DE2937709A1 - Material crack-testing system by sound - compares computed distance between source and fourth detector with measured value - Google Patents

Material crack-testing system by sound - compares computed distance between source and fourth detector with measured value

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DE2937709A1 DE19792937709 DE2937709A DE2937709A1 DE 2937709 A1 DE2937709 A1 DE 2937709A1 DE 19792937709 DE19792937709 DE 19792937709 DE 2937709 A DE2937709 A DE 2937709A DE 2937709 A1 DE2937709 A1 DE 2937709A1
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Abstract

System tests materials for cracks etc. , by sound emission, partic. pressure vessels of nuclear reactors. The emission signals and/or the arrival times at the converters are measured, the signals being processed in a computer having a sound emitter. Four or more detectors are used, the distance between the source calculated by the first three and the fourth detector being computed, and the result compared with the value measured by the fourth detector. The detectors can be arranged also to measure signal parameters such as length, energy, max. amplitude and ascent time, etc.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Method and device for

Schallemissionsprüfung an Werkstoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schallemissionsprüfung an Werkstoffen Gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Acoustic emission test on materials The invention relates to a Method for acoustic emission testing of materials According to the preamble of the claim 1 and a device for carrying out the method.

1. Problemstellung und Zielsetzung Die Schallemissionsprüfung (SEP) soll bei der Überwachung von Druckproben von Reaktordruckbehältern und event. zur Betriebsüberwachung eingesetzt werden.1. Problem and objective of the noise emission test (SEP) should be used in the monitoring of pressure samples from reactor pressure vessels and eventual. to the Operational monitoring can be used.

Dabei werden die Phänomene der SchaILemission bei Rißentstehung und Rißfortschritt analysiert und Korrelationen zwischen Schallemissionsmeßgrößen und Rißentstehung bzw. Rißfortschritt als Grundlage für die Interpretation erarbeitet.The phenomena of sheet emissions when cracks occur and Analyzes crack propagation and correlations between acoustic emission parameters and Development of cracks or cracks as a basis for the interpretation.

2. Anforderungen an ein Schallemissionsprüfsystem zur Triangulation und Bewertung 2.1 Ereignisrate Zur Abschätzung der maximalen Ereignisrate bei einer Druckprobe die von einem SE-Prüfsystem verarbeitet werden muß, wird angenommen, daß sich in einem Reaktordruckbehälter ein Riß befindet, der beim Prüfdruck kritisch wird (Spannungsintensitätsfaktor = Kc). Die maximale zu erwartende Ereignisrate bei einem solchen Druckversuch wird auf der Grundlage des beobachteten Zusammenhangs zwischen Ereignisdosis und dem Volumen der plastisch verformten Zone vor der Rißspitze /Bericht/ abgeschätzt.2. Requirements for an acoustic emission test system for triangulation and evaluation 2.1 Event rate To estimate the maximum event rate at a Pressure test that has to be processed by an SE test system is assumed that there is a crack in a reactor pressure vessel, which is critical at the test pressure becomes (stress intensity factor = Kc). The maximum expected Event rate during such a print attempt is based on the observed Relationship between event dose and the volume of the plastically deformed zone before the crack tip / report / estimated.

Es wurde dazu für einen kritischen Fehler im RDB die Größe der plastisch verformten Zone vor der Rißspitze sowie ihre zeitliche Anderung bei einem Druckversuch abgeschätzt. Aus dieser "Volumenrate" ergibt sich dann durch den o.g. Zusammenhang zwischen Ereignisdosis und plastisch verformtem Volumen die zu bestimmende Ereignisrate.For a critical flaw in the RPV it was added the size of the plastically deformed zone in front of the crack tip and its change over time during a pressure test estimated. This "volume rate" then results from the above-mentioned relationship the event rate to be determined between the event dose and the plastically deformed volume.

Die Abschätzung wurde für 2 verschiedene Fehlertypen durchgeführt: Für einen in der Behälterwand mittigliegenden kreisförmigen flächenhaften Riß mit dem Durchmesser 2a (Fehlertyp 1) sowie für einen längs der Behälterachse verlaufenden Riß (unendliche Länge, Tiefe = a) an der Innenseite der Behälterwand (Fehlertyp 2).The estimation was carried out for 2 different types of errors: For a circular planar crack in the center of the container wall with the diameter 2a (defect type 1) as well as for one running along the axis of the container Crack (infinite length, depth = a) on the inside of the container wall (defect type 2).

Um aus den Formeln für die Größe des plastisch verformten Volumens die Anderung pro Zeiteinheit bestimmen zu können, ist eine Abhängigkeit des Spannungsintensitätsfaktor K von der Zeit anzusetzen. Hierzu werden zwei Grenzfälle betrachtet: 2.1.1 Belastungsart: lastgesteuert Der Fehler ist relativ groß, dann entspricht die Druckprobe einem lastgesteuerten Zugversuch, d.h. solange kein Rißwachstum erfolgt, wächst K linear mit der Zeit, wobei sich das Zeitgesetz aus den Bedingungen des Druckversuches ergibt.To get from the formulas for the size of the plastically deformed volume Being able to determine the change per unit of time is a function of the stress intensity factor K from the time. To this end, two borderline cases are considered: 2.1.1 Type of load: load controlled The error is relatively large, then the pressure test corresponds to a load-controlled tensile test, i.e. as long as no crack growth occurs, K increases linearly with time, the law of time resulting from the conditions of the printing attempt.

Es wird hier mit einer Drucksteigeeungsrate von 1 bar/min.It is here with a pressure increase rate of 1 bar / min.

gerechnet.expected.

2.1.2 Belastungsart: weggesteuert Ist der Fehler relativ klein zur Behälterwandung, so wird die Belastung am Riß durch die Dehnung des umgebenden Materials vorgegeben, d.h. die Belastung entspricht einem weggesteuerten Zugversuch. Die Zunahme des Spannungsintensitätsfaktors mit der Zeit erfolgt dann langsamer als bei einem lastgesteuerten Versuch.2.1.2 Type of load: path-controlled If the error is relatively small to Container wall, the stress on the crack is due to the expansion of the surrounding material specified, i.e. the load corresponds to a displacement-controlled tensile test. The increase the stress intensity factor over time is then slower than with one load-controlled attempt.

Die hieraus resultierenden Zeitgesetze dienen nur zur Abschätzung der Extremfälle. Im einzelnen sind die vom Verformungsverhalten des Materials abhängig. Die Verformungsvorgänge bei einem kritischen Riß im Behälter werden entsprechend einem Gesetz zwischen diesen beiden Extremfallen verlaufen.The resulting time laws are only used for estimation of extreme cases. In detail, they depend on the deformation behavior of the material. The deformation processes in the event of a critical crack in the container are corresponding run a law between these two extreme cases.

Setzt man die Zeitgesetze für den Spannungsintensitätsfaktor, die berechneten kritischen Rißgrößen und für die Streckgrenze den Wert für 22 NiMoCr 37 ein, so ergeben sich die Volumina der plastischen Zone in Abhängigkeit der Versuchszeit der Druckprobe. Damit ist auch der Volumenzuwachs pro Zeiteinheit gegeben.If one sets the time laws for the stress intensity factor, the calculated critical crack sizes and for the yield strength the value for 22 NiMoCr 37 a, the volumes of the plastic zone result as a function of the test time the pressure test. This also gives the increase in volume per unit of time.

