DE3008242A1

DE3008242A1 - Measuring time between extreme values of varying signal - by counting pulses of fixed repetition rate and having suppression system for noise signals

Info

Publication number: DE3008242A1
Application number: DE19803008242
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 5014 Kerpen Mohr; Reinhard Ing.(grad.) 5205 St. Augustin Prause
Original assignee: Krautkraemer GmbH and Co; Krautkraemer GmbH
Current assignee: Krautkraemer GmbH and Co; Krautkraemer GmbH
Priority date: 1980-03-04
Filing date: 1980-03-04
Publication date: 1981-09-17

Abstract

A method of measuring the time interval between extreme values of a time varying electrical signal voltage is esp. applicable to ultrasonic material and specimen testing. It involves using a transition time delayed auxiliary electrical signal and for little additional equipment cost enables signals of any shape to be dealt with. A gating signal (14) is started by a digital signal (3a) corresp. to the time of a first extreme value (16) of a time varying signal (1) and terminated by a digital signal (3b) corresp. to a second extreme value (11b). The duration of the gating signal is determined by counting a series of pulses from a pulse generator of constant pulse repetition rate. Noise pulse errors can be suppressed using anticipation periods.

Description

VERFAHREN ZUR MESSUNG DES ZEITLICHEN ABSTANDES ZI4EIER METHOD OF MEASURING THE TIME DISTANCE ZI4EIER

EXTRESVERTE EINER ZEITLICH VERANDERLICHEN ELEKTRISCHEN -SIGNALSPANNUNG.-Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des zeitlichen Abstandes zweier Extremwerte einer zeitlich veränderlichen elektrischen Signalspannung, insbesondere in der Werkstoffprüfung und Prüfstückmessung mit Ultraschallimpulsen, wobei die zeitliche Lage der Extremwerte der elektrischen Signalspannung entsprechend der Hauptanmeldung P 28 33 379.1 unter Verwendung eines laufzeitverzögerten elektrischen Hilfssignals bestimmt wird, das gleisnzeitig mit dem unverzögerten elektrischen Signal den getrennten Eingängen einer Vergleicherstufe zugeführt wird, so daß am Ausgang der Vergleicherstufe ein digitales Signal immer dann vorhanden ist, wenn eines der beiden der Vergleicherstufe zugeführten Signale größer oder kleiner wird als das andere. EXTRESVERTS OF A TIME VARIABLE ELECTRIC SIGNAL VOLTAGE .-- The The invention relates to a method for measuring the time interval between two extreme values a time-varying electrical signal voltage, especially in materials testing and test piece measurement with ultrasonic pulses, with the temporal position of the extreme values the electrical signal voltage according to the main application P 28 33 379.1 below Use of a delayed electrical auxiliary signal is determined that at the same time as the instantaneous electrical signal to the separate inputs is fed to a comparator stage, so that at the output of the comparator stage a digital signal is always present when one of the two comparator stages supplied signals is larger or smaller than the other.

Es ist bekannt, die Laufzeit von elektrischen Impulsen oder den zeitlichen Abstand zweier elektrischer Impulse oder den zeitlichen Abstand von Extremwerten einer elektrischen Signalspannung dadurch zu messen, daß eine erste Überschreitung einer Spannungsschwelle durch einen auslösenden Impuls oder einen Extremwert einer elektrischen Signalspannung die Zeitmessung in Gang setzt und eine zweite Überschreitung einer Spannungsschwelle durch denselben oder einen zweiten Impuls oder Extremwert die Zeitmessung beendet. Ein derartiges Verfahren ist in DE-OS 26 o7 187 beschrieben. Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß die Impulse oder Signalspannungsverläufe , die die Zeitmessung auslösen und wieder beenden, in ihrer Form zumindest ähnlich sein müssen. Bei sehr unterschiedlichen Impulsformen oder Signalspannungsverläufen führt dieses Verfahren zu ungenauen Zeitmessungen.It is known the transit time of electrical impulses or the temporal Distance between two electrical impulses or the time interval between extreme values to measure an electrical signal voltage by first exceeding it a voltage threshold by a triggering impulse or an extreme value of a electrical signal voltage sets the time measurement in motion and a second overshoot a voltage threshold by the same or a second pulse or extreme value the timing ends. Such a method is described in DE-OS 26 07 187. The disadvantage of this method is that the pulses or signal voltage curves that trigger and stop timing, in their form at least have to be similar. With very different pulse shapes or signal voltage curves this procedure leads to inaccurate time measurements.

