DE2944820C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Senden und Empfangen von elektromagnetisch erzeugten und empfangenen Ultraschall- Bursts beim zerstörungsfreien Prüfen von elektrisch leiten­ dem Material gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE 26 43 601 C3 bekannt. Dieses Patentschrift befaßt sich mit der zerstörungsfreien Prüfung von magnetischen Materialien mittels elektromagnetisch erzeugter Ultraschall-Oberflächen­ wellen. Wegen der hohen benötigten Feldstärken des Magnet­ feldes treten hierbei Probleme mit der Anziehung des Werk­ stückes an dem Magneten auf und es ergibt sich nach Ab­ schluß der Messung ein störender hoher Restmagnetismus im Werkstück, der durch besondere Demagnetisierungsmaßnahmen beseitigt werden muß. Zur Abschwächung dieser Erscheinungen wird daher in dieser Patentschrift vorgeschlagen, das Ma­ gnetfeld in Form zeitlich kurzer Impulse anzulegen und dann Ultraschallimpulse während des Maximums der Magnetisierung zuzuführen.

Ganz andere Probleme treten beim Prüfen von nichtmagnetischen Materialien mit einem derartigen Verfahren auf. Es zeigt sich nämlich, daß hierbei zur Erzeugung genügend starker Ultra­ schallschwingungen im Werkstück außerordentlich hohe Mag­ netfelder im Vergleich zu den Verhältnissen bei ferromagne­ tischem Material notwendig sind und daß dennoch in der Em­ pfangsspule nur recht schwache Signale mit einem schlechten Signal/Störverhältnis erzielbar sind, die sich kaum brauch­ bar auswerten lassen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem auch bei nichtmagnetischen, elektrisch leitenden Materialien ein gutes Signal/Störverhältnis erzielbar ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im An­ spruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Bei dieser erfindungsgemäßen Verfahrensführung ist also vorgesehen, daß der Sendespule Ultraschallfrequenz-Bursts mit wohl definierter Zeitdauer zugeführt werden, die wegen ihrer Ausgestaltung in der Empfangsspule von den Störsig­ nalen unterschieden und damit erkannt werden können. Das bedeutet, daß sich effektiv ein gutes Signal/Störverhältnis bereits in der Empfangsspule einstellt. Als weitere Ver­ fahrensmaßnahme ist vorgesehen, daß das Magnetfeld gepulst ist, so daß sich gegenüber einem Dauermagnetfeld wesentlich höhere Magnetstärken bei gleicher Verlustwärme erzielen las­ sen. Schließlich ist vorgesehen, daß die Dauer der einzel­ nen Ultraschallfrequenz-Bursts derart gewählt ist, daß sie vollständig beendet ist, bevor ein dem jeweiligen Ultra­ schallfrequenz-Burst entsprechendes Signal in der Empfangs­ spule empfangen wird. Durch diese Maßnahme wird eine gute Unterscheidbarkeit des empfangenen Nutzsignals von den Störsignalen erreicht, die gerade bei nichtmagnetischen Materialien mit niedrigen Signalstärken besonders wesent­ lich ist.

Schließlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die in der Empfangsspule empfangenen Signale in einem Integra­ tor derart gespeichert werden, daß die Reihe der empfan­ genen, den Ultraschallfrequenz-Bursts entsprechenden Sig­ nale aufsummiert wird, und daß danach das in dem Inte­ grator aufsummierte Signal verwertet wird. Auf diese Weise läßt sich die effektiv empfangene Signalstärke erheblich erhöhen, so daß sich eine weitere Verbesserung des Signal/ Störverhältnisses ergibt.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens ist im Unteranspruch 5 angegeben.

Weitere bevorzugte Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens;

Fig. 2 einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels eines Impulsgenerators für einen Elektromagneten;

Fig. 3 einen Schaltplan für ein Ausführungsbeispiel ei­ nes Impulsgenerators für die Sendespule und

Fig. 4 die Kurve der magnetischen Feldstärke des Magneten und einer Reihe von Ultraschallfrequenz-Bursts der Zeit.