Für die durchgeführten Laborexperimente ergibt sich für die 50 mm CT-Proben aus 22 NiMoCr 37 eine mittlere "Volumenrate Vp = 0,29 mm3/s. Die Ereignisrate erreicht dabei Werte von bis zu 500 Ereignissen/s. Daraus ergibt sich der gesuchte Zusammenhang zwischen der Ereignisrate und der Volumenrate (bei einer Schwelle von 3 bar): n = 1730 . Vp mm3 Hiermit läßt sich die zu erwartende Ereignisrate für eine Druckprobe berechnen; die Werte sind in Tabelle 1 eingetragen.For the laboratory experiments carried out, the result is 50 mm CT samples from 22 NiMoCr 37 have a mean "volume rate Vp = 0.29 mm3 / s. The event rate achieves values of up to 500 events / s. This results in the one you are looking for Relationship between the event rate and the volume rate (with a threshold of 3 bar): n = 1730. Vp mm3 This allows the expected event rate for a Calculate pressure test; the values are entered in table 1.

Diese Betrachtung gilt nur für kleine Signale, d.h. wenn die Quelle dicht bei der Sonde liegt, da die signale noch die vorgegebene Schwelle überschreiten müssen. Die Betrachtung ist als ungünstigster Fall allerdings von entscheidender Bedeutung. Man sieht, daß im ungünstigsten Fall eine Ereignisrate von i.500 Ereignissen pro Sekunde verarbeitet werden muß, wenn man einen kreisförmigen Fehler im Innern der Behälterwandung annimmt. Es ist noch nicht berücksichtigt, daß die SE ein stochastischer Prozeß, tatsächlich müßte daher ein Meßsystem kurzzeitig auch höhere Ereignisraten verarbeiten können.This consideration only applies to small signals, i.e. if the Source is close to the probe because the signals still exceed the specified threshold have to. As the worst case scenario, however, the consideration is more decisive Meaning. It can be seen that in the worst case, an event rate of 1500 events per second must be processed when you have a circular flaw inside the container wall assumes. It has not yet been taken into account that the SE is a stochastic Process, in fact a measuring system would have to have higher event rates for a short time can process.

TABELLE 1 Biblis A HDR 17,5 11 Prüfdruck p ( N mm-2 ) 2.500 1.535 Behälterradius R ( mm ) 242 112 Wandstärke b ( mm ) 4.000 4.000 KIC (N mm -3/2 ) 82 58 Rißgröße (mm) Fehlertyp 1 65 46,5 Rißgröße (mm) Fehlertyp 2 520 370 n (s-1) Fehlertyp 1 weggesteuert 140 100 n (s-1) Fehlertyp 2 weggesteuert 1.320 1.540 n (s-1) Fehlertyp 1 lastgesteuert 350 410 n (s-1) Fehlertyp 2 lastgesteuert 2.2 Signalüberlagerung Da in einem Array mit 6 m Kantenlänge bereits Laufzeiten von 2 ms ohne zeitliche Oberlagerungen, also nur Signalfolgefrequenzen von maximal 500 Hz beim Vorhandensein mehrerer Signalquellen auftreten können und da weiterhin Ereignisfolgefrequenzen von mehr als 1000 Hz erwartet werden, muß eine Verarbeitung von zeitlich überlagerten Signalen möglich sein. TABLE 1 Biblis A HDR 17.5 11 test pressure p (N mm-2) 2,500 1,535 Container radius R (mm) 242 112 Wall thickness b (mm) 4,000 4,000 KIC (N mm -3/2) 82 58 Crack size (mm) Defect type 1 65 46.5 Crack size (mm) Defect type 2 520 370 n (s-1) Error type 1 path-controlled 140 100 n (s-1) Error type 2 path-controlled 1,320 1,540 n (s-1) Error type 1 load-controlled 350 410 n (s-1) Error type 2 load-controlled 2.2 Signal superimposition Since in an array with an edge length of 6 m, runtimes of 2 ms without time Superimpositions, i.e. only signal repetition frequencies of a maximum of 500 Hz if they are present several Signal sources can occur and there continue to be event rates of more than 1000 Hz are expected, processing of temporally superimposed Signals be possible.

2.3 Störpegel Das System muß mit einer möglichst hohen Empfindlichkeit gefahren werden können, um die Signale auch nach größeren Laufwegen mit entsprechender Schwächung noch detektieren zu können. Der dadurch entstehende, relative hohe Störpegel darf die Messungen nicht wesentlich beeinflussen.2.3 Interference level The system must be as sensitive as possible can be driven to the signals even after long walks with appropriate To be able to detect the weakening. The resulting, relatively high level of interference must not significantly affect the measurements.

2.4 Erfassung von Moden Insbesondere bei der Messung an dünnwandigen Objekten, z.B.2.4 Detection of modes Especially when measuring thin-walled Objects, e.g.

Rohrleitungen, werden unterschiedliche Wellenmoden angeregt.Pipelines, different wave modes are excited.

Die Ortung soll mit nur einem Mode mit einer festen einstellbaren Geschwindigkeit durchgeführt werden. Für dickwandige Objekte muß eventuell die Möglichkeit bestehen, bei der Ortsberechnung eine vom Laufweg abhängige Ausbreitungsgeschwindigkeit anzuwenden.The location should be adjustable with only one mode with a fixed one Speed can be carried out. For thick-walled objects the possibility may have to be used exist, when calculating the location, a speed of propagation that depends on the route apply.

2.5 Signal analyse Das System muß eine Bewertung mit Hilfe der Signal analyse und durch die Erfassung von Häufigkeitsverteilungen von Schallemissionsparametern erlauben. Aus heutiger Sicht sind als SE-Parameter die Energie und die Ampliude eines Ereignisses zu erfassen. Die Dynamik am Eingang muß mindestens 50 dB betragen.2.5 Signal analysis The system must carry out an evaluation with the aid of the signal analysis and by recording the frequency distributions of sound emission parameters allow. From today's perspective, the SE parameters are the energy and the amplitude to capture an event. The dynamic at the input must be at least 50 dB.

2.6 Laufwegkorrektur der SE-Parameter Es muß für die zu erfassenden Schallemissionsparameter eine Laufwegkorrektur durchgeführt werden, um den Parameter, z.B. Energie am Quellort ermitteln zu können.2.6 Correction of the path of the SE parameters It must be for the Noise emission parameters a path correction can be carried out in order to adjust the parameter e.g. To be able to determine energy at the source.

3. Obersicht über heute käufliche Ortungssysteme Es gibt zur Zeit acht Gerätehersteller die größere Ortungssysteme anbieten. Die angebotenen Systeme lassen sich jedoch auf nur drei grundsätzlich unterschiedliche Funktionsweisen zurückführen: 3.1.3. Overview of location systems for sale today There are currently eight device manufacturers that offer larger location systems. The systems offered however, can be traced back to only three fundamentally different modes of operation: 3.1.

Messung der Laufzeitdifferenzen von einem Ereignis (Hersteller: AET Corporation, Intercontrole, Compagnie General de Radiologie, Trodyne Corporation, Dunegan/Enderco Acoustic Emission Consultants Ltd.) Die Systeme arbeiten normalerweise mit 3 oder 4 Sensoren pro Array. Ein SE-Signal wird detektiert in dem Moment, wo die Amplitude eines Signals eine vorgegebene feste Schwelle oder eine vom Störpegel abhängige variable Schwelle überschreitet. Zum Zweck einer eindeutigen Signaldefinition ist es in diesem Fall erforderlich, daß vor Eintreffen des Signals eine bestimmte Ruhepause eingehalten wurde. Measurement of the transit time differences from an event (manufacturer: AET Corporation, Intercontrole, Compagnie General de Radiologie, Trodyne Corporation, Dunegan / Enderco Acoustic Emission Consultants Ltd.) The systems work normally with 3 or 4 sensors per array. A SE signal is detected at the moment where the amplitude of a signal has a predetermined fixed threshold or one of the interference level dependent variable threshold exceeds. For the purpose of a clear signal definition it is necessary in this case that a certain Rest has been observed.

