DE2919335A1

DE2919335A1 - Verfahren und vorrichtung zum pruefen eines festkoerpers

Info

Publication number: DE2919335A1
Application number: DE19792919335
Authority: DE
Inventors: Norman E Pedersen
Original assignee: Panametrics LLC
Current assignee: Panametrics LLC
Priority date: 1978-06-06
Filing date: 1979-05-14
Publication date: 1979-12-13
Also published as: DE2919335C2; FR2428251B1; GB2022827A; GB2022827B; FR2428251A1; IT1119095B; JPS54160295A; US4167879A; IT7968215A0

Description

PANAMETRICS, INC. Waltham, Massachusetts o2154, V..St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen eines Pestkörpers

Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen, Prüfen oder Analysieren des Aufbaus bzw. der Struktur eines Festkörpers und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen von Sprüngen oder Rissen in einem Festkörper .

Viele Verfahren und Vorrichtungen gibt es, um Messungen bezüglich eines Festkörpers durchzuführen. Der Festkörper kann beispielsweise ein aus Gußeisen gefertigtes Teil, der menschliche Körper oder die Erde (während beispielsweise seismische Untersuchungen) sein. Herkömmliche Verfahren und Vorrichtungen umfassen

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Rontgenstrahlprüfung, Ultraschallprüfung, Sichtprüfung und Vorgehensweisen unter Verwendung von Explosionen und Zerstörungen. Die Erfindung befaßt sich mit Weiterbildungen und Verbesserungen bei der Ultraschallprüfung von Festkörpern.

Die Ultraschallprüfung von Festkörpern wird allgemein als hochentwickelte Technik angesehen. Herkömmliche Systeme verwenden entweder ein Impulsecho-Verfahren, das am weitesten verbreitet ist, oder ein kontinuierliches Abfragesignal unter Verwendung beispielsweise eines Rauschgenerators. Bei dem Impulsecho-Verfahren wird ein kurzer Impuls auf den zu prüfenden Festkörper oder Prüfling gerichtet und die zurückkehrenden bzw. reflektierten Echos werden empfangen und aufgezeichnet. Die Daten der zurückkehrenden Signale werden verarbeitet/ um festzustellen, ob unerwünschte Risse oder andere Strukturunregelmäßigkeiten vorhanden sind. Bei dieser Vorgehensweise ist die durchschnittliche Eingangsleistung für den Festkörper nachteilig begrenzt wodurch, wenn die Form des zu prüfenden Festkörpers immer komplexer wird, die Arbeitsleistung zunehmend schlechter wird. Weiter ist ein Breitbandempfänger erforderlich, wodurch sich oft ein schlechter oder geringer Rauschabstand ergibt.

Bei Verfahren mit kontinuierlichem Signal,wie beispielsweise gemäß der US-PS 3 228 232, werden begrenzte Daten erzeugt, was besonders nachteilig ist, wenn die Geometrie der zu prüfenden Gegenstände immer komplexer bzw. komplizierter wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen eines Festkörpers anzu-

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geben, durch das ein Festkörper sowohl einfacher als auch komplizierter Form abfragbar ist.

Die Erfindung gibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen des Aufbaus bzw. der Struktur eines Festkörpers an. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung besitzt ein Senderelement und ein Empfangselement. Das Senderelement weist eine Vorrichtung zum wiederholten Richten eines phasenmodulierten Abfragesignals diskreter Frequenz auf dem Festkörper auf. Das Abfragesignal (interrogation signal) besitzt mehrere zeitsequentiell modulierte Komponentensignale, wobei jedes Komponentensignal einer unterschiedlichen diskreten Frequenz zugeordnet ist. Die modulierenden Signale entsprechen beim bevorzugten Ausführungsbeispiel einem wiederholt erzeugten pseudozufälligen Kode. Das Empfangselement spricht auf vom Festkörper zurückkehrende Abfragesignale ab und erzeugt abhängig von diesen Signalen und dem modulierenden Signal, das gemäß einer vorgegebenen Sequenz von Zeitdauern oder Zeitabständen verzögert ist, Signale_/die sequentiell zumindest einen Parameter des zurückkehrenden Signals wiedergeben, beispielsweise die Größe und/oder die Phase entsprechend sequentiell gewählten Prüfungszellen innerhalb des Festkörpers.

Insbesondere weist die Vorrichtung gemäß der Erfindung Umsetzer oder Wandler auf, die auf elektrische Eingangssignale ansprechen, um das Abfragesignal auf den Festkörper zu richten und um vom Festkörper zurückkehrende Abfragesignale in elektrische Empfangssignale umzusetzen bzw. umzuformen. Die sendende Quelle erzeugt die elektrischen Eingangssignale und weist ein Kodegenerator-

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element zum Erzeugen eines sich wiederholenden kodierten elektrischen Ausgangssignals, ein Frequenzwähl- und Generatorelement zum Erzeugen elektrischer kontinuierlicher Wellensignale gemäß einer Zeitsequenz ausgewählter diskreter Frequenzen und zumindest einen Modulator auf zum Modulieren der kontinuierlichen Wellensignale mit dem kodierten elektrischen Ausgangssignal zum Erzeugen der elektrischen Eingangssignale für die Wandler. Das Empfangselement spricht wie zuvor erwähnt auf die empfangenen elektrischen Signale vom Festkörper an. Das Empfangselement demoduliert und bereichsvernknüpft (to range gate) die empfangenen Signale zum wiederholten Erzeugen elektrischer Ausgangsdatensignale entsprechend den gewählten sequentiellen Abschnitten des empfangenen Signals in bezug auf das kontinuierliche Träger-Wellensignal.

Der Empfänger weist gemäß einem Merkmal der Erfindung ferner zumindest einen Demodulator auf, der auf ein verzögertes elektrisches kodiertes Ausgangssignal und die empfangenen elektrischen Signale anspricht, zum Demodulieren der empfangenen elektrischen Signale und zum Erzeugen eines demodulierten Empfangsausgangssignals. Der Empfänger weist ferner gemäß dieser Ausbildung zumindest ein Element auf, das zumindestens jedem der demodulierten empfangenen Signale und einem kontinuierlichen Wellenbezugssignal zugeordnet ist und auf diese anspricht. Das Bezugssignal besitzt die gleiche Momentanfrequenz wie das entsprechende kontinuierliche Wellensignal und weist eine gewählte Phasenbeziehung zum entsprechenden kontinuierlichen Wellensignal auf zur Erzeugung der elektrischen Ausgangsdatensignale.

