittelwertschaltung 10 mit einemBezugsspannungswert, der von einer (im Blockdiagramm in Fig. 1 nicht dargestellten) Spannungsspeisung geliefert wird.

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Die Signal-Mittelwertschaltung 10 wird von einer Freigabeschaltung 24 angesteuert. Die Freigabeschaltung 24 ist mit der Druckbeaufschlagung der Luftkammer 27 synchronisiert. Die Signal-Mittelwertbildung und Spannungspegelabtastung beginnen unmittelbar nach Druckbeaufschlagung auf Grund eines von der Freigabeschaltung 24 empfangenen Impulses.

Das in der Signal-Mittelwertschaltung 10 vorhandene Rauschen wird durch Entladung des Kondensators 12 in der Mittelwertschaltung mit Hilfe eines von der Freigabeschaltung 24 kommenden Impulses minimalisiert. Die Freigabeschaltung 24 wird durch einen Drehschalter gesteuert, dessen Drehteil synchron mit der Druckbeaufschlagung des zu testenden Gegenstandes arbeitet. Der Drehschalter kann ein optomechanischer Schalter, beispielsweise wie er von der Firma "Optometic Co., California" erhältlich ist, sein. Das 5 Volt-Ausgangssignal des optomechanischen Schalters wird der Freigabeschaltung 24 zugeführt. Die Freigabeschaltung 2k ist mit einem GE-IO Transistor bestückt, dessen Basis über einen Widerstand mit vorzugsweise 4,7 kiLmit dem optomeehanischen Schalter verbunden ist. Ein Kondensator, vorzugsweise mit einer Kapazität von 27 pF und einer Durchbruchsspannung von 50 Volt - Gleichstrom ist parallel zum Basiseingang des Kondensators geschaltet. Die Basis des GE-IO Transistors liegt außerdem über einen Widerstand, vorzugsweise von 4,7 kJlin Reihe an einem anderen Widerstand, vorzugsweise mit 22 kjl_, der seinerseits wiederum an -15 Volt Gleichspannung der Speisespannungsquelle liegt. Der Emitter des GE-IO Traneistors liegt an Masse und ferner über einen Widerstand, vorzugsweise mit 4,7 k.i^lan demjenigen 22 kü-Widerstand, der am -15 Volt-Gleichstrompotential liegt. ,Der Kollektor des Transistors ist an den Ausgang der Signal-Mittelwert schaltung 10 geführt und liegt über einen 8,2 MegjQL. -Widerstand auf + 15 Volt Gleichstrompotential.

In Figur 2 aLnd die mit einem Oszilloskop darstellbare Druck-

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verlaufspur 70 der Druckbeaufschlagung der Luftkammer 27, die Spur 26 des vom Mikrofon 50 kommenden verstärkten gemittelten elektronischen Signals und die zugehörige Rauschspur 72 für den Fall eines leckbehafteten Dosendeckels dargestellt.

Die mit der Luftkammer 27 verbundene Preigabeschaltung 2k gibt einen Impuls an die Signal-Mittelwertschaltung 10 ab, sobald die Luftkammer 27 unter Druck gesetzt wird. Die Freigabeschaltung 2k kann eine Übliche, im Handel befindliche Einheit, oeispielsweise eine "Optimac"-Einheit sein, die im wesentlichen aus einem Wandler besteht, der jedesmal dann einen Impuls abgibt, wenn er von einem Rotor entsprechend gesteuert wird.

Die Leckstellensuchanordnung arbeitet wie folgt: Wenn die Luftkammer 27 mit Druck beaufschlagt wird und diese Druckbeaufschlagung dazu führt, daß durch den zu testenden Gegenstand, beispielsweise einen Dosendeckel 8, infolge eines Lecks Luft hindurchströmt, dann wird eine Ultraschallschwingung hervorgerufen. Die Ultraschallschwingung wird vom Mikrofon 50 wahrgenommen, das seinerseits ein elektronisches Signal an eine Verstärkeranordnung, die im wesentlichen aus einem Vorverstärker 20 und einem Verstärker 22 besteht, abgibt. Das verstärkte, vom Mikrofon 50 kommende Signal wird zur Verringerung der ihm anhaftenden elektronischen Rauschkomponente gemittelt, wobei dieser Mittlungsprozess durch einen von der Freigabeschaltung 2k abgegebenen Steuerimpuls eingeleitet wird. Dieser Steuerimpuls wird jedesmal dann abgegeben, wenn die Luftkammer 27 mitDruck beaufschlagt wird. Das von der Signal-Mittelwertschaltung 10 kommende Signal wird mit einer Bezugsspannung im Spannungspegelfilhler 29 verglichen. Der Spannungspegelfühler 29 bzw. Komparator liefert einen Logikbefehl, falls das von der Signal-Mittelwertschaltung 10 kommende Signal einen höheren Wert als das Bezugssignal aufweist. Der Logikimpuls steuert einen (nicht dargestellten) Mechanismus, der den Dosendeckel 8 oder die Dose bei Ansteuerung sofort aussondert .

