DE2916519C2 - Procedure for the suppression of interfering signals during ultrasonic testing - Google Patents
Procedure for the suppression of interfering signals during ultrasonic testingInfo
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Description
— daß beim Vorliegen eines vom Sollwert (S) abweichenden Meßwerts (M) gleichzeitig eine Nachführung des Sollwertes (S) in Richtung des is Meßwertes ^AfJ erfolgt,- that same time, a tracking of the target value (S) in the direction of the measurement value is ^ AFJ in the presence of a deviating from the desired value (S), measured value (M),
— daß der Wert um den der Sollwert (S) nachgeführt wird davon abhängt, ob sich der Meßwert (M) innerhalb oder außerhalb des Meßerwartungsbereiches^y± H^befindet,- that the value by which the nominal value (S) is tracked depends on whether the measured value (M) is inside or outside the measuring range ^ y ± H ^,
— daß die Nachführung des Sollwertes (S) bei Meßwerten, die innerhalb des Meßerwartungsbereiches (S+ W) liegen, dadurch erfolgt, daß der neue Soliwert (S) jeweils gleich dem letzten Meßwert (M) ist oder durch arithmetische Mittelwertbildung aus dem alten Sollwert (S) und dem jeweiligen Meßwert (M) bestimmt wird und daß bei Meßwerten die außerhalb des Meßerwartungsbereiches (S ± W) liegen, die Nachführung des Sollwertes jeweils um einen konstanten Betrag flj erfolgt- that the tracking of the target value (S) for measured values that lie within the measurement expectation range (S + W) takes place in that the new target value (S) is always equal to the last measured value (M) or by arithmetic mean value formation from the old target value ( S) and the respective measured value (M) is determined and that in the case of measured values which are outside the measurement expectation range (S ± W) , the setpoint value is adjusted by a constant amount flj
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Pr-ningsvorganges zur Bestimmung eines erster· Sollwertes dieser durch Mittelwertbildung aus einer vorgegebenen Anzahl von Meßwerten bestimmt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that at the beginning of the Pr-ningsvorganges for Determination of a first setpoint value for this by averaging from a predetermined number is determined by measured values.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausblendung von Störsignalen bei der Prüfung geometrischer Abmessungen, insbesondere von Rohren, Stangen und Knüppeln mit Hilfe automatisierter Ultraschallanlagen, wobei jeder neue Meßwert, M, mit einem Sollwert, 5, verglichen und als Störung bewertet wird, sofern der Meßwert, M, außerhalb eines vorgegebenen Meßerwartungsbereiches, S ± W, liegtThe invention relates to a method for the suppression of interference signals when checking geometric dimensions, in particular of pipes, rods and billets with the aid of automated ultrasonic systems, each new measured value, M, being compared with a nominal value, 5, and assessed as a disturbance, provided the measured value , M , lies outside of a predetermined measuring expectancy range, S ± W
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 21 10 793 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Impulsfrequenz des jeweils empfangenen Ultraschallsignals gemessen und nur dann als Nutzsignal bewertet, wenn der entsprechende Frequenzwert in ein vorgegebenes Frequenzwertintervall (Sollwertinterval!) fällt. Anderenfalls wird das Meßsignal als Störsignal bewertetSuch a method is from DE-OS 21 10 793 known. In this known method, the pulse frequency of the ultrasonic signal received is measured and evaluated as a useful signal only when if the corresponding frequency value falls within a specified frequency value interval (setpoint interval!). Otherwise the measurement signal is evaluated as an interference signal
Nachteilig ist bei diesem Verfahren vor allem, daß der Sollwertbereich jeweils fest vorgegeben werden muß. Eine falsche Einstellung dieses Wertes führt bei allen folgenden Messungen dann zu einer fehlerhaften Bewertung der Meßsignale. Außerdem werden fertigungsbedingte Änderungen der zu bestimmenden geometrischen Abmessungen als Störungen bewertet, wenn die Einstellung des Sollwertintervalls nicht entsprechend verändert wird.The main disadvantage of this method is that the setpoint range has to be predetermined in each case. An incorrect setting of this value then leads to an incorrect one in all subsequent measurements Evaluation of the measurement signals. In addition, production-related changes are to be determined Geometric dimensions rated as disturbances if the setting of the setpoint interval is not is changed accordingly.
