DE3129943C2 - Ultrasonic testing device - Google Patents

Ultrasonic testing device

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DE3129943C2 DE19813129943 DE3129943A DE3129943C2 DE 3129943 C2 DE3129943 C2 DE 3129943C2 DE 19813129943 DE19813129943 DE 19813129943 DE 3129943 A DE3129943 A DE 3129943A DE 3129943 C2 DE3129943 C2 DE 3129943C2
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Michail Michailovič Moskau/Moskva Andreičikov
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Gennadj Aleksandrovič Moskau/Moskva Nikolaev
Vadim Nikolaevič Samorodsky
Sergej Aleksandrovič Mytiši Moskovskaja oblast' Zaborcev
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Abstract

In der Einrichtung zur Ultraschallprüfung von Erzeugnissen sind ein Prüfimpulsgenerator (1), ein piezoelektrischer Schwingungswandler (2) am Erzeugnis (3) und ein Verstärker (4) in Reihe geschaltet. Die Ausgänge des Verstärkers (4) sind an einen Meßzeitgeber (7) bzw. an einen Zählintervallgeber (11) angeschlossen. Dieser Geber (7, 11) sind mit Schaltern (14, 16) verbunden, die an einen Zweitaktintegrator (13) angeschlossen sind. An einem Schalter (14) liegt eine Referenz-Ladespannungsquelle (15), während der andere Schalter (16) über einen Regler (24) mit der vom Zählimpulsgenerator (23) gesteuerten Referenz-Ladespannungsquelle (15) und mit der ebenfalls vom Zählimpulsgenerator (23) gesteuerten Referenz-Entladespannungsquelle (27) verbunden ist. An den Zählimpulsgenerator (23) sind eine vom Zählintervallgeber (11) gesteuerte Torschaltung (18), ein Impulszähler (19), ein Dechiffrator (20) und ein digitales Anzeigegerät (21) in Reihenschaltung angeschlossen.In the device for ultrasonic testing of products, a test pulse generator (1), a piezoelectric vibration transducer (2) on the product (3) and an amplifier (4) are connected in series. The outputs of the amplifier (4) are connected to a measuring timer (7) or to a counting interval generator (11). These transmitters (7, 11) are connected to switches (14, 16) which are connected to a two-stroke integrator (13). A reference charging voltage source (15) is connected to one switch (14), while the other switch (16) connects via a controller (24) to the reference charging voltage source (15) controlled by the counting pulse generator (23) and to that also from the counting pulse generator (23) ) controlled reference discharge voltage source (27) is connected. A gate circuit (18) controlled by the counting interval generator (11), a pulse counter (19), a decipherer (20) and a digital display device (21) are connected in series to the counting pulse generator (23).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallprüfeinrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, mit einer Reihenschaltung -uis einem Prüfimpulsgenerator. einem piezoelektrischen Schwinpungswandler und einem Verstärker, bei dem ein Ausgang an einen Eingang eines Meßzeitgebers angeschlossen ist, dessen anderer Eingang auf den Prüfimpulsgenerator geschaltet ist, während der andere Ausgang des Verstärkers mit einem Eingang eines Zählintervallgebers verbunden ist, dessen anderer Eingang am Ausgang einer Lade-Entladeschaltung liegt, weiter mit einem ersten Schalter, dessen Eingänge mit dem Meßzeitgeber und mit einer Referenz-Ladespannungsquelle verbunden sind, einem zweiten Schalter, bei dem ein Eingang an den Zählintervallgeber angeschlossen ist und der andere Eingang mit dem Ausgang einer Referenz-Entladespannungsquelle verbunden ist, wobei die Ausgänge beider Schalter am Eingang der Lade-Entladeschaltung liegen, mit einer Torschaltung. bei der ein Eingang mit dem Ausgang des Zählintervallgebers und der andere Eingang mit einem Zählimpulsgenerator verbunden ist, mit einem an die Torschaltung angeschlossenen Impulszähler zum Zählen der von der Torschaltung durchgelassenen Impulse, ferner mit einer Codewandler- und Steuerschaltung und einem Anzeigegerät zur Anzeige der Meßergebnisse, wobei die Lade-Entladeschaltung (13) als Impuldaucr-Vervielfachungsschaltung ausgebildet ist.The invention relates to an ultrasonic testing device for non-destructive testing of materials, with a series connection -Using a test pulse generator. one piezoelectric vibration transducer and an amplifier, in which an output to an input of a Measuring timer is connected, the other input of which is switched to the test pulse generator, while the other output of the amplifier is connected to an input of a counting interval generator whose other input is at the output of a charge-discharge circuit, further with a first switch whose inputs are connected to the measuring timer and to a reference charging voltage source, a second Switch with one input connected to the counting interval generator and the other input connected to the output a reference discharge voltage source is connected, the outputs of both switches at the input the charge-discharge circuit, with a gate circuit. with an input with the output of the counting interval generator and the other input with a counting pulse generator is connected, with a pulse counter connected to the gate circuit for counting of the pulses passed by the gate circuit, furthermore with a code converter and control circuit and a display device for displaying the measurement results, the charge-discharge circuit (13) as a pulse duration multiplier circuit is trained.