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Alle in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen beschriebenen technischen Merkmale sind sowohl einzeln als auch in der dargestellten Kombination für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

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File No. 11 800

AMERICAN CAN COMPANY, Greenwich, Conn. USA

PATENTANSPRÜCHE:

Anordnung zur elektronischen Abtastung von Ultraschall, der dadurch erzeugt wird, daß ein unter Druck stehendes Fluid durch ein Leck im Prüfling strömt, gekennzeichnet durch:

ein nahe dem Prüfling (8) angeordnetes Mikrofon (50); eine mit dem Mikrofon (50) verbundene Verstärkereinheit (20,22), welche das vom Mikrofon (50) erzeugte Signal empfängt und verstärkt;

eine mit dem Ausgang der Verstärkereinheit (20,22) verbundene Signal-Mittelwertschaltung (10), welche das von der Verstärkereinheit (20,22) erzeugte Signal empfängt; eine mit der Signal-Mittelwertschaltung (10) verbundene Freigabeschaltung (2¹I), welche einen Freigabe-Schaltpuls der Signal-Mittelwertschaltung (10) zuführt, sobald das Fluid mit Druck beaufschlagt wird, wobei der Freigabe-Schaltpuls die Signal-Mittelwertschaltung (10) einschaltet, und einen mit der Signal-Mittelwertschaltung (10) verbundenen ' Spannungspegelfühler (29), wobei der Spannungspegelfühler (29) einen für die Weiterbehandlung des Prüfling3 (8) verwendbaren Logiksteuerimpuls abgibt, sobald die von der Signal-Mittelwert schaltung (10) dem Spannungspegelfühler (29) zugeführte Spannung eine Bezugsspannung überschreitet.

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2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-Mittelwertschaltung (10) im wesentlichen eine Diode (16), einen Widerstand (1*0 und einen Kondensator (12) aufweist, wobei diese Bauelemente in Reihe zwischen die Ausgangsklemmen der Verstärkereinheit (20,22) geschaltet sind, und die Eingangsklemmen des Spannungspegelfühlers (29) mit den Anschlüssen des Kondensators (12) verbunden sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet» daß die Verstärkereinheit (20,22) einen mit dem Mikrofon (50) verbundenen und von diesem kommende Signale empfangenden Vorverstärker (20) und einen mit dem Vorverstärker (20) und vom letzteren kommende Signale aufnehmenden Verstärker (22) aufweist, wobei der Verstärker (22) die vom Vorverstärker (20) kommenden Signale weiter verstärkt.

h. Verfahren zur Feststellung von Ultraschall-Signalen, die dadurch erzeugt werden, daß ein unter Druck stehendes Fluid durch eine Öffnung strömt, gekennzeichnet durch die aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen:

Umwandlung des Ultraschall-Signals in ein elektronisches Signal mit Hilfe eines nahe der öffnung angeordneten Mikrofonesj

Verstärkung des elektronischen Signals in einer mit dem Mikrofon verbundenen Verstärkereinheit; Ansteuern und Auslösen einer Signal-Mittelwertschaltung durch Abgabe eines Schaltimpulses an die Signal-Mittelwertschaltung, wobei der Schaltimpuls von einer der Signal-Mittelwertschaltung vorgeschalteten Freigabeschaltung abgegeben wird, und zwar synchron mit der Druckbeaufschlagung des durch die Öffnung im Prüfling strömenden Fluidesj Mittelwertbildung des von der Verstärkereinheit erzeugten elektronischen Signales mit Hilfe einer Signal-Mittelwertschaltung, die mit der Verstärkereinheit zur Verringerung der dem Signal anhaftenden Rauschkomponente verbunden istj Vergleichen des von der Signal-Mittelwertschaltung kommen-

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den Signales mit einer Bezugsspannung, und zwar mit Hilfe eines der Signal-Mittelwertschaltung nachgeordneten Spannungspegelfühlers bzw. !Comparators, und Erzeugen eines Logik-Steuerimpulses im Komparator, sobald das von der Signal-Mittelwertschaltung kommende Signal oberhalb der Bezugsspannung liegt.

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