In dem Moment, wo das erste Signal ankommt, werden gleichzeitig zwei bzw. drei Uhren (bei drei bzw. vier Sonden) gestartet, die die Zeitdifferenzen bis zur Ankunft eines akustischen Signals an den anderen Schwingern bestimmen. In einem Rechner werden aus den Laufzeitdifferenzen die Ortskoordinaten der Quelle berechnet (dieses Problem ist bei den verschiedenen Herstellern auf unterschiedliche Arten gelöst). Eine weitergehende Signalanalyse, z.B. The moment the first signal arrives, two become simultaneously or three clocks (with three or four probes) started showing the time differences up to determine the arrival of an acoustic signal at the other transducers. In one Computers are used to calculate the location coordinates of the source from the transit time differences (This problem is different for different manufacturers solved). Further signal analysis, e.g.

die Messung der Energie ist bei einigen Systemen möglich. the measurement of the energy is possible with some systems.

3.2 Messung der Laufzeitdifferenzen zwischen Sensorpaaren (Fa. Exxon Nuclear, Southwest Research Institute) Es werden die Laufzeitdifferenzen zwischen der Ankunft von Schall signalen an zwei Sensoren gemessen und für 2 oder 3 Paare wird die Häufigkeitsverteilung dieser Laufzeitdifferenz on line bestimmt. Für die Laufzeitdifferenzen, die relativ häufig auftreten, werden mit Hilfe eines Rechners mögliche Quellorte bestimmt. Zur on-line Oberwachung wird die sogenannte energy-releaserate bestimmt. Dazu werden die Ausgänge von jeweils 5-10 Sensoren auf einem RMS-Voltmeter zusammengefaßt. 3.2 Measurement of the transit time differences between pairs of sensors (Exxon Nuclear, Southwest Research Institute) The transit time differences between the arrival of sound signals measured at two sensors and for 2 or 3 pairs, the frequency distribution of this delay time difference is determined on line. For the transit time differences that occur relatively frequently, a Computer's possible source locations. The so-called energy release rate determined. The outputs of 5-10 sensors each are used for this purpose summarized on an RMS voltmeter.

Eine weitergehende Signalanalyse ist nicht möglich. Further signal analysis is not possible.

3.3 Coincidence detection location method (Southwest Research Institute) Die Ortung erfolgt mit Hilfe von 3 Aufnehmern. Im Gegensatz zu den beiden vorher genannten Methoden werden beim CDL-System (Coincidence detection location-system) die Signale ohne Totzeit eingelesen. Das heißt, es ist möglich, daß auch sich zeitlich Uberlappende Signale erfaßt werden. 3.3 Coincidence detection location method (Southwest Research Institute) The location is done with the help of 3 sensors. In contrast to the two before The methods mentioned are used in the CDL system (Coincidence detection location system) the signals are read in without dead time. That is to say, it is possible that that too is temporal Overlapping signals are detected.

Jeder Kombination von Ankunftszeiten an den 3 Schwingern, innerhalb der max. Laufzeit für ein akustisches Signal wird ein SE-Quellort zugeordnet. Eine weitergehende Signalanalyse ist nicht möglich. Mit diesem System werden bereits erheblich höhere Geschwindigkeiten erreicht, als mit den beiden vorhergenannten. Allerdings sind bei hoher Ereignisfolge Fehlortungen möglich, d.h. es wird zwar jeder korrekte Quellort angezeigt, zusätzlich werden jedoch auch nicht existierende Quellen detektiert. Any combination of arrival times at the 3 transducers, within an SE source location is assigned to the maximum running time for an acoustic signal. One further signal analysis is not possible. With this system you will already be reached significantly higher speeds than with the two previously mentioned. However, in the event of a high sequence of events, mislocation is possible, i.e. it will every correct source location is displayed, but non-existent Sources detected.

4. Aufgabe der Erfindung ist es, bei höherer Ereignisfolge weniger Fehlortungen zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wird dies durch das Verfahren nach Anspruch 1 sowie mit einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Verfahrensschritte sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.4. The object of the invention is to reduce the number of events with a higher sequence of events To enable mislocation. According to the invention, this is achieved by the method according to Claim 1 and with a device for carrying out the method according to claim 4 solved. Advantageous method steps are characterized in the subclaims.

4.1 Konzeption des ESEP-Systems Die aus der o.g. Abschätzung der maximalen Ereignisrate resultierenden Werte sind nicht mi seriell arbeitenden Systemen zu verdrbeiten; denn für ein ereiynisserte(Ies System ergeben sich für eine Sondenanordnung mit max. Abständen von 6 m, bedingt durch die Zeit der Ausarbeitung und der Ereignisdefinition, maximal zulässigen Werte von 300 Hz (Einzelheiten s. Kapitel 4.5). Unter realen Bedingungen, also bei nicht periodisch auftretenden Signalen, dürfte die maximale Geschwindigkeit nur bei etwa 100 Hz liegen.4.1 Conception of the ESEP system The from the above estimate of the maximum Event rate resulting values are not mi serially operating Systems to dissipate; because for an ereiynisserte (Ies system result for a probe arrangement with a maximum distance of 6 m, depending on the time of the elaboration and the event definition, maximum permissible values of 300 Hz (for details see section 4.5). Under real Conditions, i.e. for signals that do not occur periodically, should be the maximum Speed are only around 100 Hz.

Da weiterhin die Verarbeitung von zeitlich überlagerten Ereignissen möglich sein soll, bleibt zur Entwicklung nur die Methode eines ereignisparallen Systems übrig.Since the processing of temporally superimposed events continues should be possible, only the method of an event-parallel remains for development System left.

4.1. 1 Funktionsweise des Systems Der Ortungsteil des Prüfsystems arbeitet nach dem Echtzeitverfahren. Das bedeutet, daß alle detektierbaren, also über einer bestimmten Schwelle liegenden Signale in der Ortungslogik ohne Totzeit verarbeitet werden können. Das System schaltet nicht wie bei allen bisher realisierten und in Abschnitt 3 beschriebenen Systemen (außer CDL)für die Dauer der Laufzeit eines Signals zu benachbarten Sensoren und darüber hinaus für eine bestimmte Wartezeit ab. Die Ortung geschieht bei ESEP totzeitlos, in dem Augenblick wo ein Satz von drei Zeitdifferenzen zur Ortung vorliegt. Eine Ortung wird in dem Moment als korrekter Ort akzeptiert, indem alle 4 Ankunftszeiten mit einem vorher in einer bok-up-table gespeicherten Muster übereinstimmen. Jeder Ort entspricht einem bestimmten Muster.4.1. 1 How the system works The locating part of the test system works according to the real-time method. That means that all detectable, so Signals lying above a certain threshold in the location logic without dead time can be processed. The system does not switch as with all previously implemented and the systems described in Section 3 (except CDL) for the duration of the term of a signal to neighboring sensors and beyond for a certain waiting time away. With ESEP, the localization happens without dead time, at the moment when a sentence of there are three time differences for the location. A location is considered more correct at the moment Place accepted by all 4 arrival times with a prior in a bok-up-table stored patterns match. Each place corresponds to a certain pattern.