Eine derartige Ultraschallprüfeinrichtung kann in verschiedenen Gebieten der Technik, beispielsweise zur Messung der Erzeugnisdicke oder der Tiefe von Defekten in Erzeugnissen benutzt werden.Such an ultrasonic testing device can be used in various fields of technology, for example for Measurement of product thickness or the depth of defects in products can be used.

Bekannte digitale Ultraschallprüfeinrichtungen (vgl. z. B. den sowjetischen Urheberschein Nr. 608 093, Klasse GOl 29, 1977, oder die Beschreibung des Dickenmessers DM-I der Krautkrämer GmbH) enthalten einen Prüfimpulsgenerator, einen piezoelektrischen Schwingungswandler, einen Verstärker, einen Meßzeitgeber, einen Zählimpulsgenerator, einen Impulszähler, einen Dechifirator und ein Anzeigegerät. In diesen Einrichtungen verwendet man logische Elemente mit großer Arbeitsgeschwindigkeit (30 ... 40 MHz) sowie Quarzstabilisierung des Zählimpulsgenerators.Well-known digital ultrasonic testing equipment (see e.g. the Soviet copyright certificate no. 608 093, class GOl 29, 1977, or the description of the thickness meter DM-I from Krautkrämer GmbH) contain a test pulse generator, a piezoelectric vibration transducer, an amplifier, a measuring timer, a counting pulse generator, a pulse counter, a Decifirator and a display device. In these facilities logical elements with high operating speed (30 ... 40 MHz) and quartz stabilization are used of the counting pulse generator.

Ein bekannter digitaler Dickenmesser (vgl. die Bc-Schreibung des im Jahre 1966 hergestellten Ultraschall-Dickenmessers der französischen Firma »Rochar Elcctronique« vom Typ a-1457/E, Utilisateur Technique, A 1457) enthält eine Reihenschaltung eines Prüfimpulsgenerators, eines piezoelektrischen Schwingiingswandlers sowie eines Verstärkers, dessen Ausgänge an einen Meßzeitgf ber und einen Zählintervallgeber angeschlossen sind. Der andere Eingang des Meßzeitgebers ist mit dem Prüfimpulsgenerator verbunden, während der Eingang des Zählintervallgebers am Ausgang eines Zweitaktintegrators liegt.A well-known digital thickness meter (cf. the Bc description of the ultrasonic thickness meter manufactured in 1966 the French company "Rochar Electronics" of type a-1457 / E, Utilisateur Technique, A 1457) contains a series connection of a test pulse generator, a piezoelectric vibration transducer and an amplifier, the outputs of which are connected to a measuring timer and a counting interval generator are. The other input of the measuring timer is connected to the test pulse generator, while the input of the counting interval generator is at the output of a two-stroke integrator.

