DE3016879A1 - Verfahren und vorrichtung zum beruehrungslosen optischen empfang von ultraschallwellen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum beruehrungslosen optischen empfang von ultraschallwellen

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Description

Krautkrämer GmbH 29. April 198o
Luxemburger Str. 449 P/bdl
5ooo Köln Al K-143
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM BERÜHRUNGSLOSEN OPTISCHEN EMPFANG VON ULTRASCHALLWELLEN.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum berührungslosen optischen Empfang von Ultraschallwellen in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, indem im Takt der Ultraschallwelle ausgelenkte Oberflächenteile des Prüfstückes mit Licht beleuchtet werden, und wobei das durch diese Oberflächenschwankungen modulierte Licht (Empfangslicht) vorzugsweise mit Hilfe eines Laufzeitinterferometers analysiert wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Verfahren der eingangs erwähnten Art sind beispielsweise aus der DE-OS 24 57 253 bekannt. Nachteilig wirkt sich bei derartigen Verfahren aus, daß Schwankungen des Meßlichtes durch Veränderung des Reflexionsvermögens der Prüfstücksoberfläche (etwa hervorgerufen durch Bewegung der Oberfläche) die Empfindlichkeit des Interferometers beeinflussen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit dem es möglich ist, das empfangene Meßlicht möglichst konstant zu halten, Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben werden.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1, 2 und 3 gelöst.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden mit Hilfe von Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
3004S/0©ia
Fig. 1-3 Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit unterschiedlichen Möglichkeiten der Auskopplung eines Teils des Empfangslichtes zur Regelung der Intensität des die Oberfläche des Prüfstückes beleuchtenden Lichtes.
In Fig.1 ist mit 1 ein Prüfstück bezeichnet,, auf dessen Oberfläche 2 ein v Lichtstrahl 3 auftritt. Dieses Licht wird beispielsweise durch einen Laser 4 erzeugt. Die Intensität des Laserlichtes kann mit Hilfe eines elektrooptischen Bauelementes - etwa einer Pockelszelle - verändert werden.
Das von der Oberfläche des Prüfstückes 1 reflektierte, und gestreute Empfangslicht 3' gelangt über ein Laufzeitinterferometer 6 in eine Fotozelle Das am Ausgang, dieser Fotozelle sich ergebende elektrische Signal wird dann in einer Auswerteeinheit 8 weiterverarbeitet. :
Um einen Teil des Empfangslichtes 3'zur Regelung der Intensität des auf die Oberfläche 2 des Prüfstückes 1 auf-treffenden Lichtes auszukoppeln, ist eine teildurchlässige Platte (z.B. eine Glasplatte) 9 vorgesehen. Der derart ausgekoppelte Lichtstrahl 3'' wird von einer Fotozelle 1o in : ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt. Dieses elektrische Signal wird in einer elektronischen Baueinheit 11 mit einem vorgegebenen Sollwert. 2o verglichen. Liegt der .Istwert unter dem Sollwert (zu geringe Intensität des Empfangslichtes), so wird die. Lichtintensität des das Prüfstück 1 beleuchtenden Lichtes 3 mit Hilfe der Pockelszelle 5 solange erhöht, bis das Empfangslicht den vorgegebenen Istwert erreicht hat. Bei einem Istwert, der über dem Sollwert liegt, wird entsprechend die Lichtintensität des das Prüfstück 1 beleuchtenden Lichtes 3 verringert.
In Fig.2 und 3 sind zwei weitere, besonders vorteilhafte Vorrichtungen dargestellt, die ein Auskoppeln des für die Regelung benutzten Empfangslichtes 31' zeigen ohne daß ein zusätzlicher Spiegel 9 erforderlich ist. Im PaIU; der Verwendung etn'us Tricerferomefcers vom MicheIson-Typ (Fig.2) wird als tief 1'pxionsspipgel in einem der beiden Iaterferometer-arme ein teildurchlässiger Spiegel 61 verwendet. Es hat sich gezeigt, daß eine Durchlässigkeit dieses Spiegels von nur 2% ausreichend ist.
BAD ORIGINAL
Bei Verwendung eines Interferometers vom Mach-Zehnder-Typ (Fig.3) werden die von den Fotozeilen Io und 7 kommenden elektrischen Signale zunächst einem Addierglied 12 zugeführt und das Ausgangssignal dieses Addiergliedes mit dem Eingang der Einheit 11 verbunden. Da die von dem Auskoppelspiegel 61* abgeleiteten Signale komplementär sind, heben sich bei abgeglichenem Interferometer die auf die Schallsignale zurückzuführenden Anteile der elektrischen Signale bei der Addition gerade heraus. Das Ausgangssignal des Addiergliedea 12 enthält also im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Verfahren in diesem Fall nur noch eine Information über die Schwankung des Empfangslichtes ohne daß die durch die Ultraschallwelle verursachten und zu analysierenden Schwankungen mitberücksichtigt werden. Diese Anordnung hat sich bei Vorrichtungen zum berührungslosen optischen Empfang von Ultraschallwellen als besonders geeignet erwiesen.
Leer seite