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Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung weisen die Wandler mehrere Quellen- oder senderseitige Wandler und mehrere empfangsseitige Wandler auf. Gemäß dieser Ausführungsform besitzt die sendende Quelle Einrichtungen zum simultanen Erzeugen mehrerer kontinuierlicher Wellensignale bei gewählten diskreten Frequenzen, getrennte Modulatoren,die jedem der kontinuierlichen Wellensignale zugeordnet sind,zum Modulieren des jeweiligen kontinuierlichen Wellensignals mit dem gewählten kodierten Signal, sowie Elemente zum Zuführen der modulierten Ausgangssignale zu den getrennten jeweiligen senderseitigen Wandlern. Entsprechend besitzt der Empfänger getrennte Demodulatoren, die auf die verzögerten kodierten Signale ansprechen, um simultan die Ausgangssignale der jeweiligen empfängerseitigen Wandler zu demodulieren. Der Empfänger weist ferner Filter zum Filtern der demodulierten Ausgangssignale, um mehrere gefilterte Ausgangssignale entsprechend jeweils den mehreren kontinuierlichen Wellensignalen zu erzeugen,und Elemente auf, die jedem gefilterten Signal zugeordnet sind und auf ein entsprechendes kontinuierliches Wellenbezugssignal ansprechen, um entsprechende Ausgangsdatensignale zu erzeugen, die die Größe und/oder die Phase des gefilterten Signals wiedergeben.

Vorzugsweise erreichen die phasenmodulierenden Elemente eine Modulation der kontinuierlichen Wellensignale abhängig von einem sich wiederholenden pseudozufälligen Kode ausgewählter Länge.

Das Verfahren zum Analysieren des Aufbaus bzw. der Struktur eines Festkörpers gemäß der Erfindung zeichnet sich durch Richten von Abfragesignalenergie auf den Festkörper bei jeder von mehreren Abfragefrequenzen

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aus, wobei das Abfragesignal mehrere unterschiedliche kontinuierliche Wellensignale diskreter Frequenz aufweist, die jeweils durch ein sich wiederholendes Kodesignal moduliert sind. Das Verfahren zeichnet sich ferner dadurch aus, daß zurückkehrende Abfragesignale von dem Festkörper empfangen werden und daß von den empfangenen zurückgekehrten Signalen. Datenausgangssignale für jede diskrete Frequenz erzeugt werden, die zumindest einen Parameter vorzugsweise sowohl die Phase als auch die Größe des zurückkehrenden Signals abhängig von der Laufzeit wiedergeben.

Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung weist das Verfahren ferner die Erzeugung zumindest eines Diskriminantenwertes auf, das auf den Datenausgangssignalen beruht, sowie das Abschätzen der Struktur bzw. des Aufbaus des Festkörpers aufgrund zumindest eines Diskriminantenwertes. Diskriminantenwerte von besonderem Interesse umfassen den Raumgradienten der Phase oder der Größe des zurückkehrenden Signals abhängig von der Frequenz, die absolute Phase oder Größe des zurückkehrenden Signals innerhalb einer ausgewählten Prüfungszelle des Körpers abhängig von der Frequenz , die Änderungsgeschwindigkeit der Phase oder der Größe des zurückkehrenden Signals innerhalb einer ausgewählten Prüfungszelle des Festkörpers abhängig von der Frequenz oder das Integral über den angelegten Frequenzbereich der Größe des zurückgekehrten Signals für Prüfungszellen des Festkörpers.

Vorzugsweise sind die Abfragefrequenzen so ausreichend nah beieinander gewählt, daß eine Interpolation zwischen

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Daten, die benachbarten Frequenzen zugeordnet sind, möglich ist, weshalb das Verfahren sich weiter dadurch auszeichnet, daß die Phasenwerte und Signal-Größenwerte für eine gewählte Prüfungsstelle des Festkörpers zwischen benachbarten Abfragesignal-Frequenzen interpoliert werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden bei dem Verfahren simultan Abfrageenergie auf jeder von mehreren Frequenzen in den Festkörper gerichtet und simultan zurückkehrende Signale von jedem von mehreren empfangsseitigen Wandlern empfangen.

Vorzugsweise werden beim erfindungsgemäßen Verfahren ein sich wiederholender pseudozufälliger Kode für die Kodesignale erzeugt, die zurückkehrenden Signale unter Verwendung einer verzögerten Nachbildung des erzeugten pseudozufälligen Kodes bereichsverknüpft demoduliert und die Zeitverzögerung der Nachbildung selektiv verändert.

Die Erfindung gibt somit ein Verfahren und eine Vorrichtung an, die zuverlässig sind, die bedeutend grössere bzw. umfangreichere Information erzeugen als es bisher möglich ist und die an sowohl Echtzeit-Untersuchungen als auch Untersuchungen anpaßbar sind, bei denen eine spätere Verarbeitung möglich ist.

Die Erfindung gibt weiter eine Vorrichtung und ein Verfahren an, die flexibel sind, die außerordentlich hohe Erfassungsgeschwindigkeiten ermöglichen , die einen geringen Fehlalarm-Anteil besitzen und an die statistische Abschätz-Vorgehensweisen anpaßbar sind.

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um sowohl die Zuverlässigkeit als auch den Wirkungsgrad bzw. die Arbeitsleistung der Vorrichtung zu erhöhen.

Die Erfindung gibt also eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen des Aufbaus eines Festkörpers sowie insbesondere zum Erfassen von Sprüngen oder Rissen innerhalb des Festkörpers an. Eine sendende Quelle bzw. ein Sender richtet pseudozufällig kodierte phasenmodulierte Abfragesignale bei mehreren Frequenzen auf den zu prüfenden Gegenstand. Am Empfänger werden die zurückkehrenden Abfragesignale , die durch die Struktur bzw. den Aufbau innerhalb des Festkörpers reflektiert sind, demoduliert unter Verwendung einer verzögerten Wiederholung oder Nachbildung des pseudozufälligen Kodes und werden danach verarbeitet, um vorzugsweise sowohl die Phase als auch die Größe der zurückkehrenden Signale bezüglich der gesendeten Abfragesignale zu erzeugen. Die verzögerte Nachbildung des pseudozufälligen Kodes, die für den Empfänger vorgesehen ist, ist um gewählte Zeitinkremente oder -stufen verzögert, um eine Entfernungstorschaltung bzw. Bereichsverknüpfung (range gate) zu erreichen. Auf diese Weise geben die vom Empfänger erzeugten Daten die Amplitude und die Phase des zurückkehrenden Signals als Funktion von sowohl der Laufzeit als auch der Frequenz wieder. Durch Aufrechterhalten eines ausreichend schmalen Sendestrahls oder Blickfelds kann die Auflösung des Strahls ziemlich klein gemacht werden. Für jede Lage des senderseitigen Wandlers kann die Laufzeit bezüglich einer bekannten Prüfungszelle des Festkörpers in Bezug gesetzt werden. Bei dem bevorzugten Verfahren gemäß der Er-