Zum Gerät gehören auch Schalter, bei denen ein Eingang an den Meßzeitgeber bzw. an den Zählintcrvallgeber angeschlossen ist. Bei einem Schalter ist der andere Eingang an eine Referenz-Ladespannungsquelle und beim anderen Schalter an eine Referenz-Entladespannungsquelle geschaltet. Die Ausgänge der beiden Schalter sind mit dem Zweitaktintegrator verbunden. An einen Eingang des Zählintervallgebers ist eine Torschaltung angeschlossen, die mit einem Impulszähler, einer Codewandler- und Steuerschaltung und einem Anzeigegerät in Reihe liegt. Außerdem ist die Torschaltung mit einem Zählimpulsgenerator verbunden.The device also includes switches with an input to the measuring timer or to the counting interval generator connected. In the case of a switch, the other input is connected to a reference charging voltage source and the other switch is connected to a reference discharge voltage source. The outputs of the two switches are connected to the two-stroke integrator. A gate circuit is connected to one input of the counting interval generator connected with a pulse counter, a code converter and control circuit and a display device is in series. In addition, the gate circuit is connected to a counting pulse generator.

Mit der DE-OS 14 73 849 ist ferner eine Ultraschallprüfeinrichtung bekanntgeworden, bei der die Fchlerlagen über die Lade- bzw. Entladezeiten von beispielsweise Kondensatoren in Integratorelementen bestimmt wird,With DE-OS 14 73 849 an ultrasonic testing device is also become known, in which the Fchlerlagen about the loading and unloading times of, for example Capacitors in integrator elements is determined,

Bei den bekannten Ultraschallprüfeinrichtungen führt die fehlende Quarzstabilisierung des Zählimpulsgenerators und eine schlechte Stabilisierung der Referenzspannungsquellen zu einem instabilen Betrieb, zur Instabilität der Anzeige und damit zu Meßungenauigkcitcn.In the known ultrasonic testing devices, the lack of quartz stabilization of the counting pulse generator leads and poor stabilization of the reference voltage sources leading to unstable operation, to instability the display and thus measurement inaccuracies.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ultraschallprüfeinrichtung zur zerstörungsfreien Werk-Stoffprüfung der eingangs erwähnten An so zu verbessern, daß eine höhere Genauigkeii der Messung, also die Lagebestimmung eines Defektes, erzielt wird, ohne daß der Zählimpulsgenerator mit einer QuarzstabilisicrungThe invention is therefore based on the object of a Ultrasonic testing device for non-destructive testing of materials to improve the type mentioned at the beginning in such a way that a higher accuracy of the measurement, i.e. the Determination of the position of a defect is achieved without the counting pulse generator having a quartz stabilization