Gemäß der Fig. 1 ist ein erster Elektromagnet 1 zur Ver­ wendung bei der Übertragung und ein zweiter Elektromagnet 2 zur Verwendung beim Empfang vorgesehen. Beide Elektro­ magnete haben zugehörige Wicklungen 3 bzw. 4.

Die Magnetkerne der Elektromagnete 1, 2 bestehen aus ferro­ magnetischem Material und sind so ausgebildet, daß Wirbel­ ströme darin verhindert werden. Die Magnetkerne sind vor­ zugsweise geschichtet, es können aber auch Kerne verwendet werden, die aus Pulver oder Fäden aus ferromagnetischem Ma­ terial bestehen.

Die Wicklungen 3 und 4 der Elektromagnete 1 und 2 sind mit einem ersten Impulsgenerator 5 verbunden, der kurze Impulse von sehr großer Stärke erzeugt. Die Impulslänge beträgt 0,5 bis 100 ms.

Ein Ausführungsbeispiel des Impulsgenerators 5 ist in der Fig. 2 dargestellt. Der Impulsgenerator 5 ist mit einer programmierten Kippschaltung 6 bekannter geeigneter Art verbunden und wird durch diese gesteuert. Die Kippschal­ tung 6 steuert auch einen zweiten Impulsgenerator 7, der in der Fig. 3 dargestellt ist, und der Bursts mit Ultra­ schallfrequenz an eine Sendespule 8 liefert. Die Spule 8 ist in bezug auf den ersten Elektromagneten 1 so angeord­ net, daß sie sich innerhalb seines magnetischen Feldes befindet.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Sendespule 8 als end­ lose Bahn, beispielsweise von oben gesehen in der Form eines Ovals mit geraden Längsseiten ausgebildet, dessen gerade Längsseiten unterhalb der Pole des Magnetkerns 1 angeordnet sind.

Der in der Fig. 2 dargestellte erste Impulsgenerator 5 enthält einen Transformator 9, einen Diodengleichrichter 10, einen Kondensator 11 mit großer Kapazität, beispielsweise 10 mF und einen Thyristor 12. Es sind ferner zwei Relais 13, 14 vorgesehen, von denen Leiter 15, 16 zusammen mit einem hinter dem Gleichrichter 10 angeschlossenen Leiter 17 zu einem in Form eines Blockes dargestellten Bezugs­ kreis 18 verlaufen. Der Bezugskreis 18 wertet die Impuls­ länge und die Aufladung des Kondensators 11 aus. Er be­ steht aus einer geeigneten bekannten Schaltung.

Die Steuerleitung 19 des Thyristors 12 ist mit der Kipp­ schaltung 6 über einen Transformator 20 verbunden. Es sind ferner Widerstände 21, 22, 23, 24, 25 sowie Sicherungen 26, 27, 28, 29 verschiedener Stärke vorgesehen. Der Aus­ gang 30 ist direkt mit den Wicklungen 3 und 4 der Elektro­ magnete 1 und 2 verbunden, während der Eingang 31 mit ei­ ner Spannungsquelle verbunden ist, vorzugsweise mit der Netzspannung.

Die Wicklungen 3 und 4 der Elektromagnete 1 und 2 sind parallel zueinander an den ersten Impulsgenerator 5 an­ geschlossen. Sie können statt dessen aber auch in Reihe geschaltet sein.

Die Funktion der in der Fig. 2 dargestellten Schaltung wird nachstehend beschrieben. Bei der Aufladung des Kon­ densators 11 mit Gleichspannung aus dem Gleichrichter 10 wird der Thyristor 12 gesperrt. Nach dem Aufladen wird ein Steuerimpuls von der Kippschaltung 6 über die Leitung 19 zu dem Thyristor 12 geschickt. Der Kondensator 11 wird dabei durch die Wicklungen 3, 4 der Elektromagnete 1, 2 entladen. Danach wird der Kondensator 11 wieder aufgeladen, worauf eine neue Entladung erfolgt, usw.