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findung werden weiter Determinanten gebildet, die auf zumindest den Phasen und Größensignalen beruhen, um eine Analyse des Festkörperaufbaus zu erreichen. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Frequenz sequentiell gemäß einem vorgegebenen Muster verändert werden oder können mehrere Frequenzen auf den Gegenstand simultan gerichtet werden. Bei jeder Schaltungsanordnung können Schalteinrichtungen und Schmalbandfilter vorgesehen werden, um die empfangenen zurückkehrenden Signale zu trennen.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Darstellung einer repräsentativen Anwendungsumgebung der Erfindung,

Fig. 2 ein elektrisches Blockschaltbild eines ersten besonderen Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung,

Fig. 3A, 3B und 3C besondere Signalverläufe, die beim Betrieb des ersten besonderen Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung erzeugt werden,

Fig. 3D die Fourier-Transformation einer typischen Abfragesignalkomponente gemäß der Erfindung,

Fig. 4 schematisch ein Blockschaltbild eines zweiten besonderen Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Verwendung mehrerer sendeseitiger und empfangsseitiger Wandler,

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— ι ο —

Fig. 5 schematisch ein Blockschaltbild eines dritten besonderen Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem mehrere sendeseitige Wandler simultan bei mehreren Abfragefrequenzen arbeiten.

Gemäß Fig. 1 besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Sendeelement oder einen Sender 10 und ein Empfangselement oder einen Empfänger 12, die einen sendeseitigen Wandler 14 bzw. einen empfangsseitigen Wandler 16 enthalten. Die Wandler sind wie dargestellt körperlich vom Sender 10 bzw. Empfänger 12 getrennt. Der sendeseitige Wandler 14,der empfangsseitige Wandler 1£ und ein zu prüfender Festkörper 18 sind in einen mit Wasser 22 gefüllten Tank 20 eingetaucht.(Der Sender 10 gibt elektrische Energie zur Erregung des sendeseitigen Wandlers 14 ab. Der sendeseitige Wandler 14 gibt ein Abfrageenergie-Ausgangssignal in Richtung auf den Festkörper 18 ab. Das Abfragesignal ist üblicherweise eine akustische Welle im Ultraschallbereich die, wie weiter unten näher erläutert werden wird, mehrere diskrete Frequenzkomponenten besitzt. Der empfangsseitige Wandler 16 empfängt zurückkehrende Abfrageenergie-Signale, die durch den Aufbau bzw. die Struktur des Festkörpers 18 reflektiert worden sind. Der empfangsseitige Wandler 16 kann in einer Lage gegenüber dem Festkörper 18 befestigt sein oder kann über die obere Fläche des Festkörpers 16 zum Abtasten der Oberfläche translatorisch bewegt werden. Vorzugsweise besitzen sowohl der sendeseitige als auch der empfangsseitige Wandler 14, 16 ein schmales Feld, um erhöhte Auflösung und Arbeitsleistung für die erfindungsgemäße Vorrichtung zu erreichen.

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Wie dargestellt, sind die Wandler 14 und 16 voneinander getrennt und unterscheidbar. Bei anderen Ausführungsbeispielen können die Wandler einen einstückigen Aufbau besitzen. Schließlich können_/wie erläutert werden wird ,mehrere senderseitige und /oder empfangsseitige Wandler vorgesehen sein und können voneinander getrennte Elemente sein oder können integrierten körperlichen Aufbau besitzen.

Der Sender 10 gemäß der Erfindung richtet wiederholt ein phasenmoduliertes Abfragesignal diskreter Frequenz auf den Festkörper 18.

Gemäß Fig. 2 besitzt der Sender 10 ein Regel- bzw. Steuerelement 26, einen Frequenzgenerator 28 mit Frequenzsynthese (Frequenz-Synthesizer), ein Kodegeneratorelement 30, einen Modulator 32 und einen Verstärker 34. Bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Funktion des Steuerelements 26 im bequemer Weise auf einem geeignet programmierten Rechner untergebracht, beispielsweise vom Hewlett-Packard-Typ HP 9825A. Das Steuerelement kann bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung auch durch eine diskrete festverdrahtete Anordnung gebildet sein. Dies trifft insbesondere zu, wenn höhere Geschwindigkeit gefordert ist. Das Steuerelement 26 erreicht eine zeitsequentielle Ordnung, um am Ausgang des sendeseitigen Wandlers 14 eine Zeitsequenz modulierter Ausgangssignale unterschiedlicher diskreter Frequenzen zu erzeugen. Das Steuerelement 26 programmiert weiter das Kodegeneratorelement 3O₇Um eine Nachbildung deren Ausgangssignals zu erreichen, die um eine ausgewählte veränderbare Zeitverzögerung verzögert ist. Dies ist weiter unten ausführlich erläutert.

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Der Frequenzgenerator 28 mit Frequenzsynthese ist beispielsweise ein automatischer Synthesizer vom Hewlett-Packard-Typ 333OB,der abhängig von einem digitalen Eingangssteuersignal über Leitungen 36 vom Steuerelement 26 eine sinusförmige Ausgangs-Welle über eine Leitung 38 abgibt, die die gewählte Frequenz besitzt, die durch das digitale Eingangssignal über die Leitungen 36 bestimmt ist. Das sinusförmige Ausgangssignal vom Frequenzgenerator 28 mit Frequenzsynthese ist dem Modulator 32 zugeführt. Vorzugsweise ist der Modulator 32 ein Ringmischer oder -modulator (DBM, double balanced mixer), wie das an sich üblich ist.

Das modulierende Signal über eine Leitung 40 ist ein kodiertes Signal vom Kodegeneratorelement 30. Vorzugsweise ist das Kodegeneratorelement 30 ein Pseudozufalls-Kode-Generator,der ebenfalls an sich bekannt ist. Der Pseudozufalls-Kode-Generator erzeugt wiederholt einen pseudozufälligen Kode ausgewählter Länge mit folgenden Zufallseigenschaften:

1. In jeder Periode der das Kodewort definierenden Sequenz unterscheidet sich die Anzahl der Einsen von der Anzahl der Nullen um zumindest eins;

2. unter den Durchläufen der Einsen und der Nullen in jedem Kodewort besitzt die Hälfte der Durchläufe jeder Art die Länge eins, ein Viertel die Länge zwei, ein Achtel die Länge drei usw. und

3. unterscheidet sich, wenn eine Periode einer Sequenz Term für Term verglichen wird mit irgendeiner zyklischen Verschiebung in bezug auf sich selbst^ die Anzahl der Übereinstimmungen von der Anzahl der Unterscheidungen um zumindest eins. Das modulierte Ausgangssignal über eine Leitung 42 wird vorzugsweise dem

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Verstärker 34 zugeführt, der beispielsweise der Typ 5O5OPR der Firma Panametrics, Inc. (Waltham, Massachusetts, USA) sein kann. Das Ausgangssignal des Verstärkers über eine Leitung 44 wird dem senderseitigen oder Sendewandler 14 zugeführt.