(Es wird im folgenden immer die Ortung in der Ebene mit 4 Sonden betrachtet, selbstverständlich sind entsprechend einfachere Systeme für die Ortung auf einer Geraden möglich). Der analoge Teil des Systems besteht aus vier Aufnehmern und vier Vorverstärkern sowie vier Hauptverstärkern pro Array. Nach der Verstärkung und Filterung durchläuft das Signal zur Ereignisdefinition einen Signalformer (entscheidend für alle Ortungssysteme). Die Triggersignale werden an winden Ankunftszeitdetektor weitergegeben. Dieser Ankunftszeitdetektor arbeitet als Zwischenspeicher mit Hilfe von Schieberegistern und wird zur Ermittlung des Quellorts nach vorher bestimmten Muster abgefragt (nähere Erläuterung siehe unten). Nach dieser Abfrage wird das Ergebnis in Form eines Datenwortes verzögert zum Zweck einer Synchronisation mit dem Signal parameter (z.B. Energie). Nach der anschließend erfolgenden Rückrechnung der Energie auf den Quellort folgt eine Abspeicherung des berechneten Wertes. Dieser Speicher kann beispielsweise zur Darstellung auf einem Bildschirm über Digital-Analogwandler ausgelesen werden.(In the following, the location in the plane with 4 probes is always considered, of course, there are correspondingly simpler systems for locating on a Straights possible). The analog part of the system consists of four transducers and four Preamplifiers as well as four main amplifiers per array. After amplification and filtering the signal passes through a signal conditioner to define the event (decisive for all positioning systems). The trigger signals will wind on arrival time detector passed on. This arrival time detector works as a buffer with the help of shift registers and is used to determine the source location according to predetermined Sample requested (see below for more detailed information). After this query, the Result in the form of a data word delayed for the purpose of synchronization with the signal parameter (e.g. energy). After the subsequent recalculation the energy at the source is followed by a storage of the calculated value. This Memory can be used, for example, for display on a screen via digital-to-analog converters can be read out.

4.1.2 Funktionsbeschreibung der Ortungslogik Die Ortungslogik ist aus der des CDL-Systems weiterentwikkelt (s. Abb. 1). Jedem Aufnehmer ist ein Schieberegister zugeordnet, in welchem die vom Signalformer gelieferten Signale der registrierten Ereignisse gespeichert und mit festem Takt weitergeschoben werden. Die maximale Speicherdauer ist gleich der Anzahl der Schieberegisterplätze, multipliziert mit der Taktzeit und entspricht der maximalen Laufzeit eines Signals zwischen den am weitesten von einander entfernten -Aufnehmern eines Feldes. Die Schieberegister sind mit Einsen und Nullen gefüllt, wobei eine Eins aussagt, daß innerhalb dieses bestimmten Zeittaktes b"e ein Ereignis begonnen hat. Eine Null sagt ous, innerhalb dieses Zeittaktes war kein Signalanfang vorhanden. Jeden möglichen Quellort innerhalb des Sondenarrays entspricht eine bestimmteegung von Schieberegisterplätzen (Muster), die sich aus der Form der Arrays und der Anzahl der Schieberegisterplätze ergibt.4.1.2 Functional description of the location logic The location logic is further developed from that of the CDL system (see Fig. 1). There is a shift register for each transducer assigned in which the signals supplied by the signal conditioner are registered Events can be saved and pushed forward at a fixed rate. The maximal Storage duration is equal to the number of shift register locations, multiplied by the cycle time and corresponds to the maximum runtime of a signal between the am farthest apart sensors in a field. The shift registers are filled with ones and zeros, with a one indicating that within this a certain time cycle when an event has started. A zero says ous, within There was no signal start for this time cycle. Every possible source location within of the probe array corresponds to a specific assignment of shift register positions (pattern), which results from the shape of the arrays and the number of shift register locations.

Diese Muster und der zugehörige Ort werden in einer look-uptable gespeichert. Die Ortungslogik fragt nun jeweils drei Schieberegisterplätze auf ihren Inhalt ab. (nicht alle Registerplatzkombinationen entsprechen einem sinnvollen Ort; an dieser Stelle erfolgen also die ersten Eliminierungen von Störsgnalen). Benutzt man das System, wie es bisher beschrieben wurde, so entspricht dieses im wesentlichen dem vorher genannten CDL-System. Die Schwäche eines solchen Systems ist die große Anzahl von Fehlortungen. Es ist möglich, daß zum Zeitpunkt des Eintreffens eines Signals in den anderen Schieberegistern mehr als ein Triggersignal enthalten ist.These patterns and the associated location are stored in a look-up table. The location logic now queries three shift register locations for their content. (Not all register space combinations correspond to a meaningful place; at this So the first eliminations take place of interference signals). If the system is used as it has been described so far, this corresponds to the essentially the aforementioned CDL system. The weakness of such a system is the large number of mislocations. It is possible that at the time of arrival of a signal in the other shift registers contain more than one trigger signal is.

Die Logik würde dann in der Regel mehr als einen Ursprungsort ermitteln. Der Einfluß solcher Fehlortungen wird zwar durch statistische Mittelung gesenkt, er trägt aber trotzdem zur Verschlechterung des Signal-Störverhältnisses bei. Es ist also wichtig, solche Fehlortungen soweit wie möglich zu verringern. Eine solche Verringerung von Fehlortungen läßt sich durch Hinzunehmen von zusätzlichen Aufnehmern erreichen.The logic would then usually determine more than one place of origin. The influence of such mislocations is reduced by statistical averaging, however, it still contributes to the deterioration of the signal-to-noise ratio. It It is therefore important to reduce such mislocations as much as possible. Such Incorrect location can be reduced by adding additional sensors reach.

Je mehr zusätzliche Aufnehmer in das System eingebracht werden, desto sicherer wird, daß die Anzeige keine Fehl ortung darstellt. Je mehr zusätzliche Aufnehmer eingebracht werden, desto komplexer wird aber auch das System. Aus diesem Grunde werden wir uns bei dem Echtzeitschallemissionsprüfsystem auf vier Aufnehmer beschränken, also drei Aufnehmer zur eigentlichen Ortung und einen Schwinger zur Kontrolle. Die Funktionsweise des Systems ist damit folgende: Die durch die ersten drei Aufnehmer gegebenen Ank/unftszeiten bestimmen eindeutig den Ort, bzw. ein Ortsfeld mit einer bestimmten Unschärfe, die durch die Taktzeit definiert ist. Von diesem Ortsfeld aus, läßt sich bei bekannten Koordinaten des vierten Schwingers der Abstand zwischen Quelle und viertem Schwinger berechnen und damit bei bekannter Schallausbreitungsgeschwindigkeit die Laufzeit und somit auch die Ankunftszeit am vierten Schwinger ebenfalls mit einer bestimmten zeitlichen Unschärfe, die allerdings größer ist, als die in den anderen Schieberegistern. Wird in dem Intervall zwischen maximaler und minimaler Laufzeit im vierten Schieberegister ein Ereignis gefunden, so wird der vorher mit Hilfe von drei AnklunFtszeiten detektierte Ort als korrekt akzeptiert, wenn nicht, wird er verworfen und somit die Anzahl der Fehlortungen eingeschränkt.The more additional transducers are introduced into the system, the more It is more certain that the display does not show any mislocation. The more additional However, the more complex the system becomes. For this Basically, we will use four sensors for the real-time noise emission test system limit, i.e. three sensors for the actual location and one transducer for Control. The functioning of the system is thus as follows: The one through the first arrival / arrival times given by three sensors clearly determine the location or a location field with a certain fuzziness, which is defined by the cycle time. Of this Position field, if the coordinates of the fourth oscillator are known, the distance Calculate between the source and the fourth transducer and therefore with a known speed of sound propagation the transit time and thus also the arrival time at the fourth transducer are also included a certain temporal fuzziness, which is, however, greater than that in the other shift registers. Used in the interval between maximum and minimum Runtime if an event is found in the fourth shift register, the previously with The location detected by three arrival times is accepted as correct, if not, it is discarded and thus the number of mislocations is limited.