Der zweite in der Fig. 3 dargestellte Impulsgenerator 7 weist einen Kondensator 32 und eine Induktivität 33 auf, durch die der Kondensator 32 entladen wird, nachdem ein Thyristor 34 dadurch leitend geworden ist, daß ein Steuerimpuls über einen ersten Triggereingang 36 an seine Steuerleitung 35 angelegt wurde. Die Induktivität 33 ist die Sendespule 8.

Ein Thyristor 37, Widerstände 38, 39 und 40, ein Konden­ sator 41 und eine Induktivität 42 bilden eine Schaltung, die bewirkt, daß im leitenden Zustand des Thyristors 37 der Kondensator 32 schnell entladen wird und daß der da­ durch in der Spule erzeugte Impuls schnell abklingt.

Der Kondensator 32 wird über eine Induktivität 44 auf­ geladen. Die Aufladung beginnt dadurch, daß ein Thyristor 45 in den leitenden Zustand gebracht wird, wenn ein Steuer­ impuls über einen zweiten Triggereingang 47 an seine Steuer­ leitung 46 angelegt wird, wobei der Eingang 47 bzw. die Leitung 46 einen Transformator 48 und eine Diode 49 auf­ weist. Der Aufladekreis enthält ferner Kondensatoren 50, 51, Widerstände 52, 53 und eine Diode 54. Für die Schal­ tung ist ferner ein Spannungsgeber 55 vorgesehen.

Die Funktion des zweiten Impulsgenerators 7 wird nach­ stehend beschrieben: Durch Anlegen eines Steuerimpulses an den zweiten Triggereingang 47 wird der Kondensator 32 über die Induktivität 44 aufgeladen. Wenn der Konden­ sator 32 aufgeladen ist und ein Steuerimpuls an den er­ sten Triggereingang 36 angelegt wird, wird der Thyristor 34 in den leitenden Zustand gebracht, wodurch der Konden­ sator 32 über die Spule 33 entladen wird, worauf die In­ duktivität 33 den Kondensator 32 wieder auflädt, aber mit umgekehrter Polarität. Danach wird der Kondensator 32 durch die Diode 43 wieder auf seine ursprüngliche Polarität aufgeladen, wonach weitere Aufladungen verhindert werden, wenn der Thyristor 34 wieder seinen Sperrzustand eingenommen hat. Durch die Sendespule 8 ist auf diese Weise eine voll­ ständige Periode von Strom mit Ultraschallfrequenz geflossen.

Zum Schutz gegen ein zwangsweises Durchzünden des Thyristors 34 ist eine weitere Schaltung mit dem Thyristor 37, dem Kondensator 41, den Widerständen 38, 39, 40 und der Spule 42 vorgesehen, deren Aufgabe es ist, den Kondensator 32 schnell zu entladen, und zwar unmittelbar bevor dieser seine maximale Ladung mit ursprünglicher Polarität wieder erhält, wie vorstehend beschrieben. Auf diese Weise endet der Stromimpuls in der Spule 8 plötzlich, und zwar auch dann, wenn der Thyristor 34 eine Tendenz zum Durchzünden haben sollte.

Der Impulsgenerator 7 erzeugt auf diese Weise einen kurzen Burst mit gut begrenzter Länge, vorzugsweise eine vollstän­ dige sinusförmige Periode, nach der dieser Burst vollständig gelöscht wird, wie sich aus dem Vorstehenden ergibt. Der zweite Impulsgenerator kann natürlich abgewandelt werden, um Burst zu liefern, die aus einer Vielzahl vollständiger Perioden bestehen.