Der Signalverlauf des Ausgangssignals über die Leitung 44 ist somit eine sinusförmige Trägerwelle mit einer Frequenz, die sich diskret über die Zeit ändert und die durch ein sich wiederholendes pseudozufälliges Kodesignal phasenmoduliert ist. Das Pseudozufalls-Kode-Generatorelement 30 erzeugt ein Kodewort der Länge 2 -1, wobei N die Anzahl der Stufen eines den Kode erzeugenden Schieberegisters ist, das sich periodisch wiederholt und das die oben beschriebenen Zufallseigenschaften besitzt. Die zur Erzeugung des gesamten Pseudozufalls-Kodeworts erforderliche Zeit ist zu T_w definiert. Die Bitzeit des Pseudozufalls-Kodes, d.h. das invertierte der Frequenz f ₍mit der die Kodebits erzeugt werden, ist definiert als T, = 1/f (vgl. Fig. 3A). Daher besitzt der Pseudozufalls-Kode mit einer typischen Länge von 511 Bits, 1023 Bits, 2047 Bits, usw. eine Wortzeit von T = (2 -I)T, . Wortlängen unter 511 Bits erreichen nicht den erforderlichen Rauschabstand für eine zuverlässige Arbeitsleistung des Systems,während Wortlängen über 2047 Bits im allgemeinen schwierig echtzeitverarbextbar sind.

Fig. 3A zeigt einen typischen Pseudozufalls-Kode-Signalverlauf. Dieser Signalverlauf phasenmoduliert den sinusförmigen Signalverlauf des Frequenzgenerators mit Frequenzsynthese. Fig. 3B zeigt ein typisches Ausgangssignal des Frequenzgenerators 28 mit Frequenzsynthese. Das sich ergebende Ausgangssignal des Modulators 32 über die Leitungen 42 (Fig. 3C) besitzt eine

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Fourier-Transformierte gemäß Fig. 3D. Gemäß Fig. 3D besitzt das Spektrum des Ausgangssignals des Modulators 32 oder Ringmischers eine (sin x/x)-Hüllkurve, innerhalb der die Spektrallinien 46 enthalten sind. Die erste und größte Keule der Hüllkurve besitzt einen Frequenzabstand zwischen "Nullpunkten" von 1/Tj₃. Dies entspricht der Kodebit-Wiederholfrequenz. Die Frequenzdifferenz zwischen benachbarten Spektrallinien entspricht 1/1¹Uf wodurch sich eine Rückbeziehung auf die Wortlänge des sich wiederholenden pseudozufälligen Kodes ergibt. Sehr wesentlich, wie das später erläutert werden wird, besitzt das Spektrum,,das um die mit f_Q bezeichnete Frequenz des sinusförmigen Eingangssignals zum Modulator 34 vom Frequenzgenerator 28 zentriert ist, keine Spektralkomponente bei der Ursprungsfrequenz f~.

Wie in den Fig. 3A, 3B, 3C dargestellt, ist das Kodegeneratorelement 30 mit dem Frequenzgenerator 28 mit Frequenzsynthese synchronisiert und ist die Bitfrequenz 1 /ΊΥ des Kodegeneratorelements 30 nicht nur gleich dem Frequenzausgangssignal des Frequenzgenerators 28, sondern zusätzlich erreicht das Kodegeneratorelement 30 Übergänge an Nullstellen-Kreuzungspunkten des Ausgangssignals des Frequenzgenerators 28 über die Leitungen 38. Das Kodegeneratorelement 30 für dieses besondere Ausführungsbeispiel kann auf diese Weise mit dem Ausgangssignal des Frequenzgenerators 28 mit Frequenzsynthese synchronisiert sein wie das durch die in Strichlinien dargestellte Verbindung 50 angezeigt ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung muß die Kodeerzeugung nicht mit dem Frequenzgenerator 28 mit Frequenzsynthese synchronisiert sein und kann asynchron ablaufen. Dies beeinflußt den Betrieb der Vorrichtung nicht nachteilig und kann die Arbeitsleistung

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dadurch erhöhen, daß die Schwebungsfrequenzen zwischen den verschiedenen Signalverläufen verringert werden.

Das abfragende Ausgangssignal besitzt daher mehrere Signalkomponenten, die in Zeitsequenz oder Zeitfolge auftreten. Die i-te Signalkomponente ergibt sich durch die

Modulation eines sinusförmigen kontinuierlichen Wellensignals der Frequenz f.₍ mit i = 1, 2, ... M, durch ein sich wiederholendes pseudozufällig kodiertes Signal. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel läuft das kodierte Signal asynchron ab bezüglich dem Ausgangssignal des Frequenzgenerators 28 mit Frequenzsynthese und überdeckt das Frequenz-Ausgangssignal des Frequenzgenerators 28 mit Frequenzsynthese einen Frequenzbereich von. 1 bis 10 MHz. Vorzugsweise sind die Frequenzen f. so gewählt, daß gilt:

^fi>^fi-r

Der Empfänger 12 gemäß Fig. 2 weist einen Verstärker 52, einen Demodulator 54 und ein analysierendes Element bzw. einen Analysator 5 6 auf. Die zurückkehrenden Abfragesignale werden durch den empfangsseitigen oder Empfangswandler 16 in ein elektrisches Empfangssignal über eine Leitung 60 umgesetzt und vorzugsweise durch den Verstärker 52 verstärkt, der vom Panametrics-Typ 5O5OPR sein kann. Das Ausgangssignal des Verstärkers 52 wird dem Demodulator 54 über eine Leitung 62 zugeführt. Der Demodulator 54 erreicht eine Demodulation des zurückkehrenden Signals und erreicht simultan eine bereichsverknüpfende Funktion. Daher empfängt der Demodulator 54, der ein an sich bekannter Ringmischer sein kann, über Leitungen 64 eine verzögerte Version oder Nachbildung des Ausgangssignals des Kodegeneratorelements 30, das ursprünglich zum Modulieren des Ausgangs-