versehen wird.is provided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Referenz-Entladespannungsregler zwischen die Rcferenz-Entladespannungsquelle und den zweiten Schalter geschaltet ist, daß der Referenz-Entladespannungsregler mit der Referenz-Ladespannungsquelle sowie mit dem Zählimpulsgenerator verbunden ist und die Impulse des Zählimpulsgenerators mit der Spannung der Referenz-Entladespannungsquelle kombiniert.This object is achieved in that a reference discharge voltage regulator between the Reference discharge voltage source and the second Switch is connected that the reference discharge voltage regulator with the reference charge voltage source as well is connected to the counting pulse generator and the pulses of the counting pulse generator with the voltage the reference discharge voltage source combined.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Ultraschallprüfeinrichtung läßt sich durch geeignete Einstellung der Spannung der Referenz-Entladespannungsquelle in Kombination mit der Impulsfolgefrequenz des Zähümpulsgenerators die Entiadezeitdauer der Lade-Entladeschaltung sehr viel größer gestalten als die entsprechende Ladezeitdauer. Damit erhält die Lade-Entladeschaltung die Funktion einer Impulsdauer-Vervielfachungsschaltung, da der dem Aufladezeitraum entsprechende Eingangsimpuls der Lade-Entladeschaltung effektiv in die Länge gezogen wird, wobei die Länge dem eingestellten Entladezeitraum entspricht. Der Entladezeitraum wird mit Hilfe der Torschaltung, des Zählimpulsgencrators und des Impulszählers gemessen. Auf diese Weise wird festgestellt, wieviele Impulse des Zählimpulsgenerators während der Öffnungsdauer der Torschaltung zum Impulszähler gelangen. Da nun erfindungsgemäß der Entladezeitraum ein Vielfaches vom Aufladezeitraum beträgt, machen sich geringfügige Schwankungen in der Impusfolgefrequenz des Zählimpulsgenerators im Meßergebnis kaum oder überhaupt nicht bemerkbar. Würde man statt dessen als Meßzeitraum den Aufladezeitraum verwenden, so müßte der Zählimpulsgenerator hinsichtlich seiner Frequenz stabilisiert werden, da sich eine Frequenzänderung dieses Generators prozentual gesehen sehr viel stärker im Meßergebnis bemerkbar machen würde. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Ultraschallprüfeinrichtung wird also effektiv vermieden, eine Quarzstabilisierung des Zählimpulsgenerators vorzunehmen, wobei dennoch eine sehr genaue Messung und eine hohe Stabilität der Anzeige des Meßergebnisses erreicht wird. Die Meßwerte sind von der Frequenzstabilität des Zählimpulsgenerators sowie der Referenzspannungen praktisch unabhängig.In the case of the ultrasonic testing device designed according to the invention, suitable adjustment the voltage of the reference discharge voltage source in combination with the pulse repetition frequency of the counter pulse generator make the discharge time of the charge-discharge circuit much longer than the corresponding one Charging time. The charge-discharge circuit thus has the function of a pulse duration multiplier circuit, since that corresponds to the charging period Input pulse of the charge-discharge circuit is effectively drawn in length, the length of which is the set Discharge period. The discharge period is determined with the help of the gate circuit, the counting pulse generator and the pulse counter. In this way it is determined how many pulses of the counting pulse generator reach the pulse counter while the gate is open. Since now according to the invention the discharge period is a multiple of the charge period, make themselves insignificant Fluctuations in the pulse repetition frequency of the counting pulse generator in the measurement result hardly or at all not noticeable. If you were to use the charging period as the measuring period instead, then the Counting pulse generator can be stabilized with regard to its frequency, as this changes in frequency Generator's percentage would be much more noticeable in the measurement result. By the invention Training of the ultrasonic testing device is thus effectively avoided, a quartz stabilization of the counting pulse generator, with a very precise measurement and high stability the display of the measurement result is reached. The measured values depend on the frequency stability of the counting pulse generator as well as the reference voltages practically independent.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Rtferenz-Entladespannungsregler als Frequenz-Spannungs-Wandler ausgeführt, der die Spannung der Refcrenz-Entladespannungsquelle mit den Impulsen des Zählimpulsgenerators moduliert und von der so erhaltenen Modulationswelleden Mittelwert bildet.In a preferred embodiment of the invention, the reference discharge voltage regulator is a frequency-voltage converter executed, the voltage of the reference discharge voltage source with the pulses of the Counting pulse generator modulates and forms the mean value of the modulation wave obtained in this way.

Zweckmäßigerweise ist der Referenz-Entladespannungsregler als Impulslängenmodulator ausgebildet.The reference discharge voltage regulator is expediently designed as a pulse length modulator.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand des Blockschaltbildes erläutert.An exemplary embodiment of the invention is explained below with the aid of the block diagram.

Die zur Ultraschallprüfung von Werkstoffen bestimmte Einrichtung ist als Reihenschaltung eines Prüfirnpülsgenerators 1, eines piezoelektrischen Schwingungswandlers 2 an einem zu untersuchenden Erzeugnis 3 und eines Verstärkers 4 aufgebaut. Der Ausgang 5 des Verstärkers 4 ist an den Eingang 6 eines Meßzeitgebers 7 angeschlossen, dessen Eingang 8 am Ausgang des Prüfimpulsgenerators 1 liegt. Der Ausgang 9 des Verstärkers 4 liegt am Eingang 10 eines Zählintervallgebers 11, bei dem der Eingang 12 mit dem Ausgang einer Lade-Entladeschaltung 13 verbunden ist.The device intended for ultrasonic testing of materials is a series connection of a test pulse generator 1, a piezoelectric vibration transducer 2 on a product to be examined 3 and an amplifier 4 constructed. The output 5 of the amplifier 4 is connected to the input 6 of a measuring timer 7 connected, the input 8 of which is at the output of the test pulse generator 1. The output 9 of the amplifier 4 is at the input 10 of a counting interval generator 11, in which the input 12 with the output of a Charge-discharge circuit 13 is connected.