Die Grenzen des Systems liegen darin begründet, daß auf Grund der Unschärfe für jeden Ort mehrere Registerplätze im vierten Schieberegister belegt sein können. Wenn also die Ereignisrate relativ hoch ist, sind sehr viele Registerplätze im vierten Schieberegister belegt. Das vierte Schieberegister kann somit nicht mehr zu einer Einschränkung der Fehlortungen beitragen, da die erlaubten Belegungen sich überdecken. Mit diesem System ist es also theoretisch möglich, Signal fol gefrequenzen bis zur Taktfrequenz zu verarbeiten.The limits of the system are based on the fact that Uncertainty for each location occupies several register positions in the fourth shift register could be. So if the event rate is relatively high, there are a lot of register locations occupied in the fourth shift register. The fourth shift register can no longer contribute to a restriction of the mislocation, since the allowed assignments cover. With this system it is theoretically possible to frequency signal fol to process up to the clock frequency.

Alle emmitierenden Quellen werden detektiert. Je höher die Folgefrequenz ist, desto größer ist jedoch die Wahrscheinlichkeit, daß zusätzlich Fehlortungen auftreten. Im Gegensatz hierzu wird ein ereignisserielles System bei zu hoher Ereignisrate keine Fehlortungen durchführen, allerdings auch keine "richtigen" Ortungen.All emitting sources are detected. The higher the repetition rate is, however, the greater the probability that additional mislocations appear. In contrast to this, an event-serial system becomes too high if the event rate is too high do not carry out any incorrect location, but also no "correct" location.

4.2 Erarbeitung der Mathematik zur Ortszuo1*dnurlg auf einer beliebigen Kuieloberfläche und in der Ebene 4. 2. 1 ttlunderFeldform Die Formen der Ortungsfelder ergeben sich als Schnitte von zwei Hyperbelbereichen (s. Abb. 2). Die Hyperbelbereiche ergeben sich durch die Taktzeit der Schieberegister. Die Breite der Hyperbelbereiche auf der Verbindungslinie zwischen zwei Aufnehmern beträgt also Taktzeit multipliziert mit der Schallgeschwindigkeit. Konstruieren wir nun die Feldform an einem konkreten Beispiel ausgehend von Schieberegistern mit 2 Plätzen. Alle drei Kanäle seien an der gleichen Stelle mit einer Eins gefüllt, d.h. an allen drei Aufnehmern kommt das Ereignis gleichzeitig an. Abb. 3 zeigt das Ergebnis des Schnittes aus zwei Zeitdifferenzintervallen.4.2 Working out the mathematics for localization only on any Kuielfläche and in level 4. 2. 1 ttlunderFeldform The shapes of the location fields result as sections of two hyperbolic areas (see Fig. 2). The hyperbolic areas result from the cycle time of the shift register. The width of the hyperbolic areas on the connecting line between two sensors is therefore the cycle time multiplied with the speed of sound. Let us now construct the field shape on a concrete one Example based on shift registers with 2 places. All three channels are on the same place is filled with a one, i.e. comes at all three transducers the event at the same time. Fig. 3 shows the result of the cut from two time difference intervals.

Es ergibt sich ein Viereck, wobei jede Seite des Vierecks der Bereich einer Hyperbel ist. Aiis drei Ankunftszeiten lassen sich jedoch nicht nur zwei Zeitdifferenzen sondern drei gewinnen. Mit Hilfe dieser dritten Zeitdifferenz läßt sich nun dieses Viereck zu einem Sechseck verkleinern.The result is a square, with each side of the square being the area is a hyperbola. Aiis three arrival times can, however win not just two time differences but three. With the help of this third time difference this square can now be reduced to a hexagon.

Die Feldform ist geringfügig abhängig von den Ankunftszeiten, sie ist jedoch unabhängig von der Länge der Schieberegister.The field shape is slightly dependent on the arrival times, they however, it is independent of the length of the shift register.

Es ergeben sich jeweils Sechsecke, die sich zu etwa 2/6 der Fläche mit jedem Nachbarsechseck überdecken (s. Abb.The result is hexagons, which are about 2/6 of the area cover with every neighboring hexagon (see Fig.

4). Ursache für die Oberlappung der Sechsecke ist die Breite (zeitliche Unschärfe) der Schieberegister. Entspräche ein Speicherplatz beispielsweise einer Mikrosekunde, so folgt als möglicher Abstand zweier Signale in benachbarten Registerplätzen ein zeitlicher Abstand von t der größer ist als Null und kleiner als 2 Mikrosekunden (s. Abb. 5). Es sind also Feldüberschneidungen möglich, da der Triggerzeitpunkt der signale und der Schiebetakt nicht korreliert sind.4). The reason for the overlapping of the hexagons is the width (temporal Blurring) of the shift register. For example, if a storage space corresponds to a Microsecond, then follows as the possible distance between two signals in neighboring register locations a time interval from t that is greater than zero and less than 2 microseconds (see Fig. 5). Field overlaps are possible because the trigger time the signals and the shift clock are not correlated.

4.2.2 Berechnung der Orte aus zwei Ankunftszeitdifferenzen Die Herleitung der Ortungsgleichungen folgt in den Grundzügen den Oberlegungen von Tobias (1) und Asty (2).4.2.2 Calculation of the locations from two arrival time differences The derivation of the locating equations follows in the main the considerations of Tobias (1) and Asty (2).

Die längste Entfernung zwischen den Sensoren SO, S1 und S2 (Abb. 6) entspricht der Lange der Schieberegister, die im übrigen alle die gleiche Länge haben. Die Taktzeit T wird definiert nach der Beziehung V . T (N-1) = L wobei N die Anzahl der Schieberegisterplätze, V die Schallgeschwindigkeit und L die Länge zwischen den Sensoren So, S1 und S2 bedeuten.The longest distance between sensors SO, S1 and S2 (Fig. 6) corresponds to the length of the shift registers, which are otherwise all the same length to have. The cycle time T is defined according to the relationship V. T (N-1) = L where N the number of shift register positions, V the speed of sound and L the length between the sensors So, S1 and S2.

Bei der Berechnung der Quel lkoordinaten aus den Aunkunftszeitedifferenzen ergeben sich in der Nähe der Eichsonden Mehrdeutigkeiten.When calculating the source coordinates from the time of arrival differences ambiguities arise in the vicinity of the calibration probes.

Von diesen Mehrdeutigkeiten muß nun mit Hilfe von Plausibilitätsüberlegungen eine Lösung eliminiert werden. Das geschieht, indem man die von den Schwingern am weitesten entfernte Lösung als falsch erklärt, da Signale von einer solchen Quelle in einem benachbarten Array geortet werden.From these ambiguities must now with the help of plausibility considerations a solution to be eliminated. This is done by placing the vibrators on the most distant solution declared wrong, given signals from such a source be located in a neighboring array.

Alle Mehrdeutigkeiten liegen in der Nähte der Aufnehmersonden. Eine Darstellung des Mehrdeutigkeitsproblems zeigt Abb. 7. In der Regel ist die auszuschließende Lösung sehr viel weiter von den Aufnehmern entfernt als die zweite.All ambiguities lie in the seams of the transducer probes. One Illustration of the ambiguity problem is shown in Fig. 7. As a rule, the one to be excluded Solution much further away from the transducers than the second.