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signals des Frequenzgenerators 28 mit Frequenzsynthese verwendet worden war. Daher wird das phasenmodulierte zurückkehrende Signal wieder phasenmoduliert oder demoduliert durch eine geeignete verzögerte Nachbildung des gleichen Kodesignals. Wenn die Verzögerung der Umlauf- oder Gesamt-Laufzeit vom sendeseitigen Wandler 14 zur reflektierenden Stelle des Aufbaus und dann zum empfangsseitigen Wandler 16 entspricht, entspricht das Ausgangssignal über eine Leitung 66 dem ursprünglichen sinusförmigen Träger der Frequenz f«. Wenn auch andere zurückkehrende Signale, die durch andere Strukturen des Festkörpers 18 reflektiert worden sind, ebenfalls vorhanden sind, besitzt das demodulierte Signal den gewünschten Signalverlauf bei der ursprünglichen Frequenz f„ zuzüglich unerwünschter Signale bei anderen Spektralfrequenzen. Ein Filter im Analysator 56 trennt die Spektrallinie bei der Frequenz f_Q von anderen unerwünschten Frequenzen ab. Durch Verändern der Verzögerung der Nachbildung des pseudozufälligen Kodes über die Leitung 64 wird eine Bereichsverknüpfung erreicht, d.h. durch Verändern der Verzögerung der Nachbildung können ausgewählte Abschnitte des Festkörpers 18 geprüft werden. Jeder ausgewählte Abschnitt.,der als Prüfungs- oder Abfragezelle bezeichnet ist, entspricht im wesentlichen einem Volumen mit einem Querschnitt-der durch das Blickfeld des gesendeten Strahls definiert ist und eine Tiefe, die im wesentlichen gleich der Hälfte des Abstands ist, der von dem Ultraschallsignal im Festkörper 18 in einer Zeit von T, zurückgelegt wird. Die Lage der ausgewählten Zelle entspricht einer Laufzeit, die gleich der Hälfte der Verzögerung der Kodewort-Nachbildung ist.

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Zusammenfassend besitzt das Ausgangssignal des Modulators bzw. Demodulators 54 über die Leitung 66 daher eine Spektralkomponente bei der Frequenz f_Q, der Frequenz des Ausgangssignals des Frequenzgenerators 2 8 für diejenige Zeit, die der Verzögerungszeit entspricht, die Struktur-Unregelmäßigkeiten in einer ausgewählten Zelle wiedergibt und ein Ausgangssignal mit einem Spektrum, das keine Komponente der Frequenz f„ für diejenigen zurückkehrenden Signale besitzt, die nicht von der ausgewählten Zelle stammen. Durch Verändern der Verzögerungszeit können aufeinanderfolgende Zellen des Festkörpers 18 abgefragt werden.

Das Ausgangssignal des Modulators bzw. Demodulators 54 über die Leitung 66 wird dem Analysator 5 6 zugeführt, der beispielsweise ein Netzwerk-Ana Iy sat or vom Hewlett-Packard-Typ 357OA sein kann. Der Analysator 56 wird auch über eine Leitung 68 mit einem Bezugssignal versorgt, das dem Ausgangssignal des Frequenzgenerators 28 mit Frequenzsynthese über die Leitung 38 entspricht. Das Ausgangssignal des Netzwerk-Analysators 56 über Leitungen 70, 72 entspricht beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Größe und der Phase des Eingangssignals über die Leitung 66 bei der Frequenz f~ bezüglich des Ausgangssignals des Frequenzgenerators 28 mit Frequenzsynthese. Die Ausgangsdaten werden dem Steuerelement 26 zur Speicherung und Verarbeitung zugeführt.

Gemäß der Erfindung wird ein wesentlicher Vorteil dadurch erhalten, daß abgefragt wird oder daß unterschiedliche Signale diskreter Frequenz auf den Festkörper gerichtet werden und die von diesen zurückkehrenden Signale empfangen und aufgezeichnet werden. Auf diese Weise führt das Steuerelement 26 den Frequenzgenerator 28 mit Frequenzsynthese zyklisch durch mehrere

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diskrete Frequenzen im Bereich von beispielsweise 1 bis 10 MHz und vorzugsweise von 1 bis 5 MHz. Die Anzahl der verschiedenen bzw. unterschiedlichen Frequenzen kann zwischen 2 und 100 und vorzugsweise zwischen 30 und 100 liegen. Daher erreicht das Steuerelement 26 ein in Sequenz ablaufendes Steuersignal über die Leitung 36 zum diskreten Verändern des Frequenzausgangssignals des Frequenzgenerators 28 mit Frequenzsynthese gemäß festgestellter Kriterien derart, daß mehrere diskrete sinusförmige Ausgangssignale dem Modulator 32 zuführbar sind. Simultan kann das Steuerelement 26 über eine Leitung 74 für jede diskrete Ausgangsfrequenz des Frequenzgenerators 28 mit Frequenzsynthese weiter die erforderliche Verzögerungsprogrammierung zur Verzögerung des Pseudozufalls-Kode-AusgangsSignaIs über die Leitung 64 um ausgewählte Beträge erreichen .Auf diese Weise richtet gemäß der Erfindung die Vorrichtung gemäß Fig. 2 einen kontinuierlichen Energiestrom auf einen Festkörper 18 und empfängt und verarbeitet die zurückkehrenden Signale, um mehrere Amplituden- und Phasendaten für jede von mehreren Abfragezellen und bei jeder von mehreren Frequenzen aufzulösen bzw. zu erreichen. Die Datenansammlung oder -summierung wird vorzugsweise in mehrere Diskriminanten geformt, die durch ein Datenverarbeitungselement analysierbar sind, um diejenigen Zellen zu identifizieren, für die der Wert von mindestens einer der Diskriminanten außerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs fällt. Diese Vorgehensweise identifiziert strukturelle oder Aufbauschwankungen im Festkörper mit hoher Zuverlässigkeit.

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Die besonderen Diskriminanten, die zweckmäßig sind, sind z.B. die absolute Phase und die Änderungsgeschwindigkeit der Phase innerhalb einer Auflösungszelle bezüglich der Frequenz, die Signalgröße und die Änderungsgeschwindigkeit der Signalgröße innerhalb einer Zelle bezüglich der Frequenz, die über den Gesamtfrequenzbereich integrierte Signalgröße, die inverse Fourier-Trans formierte der Signale und der räumliche Gradient der Phase oder der Signalgröße als Funktion der Frequenz .