Die Burstlänge kann innerhalb weiter Grenzen geändert werden, wie auch die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bursts. Die Burstlänge eines aus einer vollständigen Periode be­ stehenden Bursts beträgt vorzugsweise 5 µs und die Zeit zwi­ schen zwei aufeinanderfolgenden Bursts vorzugsweise 0,5 ms. Die Aufladezeit ist gleich π , wobei L die Induktivität bei 44 und C die Kapazität bei 32 ist. Die Aufladezeit be­ trägt vorzugsweise 200 µs.

Die Ultraschallfrequenz liegt unterhalb von 2 MHz, vor­ zugsweise bei 50 kHz bis 500 kHz.

Unterhalb des zweiten Elektromagneten 2 ist eine Empfangs­ spule 56 in gleicher Weise und vorzugsweise mit der glei­ chen Ausbildung wie die Sendespule 8 angeordnet.

Stromimpulse in der Sendespule 8 induzieren einen ähnlichen sich ändernden Strom in der Oberflächenschicht des Prüf­ materials 57. Wenn ein magnetisches Feld B in einem Leiter herrscht und gleichzeitig ein Strom 1 den Leiter durch­ fließt (d. h. in dem Prüfmaterial), dann wird eine Kraft F, die sogenannte Lorentzkraft, an dem Leiter angreifen, die durch die Formel F = 1 × B gegeben ist, wobei 1 die Dimen­ sion A/m² und B die Dimension Tesla hat.

Im vorliegenden Fall schwingt die Kraft F mit Ultraschall­ frequenz, wodurch also Ultraschall in dem Testmaterial erzeugt wird. Wenn der Ultraschall, nachdem er reflektiert ist, an dem Empfänger 2, 4, 56 ankommt, erzeugen die Ultra­ schallwellen entsprechend dem Faraday′schen Induktionsge­ setz eine entsprechende elektromotorische Kraft, die ein sich änderndes Signal in der Empfangsspule 56 ergibt.

Dieses empfangene Signal durchläuft einen Hochpaßfilter 53, um Komponenten mit niedriger Frequenz auszufiltern. Das Signal wird danach in einem Verstärker 58 verstärkt und das verstärkte Signal wird in einer Einheit 59 verarbeitet und/oder dargestellt, beispielsweise in einer Datenverar­ beitungsanlage verarbeitet und/oder auf einem Oszilloskop oder ähnlichem angezeigt.

Zwischen dem Verstärker 58 und der Einheit 59 ist ein Inte­ grator 60, ein sogenannter Tor-Integrator bekannter Art, vorgesehen, um ein empfangenes Signal digital zu speichern, in dem die empfangene Periode in eine Anzahl adressier­ barer Zeitintervalle aufgeteilt und dadurch die in jedem Zeitintervall auftretende Signalamplitude digital gespei­ chert wird. Der Integrator 60 ist ferner in der Lage, zu jedem empfangenen Signal weitere empfangene Signale zu addieren. Die nach einer Anzahl von empfangenen Signalen aufsummierten Werte können danach von dem Integrator 60 abgelesen werden.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf eine Anordnung mit zwei Elektromagneten 1 und 2. Für bestimmte Anwendungs­ fälle kann jedoch auch nur ein einziger Elektromagnet ver­ wendet werden, in dessem Magnetfeld sowohl die Sendespule als auch die Empfangsspule angeordnet sind.

Bei der herkömmlichen Ultraschalltechnik, die mit elektro­ magnetisch erzeugtem Ultraschall arbeitet, sind die aus­ gesandten Ultraschallfrequenz-Bursts von unbestimmter Lange, und zwar aufgrund der Bildung eines "Impulsschwanzes" am Ende des eigentlichen Bursts (Nachimpuls). Die Länge des Nachimpulses ist im allgemeinen derart, daß er den Em­ pfänger während der Zeitspanne beeinflußt, während der der Empfänger zur Aufnahme von Reflexsignalen des eigent­ lichen Bursts bestimmt ist. Dies führt zu einem hohen Rausch- und/oder Störpegel. Bei der Prüfung nichtmagneti­ scher Materialien ergibt also die herkömmliche Technik einen so hohen Störpegel, daß das eigentliche Signal kaum mehr erkannt werden kann.