4.2.3 Diskussion der notwendigen Längen der verschiedenen Schieberegister Geht man von einem gleichseitigen Druck aus und nimmt gleichzeitig an, daß der vierte Aufnehmer nicht weiter von mindestens zwei weiteren Aufnehmern entfernt ist, als die drei Aufnehmer in diesem Array untereinander, so ergibt sich als erforderliche Länge des vierten Schieberegisters maximal die dreifache Länge der normalen 3 anderen Schieberegister. Eine Diskussion der Extremfälle erfolgt anhand von Abb. 8.4.2.3 Discussion of the necessary lengths of the various shift registers If one assumes an equilateral pressure and at the same time assumes that the fourth Transducer is not further away from at least two other transducers than the three transducers in this array one below the other, it results as required The length of the fourth shift register is a maximum of three times the length of the normal 3 others Shift register. The extreme cases are discussed using Fig. 8.

Fall 1: Die vier Schwinger bilden eine hexagonale Anordnung, die Quelle liegt bei Schwinger 1. Der Laufweg zu Schwinger 2 und Schwinger 3 beträgt somit eine Kantenlänge. Der Weg zu Schwinger 4 ist länger als der zu Schwinger 3 und Schwinger 2 und zwar um weniger als die doppelte Entfernung zu Schwinger 2. Taktet man jetzt den Schieberegisterinhalt durch, so gelangt zuerst das Ereignis an Kanal 1 am Ausgang an. Anschließend nach genau einer normalen Schieberegisterlänge sprich Kantenlänge des Arrays, erreicht das Ereignis den Ausgang von Kanal 2 und Kanal 3. Nach etwa der doppelten Schieberegisterlänge erreicht das Signal den Ausgang von Kanal 4. Da alle Signale zur Ortung gleichzeitig in den Schieberegistern gespeichert sein müssen, benötigen wir für Kanal 4 ein Nachlaufregister enstprechend einer Kantenlänge (einfache Möglichkeit).Case 1: The four transducers form a hexagonal arrangement, the source is at transducer 1. The path to transducer 2 and transducer 3 is therefore an edge length. The way to transducer 4 is longer than that to transducer 3 and transducer 2, namely by less than twice the distance to oscillator 2. One clocks now the contents of the shift register, the event is first sent to channel 1 at the output at. Then after exactly one normal shift register length, i.e. edge length of the array, the event reaches the output of channel 2 and channel 3. After about twice the length of the shift register, the signal reaches the output of channel 4. Since all signals for location are at the same time in the shift registers need to be stored, we need a corresponding tracking register for channel 4 one edge length (easy option).

Fall 2: Es liegt wieder eine hexagonale Anordnung der Sonden vor, die Quelle liegt jetzt aber in der Mitte der Verbiridungslinie zwischen Sonde 2 und Sonde 3. Das Ereignis wird somit zuerst bei Sonde 2 und Sonde 3 detektiert und kommt anschließend, nach etwa der doppelten Laufzeit bis zu Sonde 2, an Sonde 1 und Sonde 4 gleichzeitig an. In diesem Fall ist die oben berechnete Länge der Schieberegister für alle 4 Sonden ausreichend.Case 2: There is again a hexagonal arrangement of the probes, The source is now in the middle of the connection line between probe 2 and probe 3. The event is thus first detected in probe 2 and probe 3 and then comes to probe 1 after about twice the running time up to probe 2 and probe 4 at the same time. In this case, the length calculated above is the shift register sufficient for all 4 probes.

Fall 3: Drei Sonden bilden ein gleichseitiges Dreieck, die vierte Sonde liegt außerhalb des Dreiecks oder auf der Verbindungslinie zwischen der zweiten und der dritten Sonde.Case 3: Three probes form an equilateral triangle, the fourth The probe lies outside the triangle or on the line connecting the second and the third probe.

Die Quelle sei direkt an der vierten Sonde. In diesem Fall kommt das Ereignis zuerst an Aufnehmer 4 an, erreicht anschliessend Kanal 2 und 3 und kommt als letztes bei Kanal 1 an. Das Ergebnis zeigt, daß Kanal 4 bereits vor den anderen 3 Kanälen Ereignisse aufnehmen muß, also eine gewisse Vorlaufzeit aufweisen muß. Dieses läßt sich durch Vorschalten eines Schieberegisters der Länge A erreichen. Das gleiche Resultat ergibt sich für eine hexogonale Anordnung der vier Sonden, wenn die Quelle außerhalb der durch die drei Hauptsonden gebildeten Fläche, aber am dichtesten zu Sonde 4 liegt.The source is directly on the fourth probe. In this case that comes Event first arrives at transducer 4, then reaches channels 2 and 3 and arrives last on channel 1. The result shows that channel 4 is already ahead of the others 3 channels must record events, so must have a certain lead time. This can be achieved by connecting a shift register of length A upstream. The same result is obtained for a hexagonal arrangement of the four probes, if the source is outside the area formed by the three main probes, but closest to probe 4.

4.2.4 Ermun der erlaubten Plätze im vierten Schieberegister Wie in Abb. 3 dargestellt, ergeben sich die Ortungsfelder als Sechsecke, deren Begrenzungslinien durch sechs Hyperbeln gegeben sind. Wie Abb. 4 zeigt, wird aber jedes Sechseck von sechs anderen Sechsecke so überdeckt, daß jede Ecke eines Sechsecks der Mittelpunkt eines anderen Sechsecks ist. Da die Kanten der Sechsecken nur geringfügig nach außen gewölbt sein können und man sich zweckmäßigerweise auf eine Sensoranordnung beschränkt, bei der der vierte Schwinger nicht allzu weit vom Array entfernt positioniert ist, die Abstandskreise (s. Abb. 9) also eine stärkere Krümmung aufweisen als die sechs Kanten, läßt sich die Abfrage der extremsten Punkte eines Feldes auf die Abfrage nach dem entferntesten (bzw. dichtesten) Eckpunkt reduzieren. Diese beiden Werte werden nach oben (unten) gerundet und geben dann die Grenzen der im vierten Register erlaubten Plätze an.4.2.4 Encouraging the allowed places in the fourth shift register As in As shown in Fig. 3, the locating fields result as hexagons, their boundary lines are given by six hyperbolas. As Fig. 4 shows, however, every hexagon of covers six other hexagons so that each corner of a hexagon is the center another hexagon is. Because the edges of the hexagons are only slightly can be curved outwards and one expediently on a sensor arrangement where the fourth transducer is not positioned too far from the array is, the distance circles (see Fig. 9) therefore have a greater curvature than the six edges, the query of the most extreme points of a field can be made on the query reduce to the most distant (or closest) corner point. These two values are rounded up (down) and then indicate the limits of the fourth register allowed places.

4.3.5 Rechnersimulation des ESEP-Systems Das ESEP-System wird zum Zweck von Voruntersuchungen, entsprechend der unter Punkt 3 angegebenen Funktionsbeschreibung auf dem Rechner simuliert.4.3.5 Computer simulation of the ESEP system The ESEP system becomes the Purpose of preliminary examinations, according to the functional description given under point 3 simulated on the computer.