In vielen Anwendungsfällen , so in der Werkstoffprüfung mit Ultraschallimpulsen ist aber die genaue Messung des zeitlichen Abstandes zweier in ihrer Form unterschiedlichen Impulsen erforderlich. Hier kann an die Hauptanmeldung p 28 33 379.1 angeknüpft werden, nach der die zeitliche Lage der Extremwerte beliebiger Signalspannungsverläufe bestimmt werden kann.In many applications, for example in materials testing with ultrasonic pulses but is the exact measurement of the time interval between two different shapes Pulses required. This can be linked to the main application p 28 33 379.1 according to which the temporal position of the extreme values of any signal voltage curves can be determined.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das Verfahren nach der Hauptanmeldung ( p 28 33 379.1) derart auszubauen, daß bei geringem zusätzlichen apparativen Aufwand die Messung des zeitlichen Abstandes zweier Extremwerte beliebig geformter elektrischer Spannungsverläufe ermöglicht wird.It is the object of the invention, the method according to the main application (p 28 33 379.1) to be expanded in such a way that with little additional expenditure on equipment the measurement of the time interval between two extreme values of arbitrarily shaped electrical Stress curves is made possible.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des einzigen Patentanspruches gelöst.The object is achieved according to the invention by the features of the characterizing Part of the single claim solved.

Eine beispielhafte Ausführung des Verfahrens ist anhand der Figuren erläutert.An exemplary embodiment of the method is based on the figures explained.

Es bedeuten: Fig.1 Zwei zeitlich aufeinanderfolgende Impulse (Extremwerte) verschiedener Form mit gleicher Polarität einschließlich der zeitlich zugeordneten Digitalsignale; Fig.2 zwei zeitlich aufeinanderfolgende Impulse (Extremwerte) unterschiedlicher Form und verschiedener Polarität einschließlich der zeitlich zugeordneten Digitalsignale; Fig.3 ein Blockschaltbild einer Meßanordnung für Impulse gleicher Polarität; Fig.4 ein Blockschaltbild einer Meßanordnung für Impulse unterschiedlicher Polarität.The following mean: Fig. 1 Two consecutive pulses (extreme values) different shape with the same polarity including the temporally assigned Digital signals; Fig. 2 two temporally successive pulses (extreme values) different Shape and different polarity including the time-assigned digital signals; 3 shows a block diagram of a measuring arrangement for pulses of the same polarity; Fig. 4 a block diagram of a measuring arrangement for pulses of different polarity.

In einem ersten Beispiel (Fig.1) erzeugt das Signalspannungsmaximum 11a als erster Extremwert der Signalkurve 1 unter Mitwirkung des Hilfssignals 2 entsprechend der Hauptanmeldung zur Zeit t1 ein Digitalsignal 3a. Dieses Digitalsignal erzeugt in einem Flip-Flop 15 (Fig.3) mit seiner positiven Flanke das Torsignal 14. Der zweite Extremwert lib der Kurve 1 erzeugt mit dem Hilfssignal 2 zur Zeit t2 das Digitalsignal 3b, das mit seiner positiven Flanke im Flip-Flop 15 das Torsignal 14 beendet. Zu irgendeinem Zeitpunkt zwischen den Zeiten t1 und t2 wird das Digitalsignal 3a in den Lowzustand übergehen; entweder weil - wie später beschrieben - eine Erwartungsblende geschlossen wird, oder der Signalspannungsverlauf 1 zwischen diesen beiden Zeiten als ein breites Minimum auftritt , das das Digitalsignal 3a in den Lowzustand zurückführt. Es kann auch mit an sich bekannten Schaltungen erreicht werden, daß nach einer vorgegebenen Zeit das Flip-Flop 15 in den Lowzustand zurückgeht. Das Torsignal 14 wird entsprechend Fig.3 dem einen Eingang eines Zeittores 12 (UND-Gatter) und äquidistante Zählimpulse aus einem Generator 13 dem anderen Eingang dieses Tores zugeführt, so daß der Zähler 16 mit den äquidistanten Impulsen wie an sich bekannt, die Dauer des Torsignales 14 auszählt, so daß der zeitliche Abstand der Extremwerte 11a bis leib, also die Zeit t2 - t1 gemessen ist.In a first example (Fig.1) generates the signal voltage maximum 11a as the first extreme value of the signal curve 1 with the assistance of the auxiliary signal 2 according to the main application at time t1 a digital signal 3a. This digital signal generates the gate signal with its positive edge in a flip-flop 15 (FIG. 3) 14. The second extreme value lib of curve 1 is generated with auxiliary signal 2 at the time t2 the digital signal 3b, the gate signal with its positive edge in the flip-flop 15 14 finished. At some point in time between times t1 and t2, the digital signal 3a go to the low state; either because - as described later - a glare of expectation is closed, or the signal voltage curve 1 between these two times occurs as a broad minimum which returns the digital signal 3a to the low state. It can also be achieved with circuits known per se that according to a predetermined Time the flip-flop 15 goes back to the low state. The gate signal 14 is accordingly 3 one input of a time gate 12 (AND gate) and equidistant counting pulses fed from a generator 13 to the other input of this gate, so that the counter 16 with the equidistant pulses, as is known per se, the duration of the gate signal 14 counts, so that the time interval between the extreme values 11a to leib, i.e. the Time t2 - t1 is measured.