In vielen Fällen ist es jedoch nicht ausreichend, nur einen Burst mit gut begrenzter Länge auszusenden, weil Störungen verschiedener Art es schwierig machen, das Ultraschall-Echo-Signal mit hoher Sicherheit aufzufinden. Ein Beispiel für eine solche Prüfung ist das Prüfen von Stahl oberhalb der Curie-Temperatur, d. h. in einem Temperaturbereich, in dem der Stahl nicht magnetisch ist. Außerdem sind gekühlte Elektromagnete mit zugehörigen Kühl­ anordnungen verhältnismäßig teuer. Gemäß der Erfindung wird daher ein gepulstes Magnetfeld erzeugt, dessen Impulsdauer kurz ist im Vergleich zu dem Abstand zwischen zwei magne­ tischen Feldimpulsen.

Aufgrund der Tatsache, daß das gepulste Magnetfeld eine kurze Dauer hat, beispielsweise 30 ms bei einer Impulsfolge­ frequenz von 5 Hz, können sehr starke magnetische Felder ausgebildet werden, ohne daß dabei eine nennenswerte Er­ hitzung der Elektromagneten auftritt.

Die Elektromagnete 1, 2 sind bei der Erfindung luftgekühlt. Man läßt Preßluft von einer geeigneten Preßlufteinheit (nicht dargestellt) um den Magnetkern herumströmen.

Gemäß der Erfindung wird eine Vielzahl von Ultraschall­ frequenz-Bursts ausgesendet und empfangen, während das magnetische Feld durch die Elektromagnete 1, 2 erzeugt wird.

Die programmierte Kippschaltung 6 liefert ein Signal an die Steuerleitung 19 des Thyristors 12 des ersten Impuls­ generators 5, wodurch der Kondensator 11 entladen wird.

Wenn die magnetischen Felder der Elektromagnete 1, 2 etwa die Hälfte ihrer Maximalamplitude erreicht haben, wird der Kondensator 32 dadurch entladen, daß die pro­ grammierte Kippschaltung 6 einen Steuerimpuls an den ersten Triggereingang 36 des zweiten Impulsgenerators 7 liefert. Dadurch wird ein sinusförmiges Signal durch die Sendespule 8 ausgesendet, welches in eine ent­ sprechende Ultraschallwelle in dem Testmaterial 57 ver­ wandelt wird; die Ultraschallwelle wird reflektiert und in der Empfangsspule wieder empfangen. Das der reflek­ tierten Ultraschallwelle entsprechende Signal in der Empfangsspule 56 wird verstärkt und in dem Integrator 60 gespeichert. Nach einer gewissen Zeit, die ausreicht, daß die Ultraschallwelle abgeklungen ist, wobei während dieser Zeit der Kondensator 32 des zweiten Impulsgenerators 7 wieder aufgeladen worden ist, wird durch die Sendespule 8 ein neues Signal gleicher Sinusform ausgesendet. Die sich ergebende Ultraschallwelle wird reflektiert, empfangen und in der gleichen Weise in dem Integrator 60 gespeichert, wo sie, wie erläutert, zu dem zuerst empfangenen Signal addiert wird. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis das mag­ netische Feld der Elektromagnete 1, 2 auf die Hälfte seiner maximalen Stärke abgenommen hat.

Für das Aufladen des Kondensators 32 liefert die Kipp­ schaltung 6 einen Steuerimpuls an den zweiten Triggerein­ gang 47 des zweiten Impulsgenerators 7.