Aus der DE-AS 24 55 714 ist ein Verfahren zur Ausblendung von Störsignalen bei der WanddickenmesFrom DE-AS 24 55 714 a method for suppressing interference signals in the wall thickness measurement is sungdes Kunststoffmantels von Kabeln bekannt Dabei werden das Eintritts- und Rückwandecho des Kunststoffmantels mit zeitvariablen Schwellwerten (Sollwerten) verglichen. Die Zeitabhängigkeit der Schwellwerte ist fest vorgegeben, so daß auch in diesem Fall eine falsche Vorgabe bzw. fertigungsbedingte Änderungen bei allen folgenden Messungen zu einer fehlerhaften Bewertung der Meßsignale führen können.Solution of the plastic sheath of cables known here the entry and back wall echoes of the plastic jacket are compared with time-variable threshold values (target values). The time dependence of the threshold values is fixed, so that in this case, too, an incorrect specification or production-related changes can lead to an incorrect evaluation of the measurement signals in all subsequent measurements.
Die DE OS 26 23 892 beschreibt ein Verfahren zur Bewertung von Ultraschallsignalen, bei dem die jeweiligen Meßwerte mit zwei freiprogrammierbaren Grenzwerten (Sollwertbereich) verglichen werden. Wie diese Grenzwerte zu wählen sind, insbesondere ob die Grenzwerte in Abhängigkeit von den Meßwerten nachgeführt werden, wird in dieser Schrift nicht offenbartDE OS 26 23 892 describes a method for evaluating ultrasonic signals in which the the respective measured values can be compared with two freely programmable limit values (setpoint range). As these limit values are to be selected, in particular whether the limit values depend on the measured values are tracked, is not disclosed in this document
Aus dem Buch: »Krautlcrämer, J. u. H, Werkstoffprüfung mit Ultraschall, 3. Aufl. 1975, S. 346 ff.« ist ferner bekannt, zur Ausblendung von Störsignalen Sigualfolge- oder Fehlerzähler zu verwenden. Diese Zähler sind aber nur bei relativ langsamen Prüfgeschwindigkeiten einsetzbar, weil nur solche Fehlstellen erkannt werden, die mehrmals eintreffen. Bei hohen Prüfgeschwindigkeiten hingegen, wie sie etwa bei der Rohr-, Stangen- und Knüppelprüfung verwendet werden, stehen die Echosignale echter Fehlstellen nur kurzzeitig an und würden bei Verwendung dieser Verfahren als Störungen bewertet werden. Hi/izu kommt, daß bei Verwendung der beschriebenen Verfahren bei Schwankungen der Meßwerte um extern vorgegebene Toleranzgrenzen diejenigen Meßwerte, die die Toleranzgrenzen überschreiten, ebenfalls als Störungen bewertet werden. Denn damit ein solcher Meßwert als Fehler erkannt wird, muß er mehrmals hintereinander die Toleranzgrenze überschreiten, was aber bei Schwankungen um diese Grenze nicht der Fall istFrom the book: "Krautlcrämer, J. and H, materials testing with ultrasound, 3rd edition 1975, p. 346 ff." Is also known, for the suppression of interference signals signal sequence or to use an error counter. These counters are only available at relatively slow test speeds can be used because only those flaws are recognized that occur several times. At high test speeds, on the other hand, as is the case with tube, rod and Stick test are used, the echo signals of real flaws are only briefly and would rated as disturbances when using these procedures. Hi / izu comes that when using the described method in the event of fluctuations in the measured values by externally specified tolerance limits those measured values which exceed the tolerance limits are also assessed as disturbances. Because in order for such a measured value to be recognized as an error, it has to exceed the tolerance limit several times in succession, which is, however, in the case of fluctuations by this limit is not the case
Aus der DE-AS 26 10 457 und der DE-AS 26 32 680 sind Verfahren zur Nachführung von Zeitbler.den (Anzeigenerwartungsbereichen) bekannt Maßnahmen zur Ausblendung von Störsignalen, 'lie innerhalb des jeweiligen Anzeigenerwartungsbereiches auftreten, werden in diesen Schriften nicht beschrieben.From DE-AS 26 10 457 and DE-AS 26 32 680 methods for tracking Zeitbler.den are (Display expectation ranges) known measures to suppress interference signals, 'lie within the respective display expectancy ranges are not described in these documents.