Haben - wie in einem zweiten Beispiel (Fig.2) - die beiden Extremwerte, deren zeitlicher Abstand zu messen ist, verschiedene Polarität, dann löst in diesem Beispiel das positive Maximum 11a' so wie bereits beschrieben, ein Digitalsignal 3a' aus, sp daß im Flip-Flop 15', das jetzt sowohl auf positive als auch auf negative Flanken ansprechen kann, das Torsignal 14' erzeugt wird. Im Zeitbereich t3 bis t4, jedoch spätestens zur Zeit t4, geht das Digitalsignal in den Highzustand. Das negative Maximum 1lb' erzeugt entsprechend der Hauptanmeldung ein negatives Digitalsignal 3b', d.h. ein Digitalsignal mit negativer Erstflanke, das jetzt über den entsprechenden Eingang des Flip-Flops 15' das Torsignal 14' beendet. Die Auszählung des Torsignals 14' mit Hilfe einer Zählimpulsfolge erfolgt wie bereits beschrieben und bekannt.Have - as in a second example (Fig. 2) - the two extreme values, whose time interval is to be measured, different polarity, then dissolves in this Example the positive maximum 11a 'as already described, a digital signal 3a 'from, sp that in the flip-flop 15', which is now on both positive and negative Can respond to edges, the gate signal 14 'is generated. In the time range t3 to t4, however, at the latest at time t4, the digital signal goes high. The negative Maximum 1lb 'generates a negative digital signal according to the main application 3b ', i.e. a digital signal with a negative first edge, which is now transmitted via the corresponding Input of the flip-flop 15 'ends the gate signal 14'. The counting of the gate signal 14 'with the aid of a counting pulse sequence takes place as already described and known.

Zur Vermeidung von Falschmessungen durch Störimpulse, die als Extremwerte in Erscheinung treten, können beispielsweise Erwartungsbereiche vorgegeben werden. Das ist auf vielen Gebieten bzw. vielen Anwendungsbereichen der Ultraschallprüf- und Meßtechnik möglich, da die zeitliche Lage der genau auszumessenden Extremwerte ungefähr bekannt ist. Hierfür wird der Eingang des Flip-Flops 15 bzw. die Eingänge des Flip-Flops 15V nur für die Zeiten, in denen die Extremwerte erwartet werden, aktiviert. Das ist durch die Digitalsignale 17a, 17b bzw. 17a', 17b' in den Figuren angedeutet.To avoid incorrect measurements due to interference pulses, which are considered extreme values appear, expectation ranges can be specified, for example. This is in many areas or many areas of application of the ultrasonic testing and measuring technology possible, since the timing of the extreme values to be measured precisely is roughly known. For this purpose, the input of the flip-flop 15 or the inputs of the flip-flop 15V only for the times when the extreme values are expected, activated. That is by the digital signals 17a, 17b or 17a ', 17b 'indicated in the figures.

Eine andere Möglichkeit zur Vermeidung von Fehlmessungen besteht darin, eine konstante Gleichspannungsschwelle zu setzen,die größer ist als die Störsignale, so daß keine Digitalsignale erzeugt werden können, die nicht von echten Extremwerten herrühren. Hierbei muß dann das erste Digitalsignal 3a nach einer vorgegebenen und entsprechend kurzen Zeit in den Lowzus tand übergehen.Another way to avoid incorrect measurements is to to set a constant DC voltage threshold that is greater than the interference signals, so that no digital signals can be generated which are not of true extreme values originate. In this case, the first digital signal 3a must then after a predetermined and go into the low state for a correspondingly short period of time.

Das Verfahren zur Bestimmung der zeitlichen Lage von Extremwerten nach der Hauptanmeldung eignet sich vorteilhafterweise auch für die Messung der Laufzeit von Ultraschallimpulsen oder zur Messung des zeitlichen Abstandes aufeinanderfolgender Ultraschallimpulse durch Auszählen eines Tores mit einer Zählfrequenz nach den in der Technik allgemein bekannten Verfahren. Die TUltrasctallimpulse lassen sich in der Ultraschalltechnik als Extremwerte eines zeitlichen Signalspannungsverlaufes darstellen.The procedure for determining the temporal position of extreme values according to the main application is advantageously also suitable for measuring the Transit time of ultrasonic pulses or to measure the time interval between successive ones Ultrasonic pulses by counting a goal with a counting frequency according to the in methods well known in the art. The TUltrasctallimpulse can be in ultrasound technology as extreme values of a signal voltage curve over time represent.

Claims

Method for measuring the time interval between two Extreme values of a time-variable electrical signal voltage in particular in materials testing and test piece measurement with ultrasonic pulses, whereby the Temporal position of the extreme values of the electrical signal voltage according to the Main application P 28 33 379.1 using a delayed electric Auxiliary signal is determined simultaneously with the instantaneous electrical Signal is fed to the separate inputs of a comparator stage, so that on Output of the comparator stage a digital signal is always present when one of the two signals fed to the comparator stage becomes larger or smaller than the other, which is not shown with the digital signal (3a), which shows the temporal position of a first extreme value (via) a temporally variable electrical signal voltage (1) marked, a time gate signal (14) formed and this Time gate signal with the digital signal (3b), which shows the temporal position of a second extreme value (alb) marked, ended and the duration of the timer signal with a counting pulse sequence a pulse generator (13) of constant pulse repetition frequency in a counter (16) is counted.