Die Kippschaltung 6 gibt weitere Signale an den Inte­ grator 60 ab, und zwar sowohl am Beginn des Aufbaus der Magnetfelder der Elektromagnete als auch beim Senden jedes Ultraschallfrequenz-Bursts. Der Integrator 60 er­ hält ferner ein Signal von der Kippschaltung 6 mit der Weisung, daß der Integrator die gespeicherte Information der Einheit 59 zuführen soll.

Die Anzahl der während eines Feldimpulses der Elektro­ magnete 1, 2 ausgesendeten Ultraschallfrequenz-Bursts kann natürlich sehr wesentlich variieren. Ein Beispiel ist in der Fig. 4 dargestellt, die zwei Diagramme mit der gleichen Zeitachse enthält. Das obere Diagramm zeigt den Strom i durch die Elektromagnete 1, 2 und das untere Diagramm zeigt die Zeitpunkte, zu denen Signale mit Ul­ traschallfrequenz durch die Sendespule 8 ausgesendet wer­ den. Bei dem Beispiel gemäß der Fig. 4 ist die Länge des magnetischen Feldimpulses t₁ gleich 30 ms, die Zeit t_2′ während der das magnetische Feld eine Stärke von mehr als 50% seiner maximalen Stärke hat, gleich 15 ms. Je­ der Burst 61 hat eine Dauer t₃ von 5 µs. In dem Ausfüh­ rungsbeispiel ist die Zeitspanne zwischen zwei Bursts 61 jeweils etwa 2 ms.

Die Zeit t₁ kann beispielsweise 0,5 ms t₁ 100 ms sein, die Zeit t₂ kann 0,25 ms t₂ 50 ms sein und die Zeit t₃ kann 0,5 µs t₃ 100 µs sein.

t₃ ist immer wesentlich kürzer als t₂.

Nach einer Serie von Bursts 61, im vorliegenden Beispiel acht Bursts, enthält der Integrator 60 die Summe der Ampli­ tude für alle in Zeitschritte aufgeteilte Impulse. Dieser Inhalt des Speichers wird durch die Einheit 59 angezeigt oder weiterverarbeitet. Das auf diese Weise dargestellte Signal entspricht einer Serie von Ultraschallwellen-Re­ flexionen gleichen oder ähnlichen Aussehens, die aber schwächer sind als das gespeicherte Signal. Hieraus folgt somit, daß eine bei einem Burst 61 auftretende Störung einen entsprechend kleineren Anteil an dem Gesamtsignal ergibt. Dieser Anteil ist um so kleiner, je mehr Bursts in einer Serie ausgesendet werden.

Durch das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung wird somit eine höhere Signalstärke in bezug auf den Störpegel und andere Störungen erreicht. Dies hat zur Folge, daß eine reflektierte Ultraschallwelle viel deutlicher er­ kannt und viel besser verarbeitet werden kann, als es bisher möglich war.

Wenn der magnetische Feldimpuls der Elektromagnete 1, 2 abgeklungen ist, wird der nächste magnetische Feldimpuls aufgebaut und eine Serie von Bursts 21 wird ausgesendet, usw.

Bei der Anwendung der vorstehend angegebenen Zeiten ist sichergestellt, daß die Aussendung eines Bursts voll­ ständig beendet ist, bevor eine reflektierte Ultraschall­ welle empfangen wird. Es ist auch sichergestellt, daß die Ultraschallwelle abgeklungen ist, bevor die nächste Aussendung stattfindet.

Die Kippschaltung 6 kann in bekannter Weise ausgebildet sein, um Steuerimpulse in einer vorbestimmten zeitlichen Folge auszusenden, oder sie kann so ausgebildet sein, daß sie die Steuerimpulse an den ersten Impulsgenerator in einer vorbestimmten zeitlichen Folge aussendet und die Steuerimpulse an den zweiten Impulsgenerator dann aussendet, wenn das magnetische Feld oder die magnetischen Felder die gewünschte Stärke erreicht haben. In diesem letzteren Fall kann die Stärke des magnetischen Feldes von einem Signal an einem Ausgang 62 aus dem ersten Im­ pulsgenerator 5 (Fig. 2) abgenommen werden. Die program­ mierte Kippschaltung 6 kann auch eine geeignete Datenver­ arbeitungseinrichtung aufweisen, von der aus verschiedene Impulsfolgen gesteuert werden.