Wie bereits erwähnt, besitzt die Auflösungszelle eine "Tiefe", die von der Bitrate bzw. -frequenz f des modulierenden Kodeworts abhängt. Daher bleibt selbst dann, wenn sich die Trägerfrequenz ändert, die Größe der Auflösungszelle konstant solange die Bitfrequenz f konstant bleibt. Daher kann das Kodegeneratorelement 30 vorzugsweise bei fester Bitfrequenz betrieben werden, um eine feste Zellenauflösunggröße aufrechtzuerhalten. Daher soll die Bitfrequenz des Kodegeneratorelements 30 konstant bleiben, unabhängig von der Ausgangsfrequenz des Frequenzgenerators 28 mit Frequenzsynthese, weshalb folglich die Bit-Übergänge beim asynchron arbeitenden Kodegeneratorelement 30 nicht nur einzig an Nullpunkt-Kreuzungsstellen, sondern allgemein auch, abhängig von der Wahl der Bitfrequenz und der Trägerfrequenzen an nicht Nullpunkt-Kreuzungspunkten auftreten.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung können, um die Abfragezeit zu verringern, wenn eine große Anzahl von Frequenzen verwendet wird, mehrere sendeseitige und empfangsseitige Wandler verwendet werden. Folglich werden bei einem zweiten besonderen Ausführungs-

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beispiel der Erfindung mehrere sendeseitige oder Sendewandler und empfangsseitige oder Empfangswandler selektiv paarweise betrieben, d.h. gleichzeitig ein Sende- und ein Empfangswandler. Auf diese Weise wird eine körperliche Bewegung des Sende- oder des Empfangswandlers vermieden.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung, bei dem mehrere Sende- und Empfangswandler verwendet werden, werden die Sendewandler simultan oder in jeder geeigneten Kombination mit verschiedenen diskreten modulierten Frequenzen betrieben. Bei diesem dritten besonderen Ausführungsbeispiel sind mehrere Modulatoren erforderlich,, und ein Frequenzgenerator,oder alternativ mehrere quarzgesteuerte Oszillatoren, mit der Möglichkeit simultan mehrere sinusförmige Ausgangsfrequenzen zu erzeugen, erreicht kontinuierliche Wellensignale für die Modulatoren. Am Empfangselement bzw. Empfänger werden getrennte Demodulatoren, deren jeweils einer mit dem aktiven Empfangswandler verbunden ist, und eine entsprechende Menge von Quarzfiltern verwendet, um die informationstragenden gewünschten Signale vom Rauschen zu trennen, wie das ausführlich weiter oben erläutert worden ist.

Gemäß Fig. 4 steuert bei dem zweiten besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung das Steuerelement 26 nicht nur die Ausgangsfrequenz des Frequenzgenerators 28 mit Frequenzsynthese und die Verzögerung des Kodegeneratorelements 30, sondern weiter auch Schalteinrichtungen 80, 82, 84, 86 und 87 und zwar über nicht dargestellte Verbindungen.

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Der Sender 10 des zweiten besonderen Ausführungsbeispiels ist entsprechend dem Sender gemäß Fig. 2 ausgebildet. Das Steuerelement 26 richtet das Ausgangssignal des Demodulators 32 und Verstärkers 34 über die Schalteinrichtung 80 zu einem von drei Sendewandlern 14a, 14b, 14c, die bezüglich dem Festkörper 18 an Stellen zur Beleuchtung"des interessierenden Volumens des Festkörpers 18 positioniert sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Kodegeneratorelement 30 gemäß Fig. in einen Kodegenerator 30a mit einem Kodeausgangssignal über eine Leitung 88 und einer mit Abgriffen versehenen digitalen Verzögerungsleitung 30b mit mehreren Verzögerungsausgängen über Leitungen 90 zur Schalteinrichtung 87 aufgeteilt.

In ähnlicher Weise ist der Aufbau des Empfängers entsprechend dem in Fig. 2 verwendeten ausgebildet. Ein ausgewählter Empfangswandler 16a, 16b, 16c ... 16n ist mit dem Verstärker 52 über die Schalteinrichtung 82 verbunden. Der Verstärker 52 führt das empfangene Wandlersignal zum Demodulator 54, und das Ausgangssignal des Demodulators 54 wird bei diesem besonderen Ausführungsbeispiel über ein ausgewähltes schmalbandiqes Quarzfilter 94a, 94b ... 94n geführt entsprechend der jeweiligen Abfragefrequenz vom Frequenzgenerator mit Frequenzsynthese. Schaltexnrichtungen 84 und 86 werden synchron betrieben zur Auswahl des richtigen Quarzfilters. Das Ausgangssignal des ausgewählten Quarzfilters 94a, 94b ... 94n wird über eine Schalteinrichtung 86 zum Analysator 56 geführt, der die erforderlichen Phasen- und Größensignale zur späteren Verarbeitung über Leitungen 70, 72 abgibt.

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Daher steuert das Steuerelement 26 für jedes ausgewählte Paar von Sende- und Empfangswandler das System zyklisch durch die ausgewählten Frequenzen und Verzögerungen, um die notwendigen Daten für die spätere Analyse und die Diskrimxnantenberechnungen zu erzeugen.

Gemäß Fig. 5 werden beim dritten besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung die mehreren Sendewandler 14a, 14b .. 14n simultan erregt und zwar jeweils mit einer im allgemeinen verschiedenen diskreten Frequenz und sind die mehreren Empfangswandler 16a, 16b ... 16n simultan betreibbar zum Empfang zurückkehrender Signale, die von dem jeweils geprüften Festkörper 18 reflektiert sind, und um über getrennte parallele Signalverarbeitungswege Phasen- und Amplitudendaten dem Steuerelement 26 zuzuführen. Gemäß zunächst der Sendeseite der Schaltung gemäß der Ausführungsform nach Fig. 5 führt das Steuerelement 26 jeder von mehreren Frequenzgeneratoren 95a, 95b .. 95n mit Frequenzsynthese Dateninformationen über Leitungen 96 zu, um über Ausgangsleitungen 38a, 38b .. 38n mehrere unterschiedliche diskrete sinusförmige Frequenzen f,, f~ .. f abzugeben. Diese sinusförmigen Signale werden getrennten Modulatoren 32a, 32b .. 32n zugeführt, die alle einen einem Ringmischer entsprechenden Schaltungsaufbau besitzen. Die Modulatoren 32a, 32b .. 32n empfangen das Kodegenerator-Ausgangssignal über Leitungen 88 und geben das jeweilige phasenmodulierte Ausgangssignal über Leitungen 42a, 42b .. 42n an Verstärker 34a, 34b .. 34n ab. Die Ausgangssignale der Verstärker 34a, 34b .. 34n werden jeweils getrennten sendeseitigen Wandlern oder Sendewandlern 14a, 14b .. 14n zum Abfragen und zum Prüfen des zu unter-

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- 31 suchenden Prüflings zugeführt.