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem die Eigenarten der bekannten Verfahren vermieden werden, bei denen also insbesondere eine möglichst sichere Ausblendung von Störsignalen gewährleistet ist ohne daß dabei Fehlersignale als Störungen bewertet werden. Auch bei fertigungsbedingten Änderungen der zu bestimmenden geometrischen Abmessungen soll eine Bewertung der Fehlersignale als Störungen vermieden werden.The present invention is based on the object of providing a method of the type mentioned at the beginning specify, in which the peculiarities of the known methods are avoided, in which in particular the most reliable suppression of interference signals is guaranteed without error signals as Faults are assessed. Even in the case of manufacturing-related changes in the geometrical dimensions to be determined, an evaluation of the error signals as disturbances should be avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöstAccording to the invention, this object is achieved by the features of claim 1
Der Unteranspruch enthält vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The sub-claim contains advantageous embodiments of the invention.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es zeigtFurther details and advantages of the invention emerge from the following with reference to figures described embodiments. It shows
Fig. 1 eine erste nur schematisch dargestellte Schaltungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;1 shows a first circuit device, shown only schematically, for carrying out the method according to the invention;
Fig.2 den Sollwertverlauf, wenn der tatsächlich vorgegebene Sollwert S1 vom idealen Sollwert 5, abweicht;2 shows the setpoint profile when the actually specified setpoint S 1 deviates from the ideal setpoint 5;
Fi g. 3 den Sollwertverlauf, wenn die Meßwerte vom idealen Sollwert 5,abweichen; und Fig.4 eine zweite Schaltungsvorrichtung zur Durch-Fi g. 3 the setpoint curve if the measured values from ideal setpoint 5, deviate; and 4 shows a second circuit device for through-
führung des erfindungsgemäßen Verfahrens,implementation of the method according to the invention,
Wie aus F i g, 1 ersichtlich ist, gelangen die Meßwerte Ai über den Eingang £ zunächst an das Vergleichsglied I, in dem festgestellt wird, ob M oberhalb des Meßerwartungsbereichs S± W liegt, ob ajso M > S + W ist (S = Sollwert, W = vorgegebene Konstante), Der Vergleichswert S + VK wird hierzu in einem Addierglied 2 gebildet, in dem zu dem Sollwert S die Konstante VK addiert wird. Dor Sollwert 5 wird dem Speicher 3 entnommen. Liegt der Meßwert nicht oberhalb des Meßerwartungsbereichs, so wird in einem zweiten Vergleichssignal 4 festgestellt, ob M < S — VK ist. Der entsprechende Vergleichswert S — VK wird in einem weiteren Addierglied 5 gebildet Liegt der Meßwert auch nicht unterhalb des Meßerwartungsbereichs, so handelt es sich im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht um eine Störung,As can be seen from FIG. 1, the measured values Ai are first passed via the input £ to the comparator I, in which it is determined whether M lies above the measurement expectation range S ± W , whether ajso M> S + W (S = nominal value For this purpose, the comparison value S + VK is formed in an adder 2, in which the constant VK is added to the nominal value S. The setpoint 5 is taken from memory 3. If the measured value is not above the expected range, a second comparison signal 4 determines whether M <S- VK. The corresponding comparison value S - VK is formed in a further adder 5. If the measured value is also not below the measurement expectation range, then in the context of the method according to the invention it is not a question of a disturbance,
Der entsprechende Meßwert steht am Ausgang A zur Weiterverarbeitung zur Verfugung. Gleichzeitig wird in einem weiteren Schaltungsglied 6 (Addierglied mit nachgeschaltetem Multiplikationsglied) der arithmetische Mittelwert aus dem Meßwert Mund dem Sollwert 5 gebildet Dieser Mittelwert wird dem Speicher i zugeführt und dient gegebenenfalls als korrigierter Sollwert 5 zur Festlegung eines neuen Meßerwartungs-Intervalls 5'" ± VK.The corresponding measured value is available at output A for further processing. At the same time in a further circuit member 6 (adder with a downstream multiplying member) the arithmetic mean value from the measured value mouth the target value 5 is formed This average value is supplied to the memory i and is used optionally as a corrected setpoint 5 establishing a new Meßerwartungs interval 5 '"± VK .