Bei dem beschriebenen Verfahren, bei dem ein magnetisches Feld während einer sehr kurzen Zeit erzeugt wird, während der eine Vielzahl von wesentlich kürzeren Bursts gut be­ grenzter Länge mit Ultraschallfrequenz ausgesendet, em­ pfangen und integriert werden, wird das Signal/Stör-Ver­ hältnis wesentlich erhöht. Dies gilt natürlich auch bei der Anwendung des Verfahrens bei magnetischem Material.

Die Erfindung kann abgewandelt werden. Beispielsweise kann die Ausbildung der Impulsgeneratoren geändert wer­ den, es können ein oder mehrere Elektromagnete verwendet werden. Die Sendespule und die Empfangsspule können die gleiche sein, wobei in diesem Fall eine Schalteinrich­ tung zwischen dem Verstärker 58 bzw. dem zweiten Impuls­ generator 7 und der Spule vogesehen ist, um vom Sende­ betrieb auf Empfangsbetrieb umzuschalten.

Claims (10)

1. Verfahren zum Senden und Empfangen von elektromagnetisch erzeugten und empfangenen Ultraschall-Bursts beim zer­ störungsfreien Prüfen von elektrisch leitendem Material, bei dem ein Signal mit Ultraschallfrequenz einer Sende­ spule (8) in einem von einem Elektromagneten (1, 2) er­ zeugten Magnetfeld zugeführt wird und eine Empfangsspule (56) in dem Magnetfeld abgefragt wird, bei dem ferner das Magnetfeld als Feldimpuls mit einer Impulsdauer erzeugt wird, die kurz ist im Vergleich zu der Zeitspanne zwischen zwei nacheinander auftretenden magnetischen Feldimpulsen, bei dem eine Reihe von Ultraschallfrequenz-Bursts er­ zeugt und der Sendespule (8) dann zugeführt wird, wenn während eines magnetischen Feldimpulses das Magnetfeld auf eine vorbestimmte Stärke angestiegen ist, und wobei der letzte Ultraschallfrequenz-Burst dann ausgesendet wird, wenn das Magnetfeld auf eine vorbestimmte Stärke abgesunken ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Ultraschallfrequenz-Bursts eine wohlde­ finierte Zeitdauer besitzt, die derart gewählt ist, daß sie vollständig beendet ist, bevor ein dem jeweiligen Ultraschallfrequenz-Burst entsprechendes Signal in der Empfangsspule (56) empfangen wird, daß die Empfangsspule (56) nach jedem dieser Ultraschallfrequenz-Bursts auf ein diesem Burst entsprechendes empfangenes Signal abgefragt wird, und daß jedes dieser Signale in einem Integrator (60) derart gespeichert wird, daß die Reihe der empfangenen, der Reihe von Bursts entsprechenden Signale aufsummiert wird, und daß danach das in dem Integrator aufsummierte Signal an eine Einheit (59) zur Anzeige oder Weiterver­ arbeitung des Signals abgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Ultraschallfrequenz- Burst ausgesendet wird, wenn das Magnetfeld auf 50% seiner maximalen Stärke angestiegen ist und daß der letzte Ultraschallfrequenz-Burst dann ausgesendet wird, wenn das Magnetfeld auf 50% seiner maximalen Stärke abgesunken ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldimpulse des Magnetfelds eine Dauer von 0,5 ms bis 100 ms, vorzugsweise 30 ms haben, und daß jeder der Ultra­ schallfrequenz-Bursts eine Dauer von 0,5 µs bis 100 µs, vorzugsweise 10 µs hat.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultra­ schallfrequenz-Burst aus einer bis mehreren vollständigen, im wesentlichen sinusförmigen Perioden besteht.