Der Ausgang des Meßzeitgebers 7 ist an einen Schalter 14 angeschlossen, der mit einer Referenz-Ladespannungsquelle 15 verbunden ist. Beim Zählintervallgeber 11 liegt der Ausgang an einem Schalter 16. Hierbei sind die Ausgänge beider Schalter 14 und 16 mit der Lade-Entladeschaltung 13 verbunden.The output of the measuring timer 7 is connected to a switch 14 which is connected to a reference charging voltage source 15 is connected. In the case of the counting interval generator 11, the output is at a switch 16. Here are the outputs of both switches 14 and 16 are connected to the charge-discharge circuit 13.

An den Ausgang des Zählintervallgebers 11 ist der Eingang 17 einer Torschaltung 18 angeschlossen, die mit einem impulszähler 19, einer Codewandler- und Steuerschaltung 20 und einem Anzeigegerät 21 in Reihe liegt. Mit dem Eingang 22 der Torschaltung 18 >st ein Zählimpulsgenerator 23 verbunden.At the output of the counting interval generator 11, the input 17 of a gate circuit 18 is connected, which with a pulse counter 19, a code converter and control circuit 20 and a display device 21 is in series. A counting pulse generator is connected to the input 22 of the gate circuit 18 23 connected.

ίο Die Einrichtung enthält einen Referenz-Entladespannungsregler 24, dessen Eingänge 25 und 26 auf die Referenz-Ladespannungsquelle 15 bzw. auf die Referenz-Entladespannungsquelle 27 geschaltet sind. Der Eingang 28 des Reglers 24 ist an den Zählimpulsgenerator 23 angeschlossen, während der Ausgang des Reglers 24 am Eingang des Schalters 16 liegt.ίο The device contains a reference discharge voltage regulator 24, its inputs 25 and 26 to the reference charging voltage source 15 and to the reference discharge voltage source 27 are switched. The input 28 of the controller 24 is connected to the counting pulse generator 23 connected, while the output of the controller 24 is at the input of the switch 16.

Der Referenz-Entladespannungsregler 24 kann als Frequenz-Spannungs-Wandler oder als Pulslängenmodulator ausgeführt werden.The reference discharge voltage regulator 24 can be used as a frequency-voltage converter or as a pulse length modulator are executed.

Die so aufgebaute Ultraschallprüfeinrichiung funktioniert wie folgt:The ultrasonic testing facility constructed in this way works as follows:

Ein im Prüfimpulsgenerator 1 erzeugtes impulsförmiges Signal wird über den piezoelektrischen Schwingungswandler 2 in das zu untersuchende Erzeugnis 3 eingestrahlt und an einem Erzeugnisdefekt oder an der Erzeugnisgrenze reflektiert, worauf es im Verstärker 4 verstärkt wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 4 gelangt zum Eingang 5 des Meßzeitgebers 7, an dessen Ausgang ein Impuls (Eins-Impuls) erscheint. Der Anfang dieses Impulses fällt mit dem Prüfimpuls und sein Ende mit dem vom Verstärker 4 zugeführten Echoimpuls zusammen. Vom Ausgang des Meßzeitgebers 7 wird der Eins-Impuls einem Schalter 14 zugeführt, der für die Dauer dieses Impulses eine Referenz-Ladespannungsquelle 15 mit dem Eingang des Zweitaktintegrators 13 verbindet. Infolgedessen beginnt die Ausgangsspannung der Lade-Entladeschahung 13 linear anzusteigen und wird gegen Ende des vom Meßzeitgeber 7 gelieferten Eins-Impulses der Erzeugnisdicke oder dem Detektabstand proportional. Nach der Auskunft des am Defekt reflektierten Signals vom Verstärker 4 wird der Zählintervallgeber 11 ausgelöst, der eine Referenz-Entladespannungsquelle 27 mit Hilfe eines Schalters 16 über den mit dem Zählimpulsgenerator 23 verbundenen Regler 24 mit dem Eingang der Lade-Entladeschaltung 13 verbindet. Wird die Referenz-Entladespannungsquelle 27 auf den Eingang der Lade-Entladeschaltung 13 in einer gegenüber der Referenz-Ladespannungsquelle 15 entgegengesetzten Polarität geschaltet, so beginnt die Ausgangsspannung an der Schallung 13 linear bis auf Null abzufallen. Wenn die Ausgangsspannung den Nullwert erreicht, fällt der Eins-Impuls des Zählintervallgebers 11 ab, wobei der Schalter 16 die Referenz-Entladespannungsquelle vom Eingang der Schaltung 13 abschaltet. A pulse-shaped signal generated in the test pulse generator 1 is transmitted via the piezoelectric vibration transducer 2 irradiated into the product 3 to be examined and at a product defect or at the Product boundary is reflected, whereupon it is amplified in amplifier 4. The output of amplifier 4 reaches the input 5 of the measuring timer 7, at the output of which a pulse (one pulse) appears. The beginning this pulse coincides with the test pulse and its end with the echo pulse supplied by the amplifier 4. From the output of the measuring timer 7, the one pulse is fed to a switch 14 which is used for the Duration of this pulse a reference charging voltage source 15 with the input of the two-stroke integrator 13 connects. As a result, the output voltage of the charge-discharge circuit 13 begins to increase linearly and towards the end of the one-pulse supplied by the measuring timer 7, the product thickness or the detection distance becomes proportional. According to the information from the signal reflected at the defect from the amplifier 4, the counting interval generator 11 triggered, which a reference discharge voltage source 27 with the aid of a switch 16 via the controller 24 connected to the counting pulse generator 23 to the input of the charge-discharge circuit 13 connects. If the reference discharge voltage source 27 is applied to the input of the charge-discharge circuit 13 in switched to a polarity opposite to the reference charging voltage source 15, the Output voltage at the sound 13 to drop linearly to zero. When the output voltage is zero reached, the one pulse of the counting interval generator 11 drops, the switch 16 being the reference discharge voltage source from the input of the circuit 13 turns off.

Der vom Ausgang des Zählintervallgebers 11 abgegebene Eins-Irnpüls, dessen Dauer dem Defe'aabstand proportional ist, öffnet eine Torschaltung 18, die zum Eingang des Zählers 19 mehrere Zählimpulse des Zählimpulsgenerators 23 durchläßt. Der Zähler 19 summiert diese Impulse und gibt die berechnete Zahl als Parallelcode an eine Codewandler- und Steuerschaltung 20 aus. die mit einem Digital-Anzeigegerät 21 verbunden ist.
Die Dauer des Zählintervalls ergibt sich aus der Be-Ziehung: The one-pulse emitted by the output of the counting interval generator 11, the duration of which is proportional to the defe'a interval, opens a gate circuit 18 which allows several counting pulses from the counting pulse generator 23 to pass to the input of the counter 19. The counter 19 adds up these pulses and outputs the calculated number as a parallel code to a code converter and control circuit 20. which is connected to a digital display device 21.
The duration of the counting interval results from the relationship:

T2 = T 2 =

71 ■ 71 ■ U1 U 1 U2 U 2

Hierbei bedeuten:Here mean:

T2 die Dauer des Zählintervalls,
Ti die Dauer des zu messenden Zeitintervalls,
U\ die Spannung am Ausgang der Referenz-Ladespannungsquelle 15, T 2 the duration of the counting interval,
Ti is the duration of the time interval to be measured,
U \ is the voltage at the output of the reference charging voltage source 15,

U2 die Spannung am Ausgang der Referenz-Entladespannungsquelle27. U 2 is the voltage at the output of the reference discharge voltage source27.