Liegt der Meßwert M ober- oder unterhalb des vorgegebenen Meßerwartungsintervalls S ± W, so gelangt er nicht an den Ausgang A. M wird vielmehr in diesem Fall als Störung bewertet Gleichzeitig wird in den mit den Vergleichsgliedern 1 und 4 verbundenen Addiergliedern 7 und 8 korrigierte Sollwerte S'= S + I bzw. S" = 5 — / (I = Nachführungskonstante) ermittelt und diese dem Speicher 3 zugeführt Dabei kann für das Verhältnis I/W< 1 gelten, damit der Sollwert während der Messung möglichst nicht verfälscht wird. Andererseits wird durch diese Sollwertkorrektur erreicht, daß bei falsch gespeicherten Sollwerten eine automatische Korrektur des tatsächlichen Sollwertes S1 in Richtung auf den idealen Sollwert 5, erfolgt (als -to idealer Sollwe;'. soll in diesem Zusammenhang derjenige Sollwert verstanden werden, der den idealen geometrischen Messungen entspricht). Denn da die Meßwerte Mim Durchschnitt um den idealen Sollwert herumliegen werden, wird sich der falsch gespeicherte tatsächliche Sollwert zunächst aufgrund der Nachführungskonstanien / dem idealen Sollwe; t nähern bis die BedingungIf the measured value M is above or below the specified measurement expectation interval S ± W, it does not reach output A. In this case, M is assessed as a fault S ' = S + I or S " = 5 - / (I = tracking constant) is determined and fed to memory 3. The ratio I / W < 1 can apply so that the nominal value is not falsified during the measurement This setpoint correction ensures that, in the case of incorrectly stored setpoints, an automatic correction of the actual setpoint S 1 in the direction of the ideal setpoint 5 takes place (as -to ideal Sollwe; '. that setpoint should be understood in this context that corresponds to the ideal geometric Since the measured values M on average will lie around the ideal target value, the incorrectly stored actual target value will be different ert initially on the basis of the tracking constants / the ideal target value; t approach up the condition
S1- W< M< S,+ W S 1 - W <M <S, + W
50 erfüllt ist Anschließend erfolgt dann die Sollwertkorrektur aufgrund der Mittelwertbildung: (M + S1)ZZ 50 is fulfilled Then the setpoint correction takes place on the basis of the averaging: (M + S 1 ) ZZ
In F i g, 2 ist die Korrektur eines falsch vorgegebenen Sollwertes S1 schematisch dargestellt Dabei wurde aus Gründen einer besseren Veranschaulichung angenommen, daß die Meßwerte M\,... mit dem idealen Sollwert übereinstimmen. Bis zum Meßwert Ms erfolgt die Korrektur über die Nachführgröße /und dann über die erwähnte Mittelwertbildung. Nach etwa 10 Meßwerten gilt S, = Sj, so daß von diesem Zeitpunkt die eigentliche Messung beginnen kann. Da die Nachführungskonstante im vorliegenden Fall sehr klein gewählt wurde (z. B. VK/200), ist es zweckmäßig, vor Beginn der Messungen eine erste Näherung des Sollwertes durch Mittelwertbildung zu gewinnen. Hierzu bestimmt man mit einer in F i g. 1 nicht dargestellten Anordnung den Mittelwert von beispielsweise 20 Meßwerten und speichert diesen im Soeicher 3 als Sollwert ab.In FIG. 2, the correction of an incorrectly specified nominal value S 1 is shown schematically. For reasons of better illustration, it was assumed that the measured values M 1,... Coincide with the ideal nominal value. Up to the measured value Ms , the correction takes place via the tracking variable / and then via the aforementioned averaging. After about 10 measured values, S, = Sj, so that the actual measurement can begin from this point in time. Since the tracking constant was selected to be very small in the present case (e.g. VK / 200), it is advisable to obtain a first approximation of the setpoint by averaging before starting the measurements. For this purpose, one determines with one in FIG. 1 arrangement, not shown, the mean value of, for example, 20 measured values and stores this in the memory 3 as a target value.