Claims (3)

Krautkrämer GmbH 29. April 198o Luxemburger Str. 449 P/bdl 5ooo Köln 41 K-143 Patentansprüche
1.) Verfahren zum berührungslosen optischen Empfang von Ultraschallwellen in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, indem im Takt der Ultraschallwelle ausgelenkte Oberflächenteile des Prüfstückes mit Licht beleuchtet werden und wobei das durch diese Oberflächenschwankungen modulierte Licht (Empfangslicht) vorzugsweise mit Hilfe eines Laufzeitinterferometers analysiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (311) des Empfangslichtes (31) zur Regelung der Intensität des die Oberfläche (2) des Prüfstückes (1) beleuchtenden Lichtes (3) verwendet wird, wobei eine Verringerung bzw. eine Erhöhung der Intensität des Empfangslichtes (31) eine Erhöhung bzw. Verringerung der Intensität des die Oberfläche (2) des Prüfstückes (1) beleuchtenden Lichtes (3) bewirkt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Regelung der Intensität des die Oberfläche (2) des Prüfstückes (1) beleuchtenden Lichtes erforderliche, dem Empfangslicht proportionale elektrische Signal (311) dadurch gewonnen wird, daß bei Verwendung eines Laufzeitinterferoraeters (6) vom Michelson-Typ der Reflexionsspiegel (61) in einem der beiden Interferometerarme teildurchlässig ist (Fig.2), daß das derart ausgekoppelte Licht einer Fotozelle (1o) und das entsprechende elektrische Ausgangssignal der Fotozelle einer elektronischen Einheit (11) zwecks Durchführung eines Soll/Ist-Vergleichs zugeführt wird, und daß der Ausgang dieser elektronischen Einheit (M) mit einem opto-elektrischen Bauelement (5) verbunden ist.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das zur Regelung der Intensität des die Oberfläche (2) des Prüfstückes (I) beleuchtenden Lichtes erforderliche dem Empfangslicht proportionale elektrische Signal (3") dadurch gewonnen wird, daß bei Verwendung eines Laufzeitinterferometers (6') vom Mäch-Zehnder-Typ sowohl das für die Auswerteeinheit (8) bestimmte Licht als auch das von dem Auskoppelspiegel (61') komplementär zu dem Meßlicht erhaltene Licht (3T') nach Umwandlung in entsprechende elektrische Signale einem Addierglied (12) zugeführt werden, und daß der Ausgang des Addiergliedes mit einer elektronischen Einheit (11) zur Durchführung eines Soll/Ist-Vergleiches und der Ausgang der elektronischen Einheit mit einem optischen Bauelement (5) verbunden ist. ,
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