Sowohl das CDL-System wie auch das ereignisserielle System lassen sich auf ähnliche Art und Weise wie das ESEP-Programm auf dem Rechner programmieren. Das CDL-System läßt sich direkt aus dem ESEP-System ableiten, und zwar einfach dadurch, daß man die Oberprüfung auf Koinzidenz mit Hilfe des vierten Kanals nicht durchführt. Es erfolgt dann nur eine einfache Ortung mit Hilfe von drei Aufnehmern. Zur Simulation des konventionellen ereignisseriellen Systems (nennen wir es ab hier KSEP-System), erfolgt die Sicherung, daß die vorliegenden detektierten Ereignisse auch wirklich zu einer Quelle gehören dadurch, daß man nur solche Ereignisse akzeptiert, vor deren Detektion eine gewisse "Sendepause" geherrscht hat. Es muß also eine Wartezeit eingeführt werden.Both the CDL system and the event-based system leave program in a similar way to the ESEP program on the computer. The CDL system can be derived directly from the ESEP system, simply by: that the check for coincidence is not carried out with the help of the fourth channel. There is then only a simple location with the help of three sensors. To the simulation the conventional event-series system (let's call it KSEP system from here on), it is ensured that the present detected events really are belong to a source by accepting only those events before them Detection has ruled a certain "transmission pause". So a waiting period must be introduced will.

5. Vergleich der drei Ortungssysteme ESEP, CDL und KSEP 5.1 Vergleich der Systeme mit Hilfe von rechnersimulierten Um einen ersten Vergleich der drei Systeme zu ermöglichen, wurde ein Programm geschrieben, das es ermöglicht, periodische Schallemissionssignale (ohne Reflektion und Schallausbreitungsphänomene) zu simulieren. Das Programm erzeugt an einem beliebigen wählbaren Ort Nadelimpulse, so daß von einem solchen Signal stets nur ein Schieberegisterplatz pro Kanal belegt wird. Alle drei Systeme reagieren auf unterschiedliche Ankunftszeiten, also unterschiedliche Ortslagen, verschieden. Es wurden für die Untersuchungen also drei, die ganze Vielfalt der möglichen Ortslagen möglichst gut überdeckenden Ortskoordinaten als Quellkoordinaten gewählt.5. Comparison of the three positioning systems ESEP, CDL and KSEP 5.1 Comparison of the systems with the help of computer-simulated To make a first comparison To enable the three systems, a program was written that makes it possible to periodic sound emission signals (without reflection and sound propagation phenomena) to simulate. The program generates needle pulses at any selectable location, so that only one shift register position per channel is occupied by such a signal will. All three systems react to different arrival times, i.e. different ones Locations, different. So there were three for the investigations, the whole variety the possible location coordinates as well as possible overlapping location coordinates as source coordinates chosen.

Bei jeweils festen Quellkoordinaten, wurde der zeitliche Abstand der Signale, d.h. die Signalfolgefrequenz variiert und die jeweilige Reaktion der drei Systeme aufgezeichnet.With fixed source coordinates in each case, the time interval of the Signals, i.e. the signal repetition frequency varies and the respective reaction of the three Systems recorded.

Die Ergebnisse sind in Abb. 10,11 und 12 dargestellt. Abb.The results are shown in Figs. 10, 11 and 12. Fig.

10 zeigt den günstigsten Fall für das ereignisserielle System. Da die Ergebnisse sich alle auf ein gleichseitiges Dreieck mit Mittelsonde beziehen, ist dieses Ergebnis in dem Fall zu erreichen, wo das Ereignis genau in der Mitte des Arrays, also bei der Mittelsonde entsteht. Man kann für diesen Grenzfall mit dem ereignisseriellen System bei einem Array mit 5 m Kantenlänge eine max. Frequenz von etwa 540 Hz erreichen. Dieses Ergebnis ist allerdings ein rein hypothetisches Ergebnis, da erstens die Totzeit in diesem Fall so niedrig wie möglich, so niedrig wie in der Realität nie wählbar eingestellt wurde, da zweitens die Datenverarbeitungszeiten vernachlässigt wurden und da drittens perioische Signale verwendet wurden, so daß keine Störungen das Ergebnis beeinflussen konnten. Bis etwa 540 Hz also, arbeitet das KSEP-System korrekt, anschließend ist es nicht mehr in der Lage Ortungen durchzuführen.10 shows the best case for the event-based system. There the results all relate to an equilateral triangle with a central probe, is to achieve this result in the case where the event is exactly in the middle of the array, i.e. the central probe. You can use for this borderline case the event-serial system with an array with an edge length of 5 m a maximum frequency of about 540 Hz. However, this result is purely hypothetical The result, firstly, because the dead time in this case is as low as possible, as low as possible as in reality it was never set to be selectable, because, secondly, the data processing times have been neglected and, thirdly, since periodic signals have been used, so that no disturbances could influence the result. So it works up to about 540 Hz the KSEP system is correct, then it is no longer able to carry out localizations.

Sowohl das CDL-System wie auch das ESEP-System führen bis zu den höchstmöglichen Frequenzen, alle Ortungen durch.Both the CDL system and the ESEP system lead up to the highest possible Frequencies, all locations through.

Der wahre Ort wird also jedes mal korrekt angezeigt. Allerdings ergeben sich für höhere Frequenzen sowohl für das CDL-System wie auch für das ESEP-System Anzeigen an Stellen, an denen keine Quellen vorhanden sind. Für einen Ort tn der Mitte des Arrays arbeitet das KSEP-System wie gesagt bis 540 Hz, sowohl CDL- wie ESEP-System bringen alle Ortungen korrekt, außerdem keine Fehlortungen bis 600 Hz. Es zeigt sich also eine geringfügige Verbesserung. Anschliessend werden von den beiden ereignisparallelen Systemen zwar alle wahren Orte korrekt angezeigt, es ergeben sich jedoch zusätzlich Fehlortungen. Setzt man eine willkürliche Grenze so, daß mindestens 20 X der angezeigten Orte korrekt sein müssen, so kann man sagen, das CDL-System arbeitet korrekt bis etwa 750 Hz, das ESEP-System dagegen bis 1200 Hz, für einen vorgegebenen Ort in der Mitte des Arrays.The real place is displayed correctly every time. However, surrendered for higher frequencies for both the CDL system and the ESEP system Ads in places where no sources are available. For As already mentioned, the KSEP system works up to 540 Hz at a location in the middle of the array, Both CDL and ESEP systems bring all locations correctly, and no mislocations up to 600 Hz. So there is a slight improvement. Then be Although all true locations are correctly displayed by the two event-parallel systems, however, there are additional mislocations. Set an arbitrary limit so that at least 20 X of the displayed locations must be correct, so one can say the CDL system works correctly up to around 750 Hz, whereas the ESEP system works up to 1200 Hz, for a given location in the center of the array.

Abb. 11 zeigt den anderen Extremfall, die Quelle liegt jetzt sehr dicht bei einem der Aufnehmer. Die Berechnungen gelten wieder für das gleichseitige Array von einer Kantenlänge mit 5 m. Das konventionelle System ist in diesem Fall in der Lage bis etwa 290 Hz zu orten, anschließend bringt es keine Ortungen mehr. Das CDL-System bringt alle Ortungen fehlerfrei bis etwa 380 Hz, das ESEP-System bis 600 Hz.Fig. 11 shows the other extreme case, the source is now very much close to one of the sensors. The calculations apply again to the equilateral Array with an edge length of 5 m. The conventional system in this case is able to locate up to about 290 Hz, then it does not bring any more locations. The CDL system brings all localizations without errors up to about 380 Hz, the ESEP system up to 600 Hz.

Gibt man wieder die Frequenzen bei 20 % richtiger Ortungen an, so ergibt sich für das CDL-System eine max. Frequenz von 820 Hz, für das ESEP-System von 1240 Hz.If the frequencies are given again at 20% correct locations, so This results in a maximum frequency of 820 Hz for the CDL system and for the ESEP system of 1240 Hz.

Abb. 15 steht repräsentativ für den Durchschnitt der Orte.Fig. 15 is representative of the average of the locations.