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein erster Impulsgenerator (5) zur Zufuhr von Stromimpulsen an den Elektromagneten (1, 2) und ein zweiter Impulsgenerator (7) zur zeit­ gerechten Zufuhr der Ultraschallfrequenz-Bursts an die Sendespule (8) vorgesehen sind, sowie eine Ab­ frageeinrichtung (58, 59, 60), die die Empfangsspule (56) auf ein empfangenes Signal abfragt, das jedem Burst in der Reihe von Bursts entspricht, daß die Abfrageeinrichtung (58, 59, 60) einen Integrator (60) aufweist, der die Reihe von empfangenen Signalen, die der Reihe von Bursts entspricht, digital spei­ chert und die so empfangenen Signale aufsummiert und nach jeder solchen Reihe von Bursts das aufsummierte Signal zu einer Einheit (59) zur Anzeige oder Weiter­ verarbeitung abgibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine programmierte Kippschal­ tung (6) vorgesehen ist, die mit einem ersten Steuer­ impuls den ersten Impulsgenerator (5) zur Abgabe der Stromimpulse für den Elektromagneten (1, 2) steuert, sowie danach mit einer zusätzlichen Reihe von Paaren zweiter Steuerimpulse den zweiten Impulsgenerator (7) zur Abgabe der Reihe von Ultraschallfrequenz-Bursts.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste Impulsgene­ rator (5) einen Thyristor (12) enthält, der in einen Stromkreis eingeschaltet ist, der mit einem Kondensa­ tor hoher Kapazität (11) und der Wicklung (3, 4) des Elektromagneten (1, 2) abgeschlossen ist, daß der Thyristor (12) durch den ersten Impuls aus der Kipp­ schaltung (6) in den leitenden Zustand gesteuert wird, wodurch der Kondensator (11) durch die Wicklung (3, 4) des Elektromagnets (1, 2) entladen wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Impuls­ generator (7) einen Ladekreis für einen Kondensator (32) mit einer Induktivität (44) und einem Thyristor (45) aufweist, sowie einen Entladekreis für den Kon­ densator (32) mit einer aus der Sendespule (8) be­ stehenden Induktivität (33), einem Thyristor (34) und einer Diode (43), wobei der Thyristor (45) in dem Ladekreis dann leitend ist, wenn der erste Steuerim­ puls jedes Paars von Steuerimpulsen von der Kipp­ schaltung (6) empfangen wird, wodurch der Konden­ sator (32) entladen wird, und wobei der Thyristor (34) in dem Entladekreis dann leitend ist, wenn der zweite Steuerimpuls des Paars von der Kippschaltung (6) empfangen wird, und daß der Kondensator (32) während einer halben Periode über den Thyristor (34) und während der folgenden halben Periode über die Diode (43) entladen wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von zwei Magnetfeldern zwei Elektromagnete (1, 2) vorge­ sehen sind, deren Wicklungen (3, 4) parallel oder in Reihe mit dem ersten Impulsgenerator (5) geschaltet sind, und daß die Sendespule (8) in dem Magnetfeld des einen Elektromagneten (1) und die Empfangsspule (56) in dem Magnetfeld des zweiten Elektromagneten (2) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Impulsgenerator (7) einen Schnellentladekreis mit einem Thyristor (37), einem Kondensator (41), Widerständen (38, 39, 40) und einer Spule (42) enthält, der den Kondensator (32) zu einem vorbestimmten Zeitpunkt schnell entlädt, und zwar unmittelbar bevor der Kondensator (32) seine ma­ ximale Ladung ursprünglicher Polarität wieder erhält, nachdem er durch den Thyristor (34) und dann durch die Diode (43) entladen wurde, wodurch der Strom in der Spule (8) unabhängig von der Tendenz des Thyristors (34), durchzuzünden, abrupt endet.