In Fig.3 ist die Nachführung des Sollwertes S während der Messungen dargestellt Die ersten beiden Meßwerte stimmen dabei mit dem S^'lwert überein, während die restlichen 7 Meßwerte abweichen. Der Meßwert M7 liegt außerhalb des Meßerwartungsbereichs. 3 shows the tracking of the setpoint value S during the measurements. The first two measured values agree with the S ^ 'l value, while the remaining 7 measured values differ. The measured value M 7 lies outside the measurement expectation range.
Fig.4 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung, wie sie zur Wanddickenbestimmung von Rohren mit Erfolg verwendet wurde. Bei den einzelnen Meßwerten M handelt es sich dabei um die Laufzeit der Ultraschall-Impulse, die am Eingang E bereits als digitale Größen vorliegen. Im Gegensatz zur Schaltung nach F i g. 1 erfolgt die Auswertung nicht seriell sondern über parallele Zweige. Der Meßwert liegt also sowohl an einem ersten Komparator (Vergleichsglied 1) als auch an einem zweiten Komparator (Vergleichsglied 4). Wird der Meßwert von dem Komparatoren nicht als Störung bewertet so gelangt er über ein UND-Gatter 9 an den Ausgang A. Ein Codierglied 10 dient zur Einstellung des Meßerwartungsbereichs 5 ± VKFIG. 4 shows a further circuit arrangement as it has been successfully used to determine the wall thickness of pipes. The individual measured values M are the transit times of the ultrasonic pulses, which are already present at input E as digital quantities. In contrast to the circuit according to FIG. 1, the evaluation is not carried out serially but via parallel branches. The measured value is therefore applied both to a first comparator (comparison element 1) and to a second comparator (comparison element 4). If the measured value is not assessed as a disturbance by the comparator, it is passed through an AND gate 9 to the output A. A coding element 10 is used to set the measurement expectation range 5 ± VK
Der gesamte Verarbeitungsablauf erfolgt in drei Takten mit Hilfe einer Taktsteuerung 11. Während des ersten Taktes erfolgt der Meßwertvergleich und die Ermittlung der korrigierten Sollwerte 5' S", S'". Während des zweiten Taktes werden die korrigierten Sollwerte gespeichert und können als neue Sollwerte von diesem abgerufen werden. Während des dritten Taktes schließlich wird der neue Meßerwar'ungsbereich entsprechend dem neuen Sollwert festgelegt.The entire processing sequence takes place in three cycles with the aid of a cycle control 11. During the first cycle, the measured value comparison and the determination of the corrected setpoint values 5 ' S ", S'" take place. During the second cycle, the corrected setpoints are saved and can be called up from it as new setpoints. Finally, during the third cycle, the new measuring range is determined according to the new setpoint value.
Besonders vorteilhaft hat sich das neue Verfahren in Ultraschall-Anlagen mit rotierenden Prüfköpfen bewährt The new method has proven to be particularly advantageous in ultrasonic systems with rotating probes
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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