Hier sind also solche Ortslagen erfaßt, die zwischen Mittelpunkt und Ecksensor liegen. Das ereignisserielle System arbeitet in diesem Falle bis zu etwa 340 Hz, anschließend bringt es keine Ortungen mehr. Das CDL-System arbeitet einwandfrei ohne Fehlortungen bis etwa 380 Hz, das ESEP-System dagegen bis 810 Hz. Gibt man wieder die Frequenzen bei 20 X korrekten Ortungen an, so ergibt sich für das CDL-System eine Grenzfrequenz von 800 Hz für das ESEP-System eine Grenzfrequenz von ca. 1050 Hz.So here those locations are recorded that are between the center and Corner sensor lie. The event-based system works up to about 340 Hz, then it does not bring any more localizations. The CDL system works perfectly without mislocation up to about 380 Hz, the ESEP system on the other hand up to 810 Hz returns the frequencies at 20 X correct locations, this results for the CDL system a cut-off frequency of 800 Hz for the ESEP system a cut-off frequency of approx. 1050 Hz.

Aus diesen periodischen Daten zeigt sich also eine eindeutige Verbesserung der Ortungsöyliceit gegenüber dem konventionellen ereignisseriellen System. Bis hin zu den höchsten Frequenzen werden mit ereignisparallelen Systemen sämtliche em itierenden Quellen erfaßt. Zusätzlich angezeigte, nicht existierende Quellen treten stets erst über der Frequenzgrenze des ereignisseriellen Systems auf. Um eine Vergleichszahl zu nennen, die sich natürlich nur auf eine mittlere Abschätzung beziehen kann, kann man sagen, das CDL-System ist in Punkto korrekter Ortungen minimal besser als das konventionelle ereignisserielle System. Für das ESEP-System dagegen ergibt sich im Mittel, d.h. gemittelt über alle möglichen Orte, in etwa eine doppelte erlubte Frequenz. Bezieht man nun noch in die Betrachtung ein, daß die ereignisparallelen Systeme bis zu höchsten Frequenzen alle wahren Qeullen korrekt erfassen und akzeptiert man die Ortung noch in dem Moment wo noch 20 % korrekte Ortungen angezeigt werden, so ergibt sich für das CDL-System in etwa eine Frequenzverdopplung, gegenüber dem ereignisseriellen System und für das ESEP-System in etwa eine Frequenzverdreifachung. In jedem Fall lassen sich aber mit ESEP bei einer akzeptablen Zahl von Fehlortungen Frequenzen von über 1000 Hz erreichen. Das System erfüllt also die in Punkt 2 genannten erforderlichen Spezifikationen eines neu zu erstellenden Systems.This periodic data shows a clear one improvement the locating efficiency compared to the conventional event-series system. To With event-parallel systems, all of them become towards the highest frequencies emitting sources recorded. Additionally displayed, nonexistent sources always only occur above the frequency limit of the event-series system. Around to name a comparative figure, which of course only refers to a mean estimate one can say that the CDL system is minimal in terms of correct positioning better than the conventional event-serial system. For the ESEP system, however results in the mean, i.e. averaged over all possible locations, roughly double permitted frequency. If one now includes in the consideration that the event-parallel Systems up to the highest frequencies correctly capture and accept all true sources you can find the location at the moment when 20% correct locations are displayed, the frequency for the CDL system is roughly doubled compared to the event-series system and for the ESEP system roughly tripling the frequency. In any case, ESEP can be used to detect an acceptable number of mislocations Reach frequencies of over 1000 Hz. The system therefore fulfills those mentioned in point 2 required specifications of a new system to be created.

KSEP CDL ESEP Arraymitte 540 750 1200 Umgebung der Ecksonden 290 820 1240 Bereich zwischen Sonden 340 800 1050 Tabelle 1: verarbeitete Freqenz (Hz) in einem 6m - Array bei einer Systemgüte von 20 Z Für die in der Realität auftretenden Signale, also einschließlicli Schallausbreitung, statistischem Charakter und zusätzlichen Störsignalen, also unregelmäßigen Ereignissabständen wird sich das Ergebnis für die ereignisparallelen Systeme noch verbessern, da die Fehlortungen immer an unterschiedlichen Stellen auftreten und sich somit herausmitteln lassen. Die Anzeigen der wahren Quellen werden sich aufaddieren und somit deutlicher hervortreten. Im Gegensatz dazu, wird sich das Ergebnis für das konventionelle ereignisserielle System verschlechtern, da die erforderliche Totzeit auf Grunddes Einflusses von Störsignalen verlängert werden muß. KSEP CDL ESEP array center 540 750 1200 Surrounding the corner probes 290 820 1240 range between probes 340 800 1050 Table 1: processed frequency (Hz) in a 6m array with a system quality of 20 Z For those that occur in reality Signals, including sound propagation, statistical character and additional Interference signals, So irregular event intervals will be the result for the parallel events Systems can still be improved, as the mislocations are always in different places occur and can thus be averaged out. The ads will be the true sources add up and thus stand out more clearly. In contrast, will worsen the result for the conventional event-series system, since the required dead time due to the influence of interfering signals got to.

Claims (4)

Patentansprüche 0 Verfahren zur Schallemlssionsprüfung an Werkstoffen, wobei die Schallemissionssignale und oder die Ankunftszeiten bei den Wandlern mit mehreren Aufnehmern ohne Tatzeit gemessen werden und in einem Rechner den Signalen ein Schallemissionsquellort zugeordnet wird, d a d u r c h gekennzeichnet, daß a) mindestens vier Aufnehmer vorgesehen sind, b) bei bekannten Koordinaten des vierten Aufnehmers der Abstand zwischen dem von den ersten drei Aufnehmern errechneten Quellort und dem vierten Aufnehmer rechnerisch ermittelt wird, c) dieser rechnerisch ermittelte mit dem von dem vier-Aufnehmer gemessenen Wert verglichen wird. Claims 0 method for acoustic emission testing on materials, with the acoustic emission signals and / or the arrival times at the transducers several transducers can be measured without a crime time and the signals in a computer a sound emission source location is assigned, d a d u r c h indicates that a) at least four sensors are provided, b) with known coordinates of the fourth Transducer is the distance between the source location calculated by the first three transducers and the fourth transducer is determined by calculation, c) this is determined by calculation is compared with the value measured by the four-transducer. 2. Verfahren nach Anspruch 1 d a d u r c h gekennzeichnet, daß zusätzlich die Signalparameter, wie z.B. Signallänge, Energie, Maximalamplitude, Anstiegszeit, von den Aufnehmern gemessen werden. 2. The method according to claim 1 d a d u r c h characterized in that in addition the signal parameters, such as signal length, energy, maximum amplitude, rise time, measured by the transducers. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2 d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Energie des gemessenen Signals auf den Quellort zurückberechnet wird.3. The method according to claim 1 and claim 2 d a d u r c h characterized, that the energy of the measured signal is calculated back to the source location. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 - 3, d a d u r c h gekennzeichnet, daß vier Aufnehmer und zugehörige Verstärker und Umformer vorgesehen sind, sowie drei gleich lange Schieberegister für die ersten drei Aufnehmer und für den vierten Aufnehmer ein Schieberegister mit der dreifachen Länge zur Zwischenspeicherung der gemessenen Signale vorgesehen sind und ein Rechner zur Weiterverarbeitung.4. Device for carrying out the method according to claim 1 - 3, d a d u r c h that four transducers and associated amplifiers and converters are provided, as well as three shift registers of equal length for the first three transducers and for the fourth pick-up a shift register with three times the length for intermediate storage the measured signals are provided and a computer for further processing.
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