An der Empfängerseite führen unabhängig voneinander positionierte empfangsseitige oder Empfangswandler 16a, 16b ... 16n über Leitungen 60a, 60b .. 6On die jeweiligen reflektierten empfangenen Signale Verstärkern 52a, 52b ... 52n zu. Im allgemeinen enthält jedes der empfangenen Signale,die vom Empfangswandler 16 abgegeben werden, Reflektionen nicht nur von einem interessierenden Sendewandler, sondern auch Reflektionen und Rauschen von den anderen simultan betriebenen Sendewandlern.

Die Ausgangssignale der Verstärker 52, 52b .. 52n werden jeweiligen Demodulatoren 54a, 54b ... 54n zugeführt. Die Demodulatoren 54 empfangen jeweils über eine Leitung 98 eine verzögerte Nachbildung des pseudozufälligen Kodeworts zur Bereichsverknüpfung des reflektierten empfangenen Signals, wie das zuvor beschrieben worden ist. Das Ausgangssignal jedes Demodulators 54 enthält daher mehrere Spektralfrequenzen, die nicht nur der gewünschten interessierenden Frequenz f. entsprechen, sondern auch Stör- oder Rauschsignalverläufen. Polglich sind die Demodulatorausgänge mit Schmalband-Quarzfiltem99,beispielsweise einem 1-kHz-Bandpaß, zugeführt, um lediglich die interessierende Frequenz f. zu erhalten. Es ist wieder insbesondere wesentlich festzustellen, daß die Kodewortlänge T des Kodegeneratorelements so ausreichend kurz gewählt werden muß, daß sie nicht die Fähigkeiten der Quarzfilter 99 übersteigt. Wenn daher die Kodewortlänge zu groß gemacht wird, kann das Ausgangssignal des Demodulators Spektrallinien enthalten, die so nahe aneinander sind, daß,

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unter Berücksichtigung, daß der Abstand der Spektrallinien 1/T entspricht, mehr als eine Spektrallinie durch ein Quarzfilter hindurchtreten kann, wodurch ein fehlerhaftes Ausgangssignal erzeugt wird. Jedoch ist für Wortlängen im Bereich von 500 bis 2000 Bit der Spektrallinxenabstand zulässig zur Verwendung bei Quarzbandpaßfiltern.

Die Ausgangssignale der Quarzfilter 99a, 99b .. 99n werden dem Netzwerk-Analysator 56 zugeführt, der mindestens einer der erwähnten Hewlett-Packard-Netzwerk-Analysatoren sein kann. Der Analysator 56 führt über Leitungen 102 dem Steuerelement 26 die Phase und die Signalgröße jedes der Eingangssignale von den Kristallfiltern 99a, 99b, 99n zu. Auf diese Weise ist ein parallel verarbeitendes System erreicht, das die Prüfzeit erheblich verringert,

Selbstverständlich sind noch weitere Ausführungsbeispiele möglich.

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Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Prüfen des Aufbaus eines Festkörpers,

gekennzeichnet durch

eine Wandlereinrichtung (14,16), die auf elektrische Eingangssignale anspricht, um ein Abfragesignal auf den Festkörper zu richten und um vom Festkörper zurückkehrende Abfragesignale in empfangene elektrische Signale umzusetzen,

eine Sendeeinrichtung (10) zum Erzeugen der elektrischen Eingangssignale, mit

einem Kodegeneratorelement (30) zum Erzeugen eines sich wiederholenden kodierten elektrischen Ausgangssignals,

eine Frequenzwahl- und Erzeugereinrichtung (28) zum Erzeugen elektrischer kontinuierlicher Wellensignale entsprechend einer Zeitfolge gewählter diskreter Frequenzen und

zumindest einen Modulator (32) zum Modulieren der kontinuierlichen Wellensignale mit dem kodierten elektrischen Ausgangssignal zur Erzeugung des elektrischen Eingangssignals der Wandler einrichtung (14, 16) und

eine Empfangseinrichtung (12),die auf die empfangenen elektrischen Signale anspricht, um die empfangenen Signale zu demodulieren und bereichszuverknüpfen, um wiederholt elektrische Ausgangsdatensignale zu erzeugen, die gewählten sequentiellen Abschnitten der empfangenen Signale in bezug auf das kontinuierliche Wellensignal entsprechen.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Empfängereinrichtung (12) aufweist: zumindest einen Demodulator (54), der auf ein verzögertes elektrisches kodiertes Ausgangssignal und die empfangenen elektrischen Signale anspricht, um die empfangenen elektrischen Signale zu demodulieren und um ein demoduliertes Empfangssignal zu erzeugen, und

zumindest eine Einrichtung (56), die jedem demodulierten Empfangssignal und einem kontinuierlichen Wellenbezugssignal zugeordnet ist und auf diese anspricht, wobei das Bezugssignal die gleiche Momentanfrequenz wie das entsprechende kontinuierliche Wellensignal besitzt sowie eine gewählte Phasenbeziehung zum entsprechenden kontinuierlichen Wellensignal zur Erzeugung der elektrischen Ausgangsdatensignale.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Datensignale der Phase und der Größe der zurückkehrenden bzw. reflektierten Abfragesignale bezüglich dar AbfragesignaIe entsprechen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 , gekennzeichnet durch

eine Verzögerungseinrichtung (30b), die dem Kodegeneratorelement (30) zugeordnet ist, um das verzögerte kodierte Ausgangssignal mit einer von mehreren gewählten Verzögerungen zu erzeugen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch

eine Sequenz-Steuereinrichtung (26, 87) zum Steuern

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ο

der Zeitsequenz bzw. Zeitfolge der elektrischen kontinuierlichen Wellensignale und zum wiederholten Ändern der Zeitverzögerung der Verzögerungseinrichtung (30b).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Modulator (32) eine Einrichtung zur Phasenmodulation des kontinuierlichen Wellensignals gemäß dem kodierten Ausgangssignal enthält.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß Modulator (32) und Demodulator (54) einen Ringmischer oder -modulator enthalten.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß das Kodegeneratorelement (30) wiederholt ein pseudozufälliges Kodewort erzeugt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Wandlereinrichtung (14, 16) mehrere sendeseitige Wandler (14a, 14b .. 14n) und mehrere empfangsseitige Wandler (16a, 16b . . 16n) enthält, und daß jede Sendeeinrichtung weiter aufweist:

Erzeuger (95a .. 95n) zum simultanen Erzeugen mehrerer kontinuierlicher Wellensignale bei gewählten diskreten Frequenzen,

getrennte Modulatoren (32a .. 32n), die jedem kontinuierlichen Wellensignal zugeordnet sind,zum Modulieren des jeweiligen kontinuierlichen Wellensignals mit einem gewählten kodierten Signal und

eine Zuführeinrichtung zum Zuführen der modulierten Ausgangssignale an jeweils getrennte sendeseitige Wandler (14a ,. 14n), und

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daß jede Empfangseinrichtung weiter enthält: getrennte Demodulatoren (54a .. 54n), die auf die verzögerten kodierten Signale ansprechen, zum simultanen Demodulieren der Ausgangssignale der jeweiligen empfangsseitigen Wandler (16a .. 16n),

Filter (99a .. 99n) zum Filtern der demodulierten Ausgangssignale zum Erzeugen mehrerer gefilterter Ausgangssignale, die jeweils den mehreren kontinuierlichen Wellensignalen entsprechen, und

eine jedem gefilterten Signal zugeordnete und auf ein entsprechendes kontinuierliches Wellenbezugssignal (f.. . . f ) ansprechende Einrichtung (56) zum Erzeugen entsprechender Ausgangsdatensignale, die zumindest entweder Größe oder Phase des gefilterten Signals wiedergeben.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Modulator (32a .. 32n) eine Einrichtung zur Phasenmodulation der kontinuierlichen Wellensignale abhängig von den kodierten Signalen enthält und daß der Kodegenerator (30a) eine Einrichtuna zum Erzeugen eines pseudozufälligen Kodes gewählter Länge enthält.

11. Vorrichtung zum Prüfen des Aufbaus eines Festkörpers, gekennzeichnet durch

eine Sendeeinrichtung (10, 14) zum wiederholten Richten eines phasenmodulierten Abfragesignals diskreter Frequenz auf den Festkörper (18), wobei das Abfragesignal mehrere zeitsequentiell modulierte Komponentensignale enthält, wobei jedes Komponentensignal einer unterschiedlichen diskreten Frequenz zugeordnet ist und wobei das modulierende Signal einem wiederholt erzeugten pseudozufälligen Kode entspricht, und

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eine Empfangseinrichtung (12, 16),die auf zurückkehrende bzw. reflektierte Abfragesignale und das modulierende Signal,das abhängig von einer vorgegebenen Folge von Zeitdauern wiederholt verzögert ist, anspricht, um Datensignale zu erzeugen, die sequentiell zumindest einen Parameter des zurückgekehrten Signals an sequentiell gewählten Zellen innerhalb des Festkörpers (18) wiedergeben.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Parameter die Phase und die Größe des zurückgekehrten Signals umfassen.

13. Verfahren zum Analysieren des Aufbaus eines Festkörpers, dadurch gekennzeichnet,.

daß die Energie eines Abfragesignals auf den Festkörper bei jeder von mehreren Abfragefrequenzen gerichtet wird, wobei das Abfragesignal mehrere unterschiedliche kontinuierliche Wellensignale diskreter Frequenz enthält, die jeweils durch ein sich wiederholendes Kodesignal moduliert sind,

daß von dem Festkörper zurückkehrende Abfragesignale empfangen werden, und

daß ausgehend von den empfangenen zurückgekehrten Signalen Datenausgangssignale für jede diskrete Frequenz erzeugt werden, die zumindest einen Parameter des zurückgekehrten Signals als Funktion der Laufzeit wiedergeben.

14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Parameter des Signals die Phase und die Größe des zurückkehrenden Signals bei der diskreten Frequenz in bezug auf das Abfragesignal bei dieser Frequenz umfassen.

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15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,

daß zumindest ein Diskriminantenwert,der auf den DatenausgangsSignalen beruht, erzeugt wird und

daß der Aufbau des Festkörpers aufgrund des zumindest einen Diskriminantenwertes abgeschätzt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

daß beim Erzeugen der räumliche Gradient der Phase des zurückkehrenden Signals als Funktion der Frequenz erzeugt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet,

daß beim Erzeugen der räumliche Gradient der Größe des zurückkehrenden Signals als Funktion der Frequenz erzeugt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet,

daß beim Erzeugen die absolute Phase des zurückkehrenden Signals innerhalb einer gewählten Prüfzelle des Festkörpers als Funktion der Frequenz erzeugt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet,

daß beim Erzeugen die Änderungsgeschwindigkeit der Phase des zurückkehrenden Signals innerhalb einer gewählten Prüfungszelle des Festkörpers als Funktion der Frequenz erzeugt wird.

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20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet,

daß beim Erzeugen die Größe des zurückkehrenden Signals innerhalb einer gewählten Prüfungszelle des Pestkörpers als Funktion der Frequenz erzeugt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erzeugen die Änderungsgeschwindigkeit der Größe des zurückkehrenden Signals innerhalb einer gewählten Prüfungszelle des Festkörpers als Funktion der Frequenz erzeugt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet,

daß beim Erzeugen das Integral über den angelegten Frequenzbereich der Größe des zurückkehrenden Signals für Prüfungszellen des Festkörpers erzeugt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet,

daß die Abfragefrequenzen so gewählt sind, daß zwischen Daten,die benachbarten Frequenzen entsprechen, interpolierbar ist, und

daß die Phasen- und die Signalgrößenwerte für eine gewählte Prüfungszelle des Festkörpers zwischen benachbarten Abfragesignalfrequenzen interpoliert werden.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet,

daß simultan Abfrageenergie bei jeder von mehreren Frequenzen in den Festkörper gerichtet wird, und daß simultan die zurückkehrenden Signale an jedem

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von mehreren empfangsseitigen Wandlern empfangen werden.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet,

daß ein pseudozufälliger Kode für das Kodesignal erzeugt wird,

daß die zurückkehrenden Signale unter Verwendung einer verzögerten Nachbildung des pseudozufälligen Kodes bereichsverknüpft demoduliert werden und

daß die Zeitverzögerungen der Nachbildungen selektiv verändert werden.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet,

daß die kontinuierlichen Wellensignale phasenmoduliert werden.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 26, dadurch gekennzeichnet,

daß die kontinuierlichen Wellensignale diskreter Frequenz sequentiell erzeugt werden.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,

daß empfängerseitige Wandler an gewählte empfängerseitige Komponenten in einem vorgegebenen Muster umschaltbar angeschlossen werden, um die zurückkehrenden Signale entsprechend den unterschiedlichen diskreten Frequenzen zu verarbeiten.

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