Die Anzahl der Zähümpulse, die vom Zähler 19 summiert werden, erhält man aus dem Ausdruck:The number of counting pulses summed up by the counter 19 is obtained from the expression:

/V= D= / · T2 = / V = D = / * T 2 =

{■ U]{■ U]
U2 U 2

Darin sind:In it are:

Hierbei sindHere are

(■ Us(■ Us
U,U,

(2) stand, wobei der Schalter geöfinet wird und dem Eingang des Integrators des Pulslängenmodulators die Spannung der Referenz-Entladespannungsquelle 27 zugeführt wird. Vom Integratorausgang gelangt das Signal in Form einer linear veränderlichen Spannung zum Eingang des !Comparators und wird mit einer Spannung verglichen, die der Spannung der Referenz-Ladespannungsquelle 15 proportional ist. Im Zeitpunkt der Gleichheit der beiden Spannungen entsteht am Komparatorausgang ein Spannungssprung, der das Flip-Flop des Pulslängenmodulators in den anfänglichen Mullzustand überführt. Die Dauer jedes am Modulatorausgang erzeugten Zählimpulses wird also durch den Ausdruck(2) stood with the switch opened and the entrance of the integrator of the pulse length modulator, the voltage of the reference discharge voltage source 27 is supplied will. From the integrator output, the signal arrives at the input in the form of a linearly variable voltage of the! Comparator and is compared with a voltage that corresponds to the voltage of the reference charging voltage source 15 is proportional. When the two voltages are equal, the output of the comparator arises a voltage jump, which the flip-flop of the pulse length modulator in the initial mulled state convicted. The duration of each counting pulse generated at the modulator output is thus given by the expression

1515th γ= K]γ = K]

(3)(3)

K der Stabilisierungsfaktor, K is the stabilization factor,

D der Defektabstand, D is the defect distance,

T] die Dauer des zu messenden Zeitintervalls, T] the duration of the time interval to be measured,

/ die Zählimpulsfrequenz,/ the counting pulse frequency,

U], U2 Spannungen am Ausgang der Referenz-Lade-Spannungsquelle 15 bzw. der Referenz-Entladespannungsquelle 27. U], U 2 voltages at the output of the reference charge voltage source 15 and the reference discharge voltage source 27, respectively.

U2 U 2

N die Anzahl der Zählimpulse, N is the number of counting pulses,

D der Defektabstand, D is the defect distance,

/ die Zählimpulsfrequenz,/ the counting pulse frequency,

T2 die Dauer des Zählintervalls, T 2 the duration of the counting interval,

Ui, U2 Spannungen am Ausgang der Referenz-Ladespannungsquelle 15 bzw. der Referenz-Entladespannungsquelle 27, Ui, U 2 voltages at the output of the reference charging voltage source 15 and the reference discharge voltage source 27,

Ti die Dauer des zu messenden Zeitintervalls. Ti is the duration of the time interval to be measured.

Die stabile Anzeige erreicht man in der Einrichtung zur Ultraschallprüfung durch Stabilisierung der Größe bestimmt, in demThe stable display is achieved in the device for ultrasonic testing by stabilizing the size determined in that

r die Dauer des Modulatorimpulses ist,
K\ den Proportionalitätsfaktor bedeutet,
U] die Spannung der Referenz-Ladespannungsqueller is the duration of the modulator pulse,
K \ means the proportionality factor
U] is the voltage of the reference charging voltage source

15 bezeichnet,
U2 die Spannung der Referenz-Entladespannungsquelle27ist. 15 denotes,
U 2 is the voltage of the reference discharge voltage source 27.

Wird die Referenz-Entladespannung dem Eingang der Lade-Entladeschaltung 13 nicht kontinuierlich, sondern in Form von Impulsen mit einer Dauer rund einer Amplitude U2 zugeführt, so wird für die diskrete Entladung der Kapazität der Schaltung 13 bis zum anfänglichen Nullpegel eine Impulszahl N benötigt, die sich wie folgt bestimmen läßt:If the reference discharge voltage is fed to the input of the charge-discharge circuit 13 not continuously, but in the form of pulses with a duration around an amplitude U 2 , then a number of pulses N is required for the discrete discharge of the capacitance of the circuit 13 to the initial zero level, which can be determined as follows:

35 — = const T1 τ 35 - = const T 1 τ

Hierbei sindHere are

Der Regler 24, der im Stromkreis der Referenz-Entladespannungsquelle 27 liegt und die Stabilisierung nach dem obigen Ausdruck (3) ermöglicht, gewährleistet also stabile Messungen der Defektlage im Erzeugnis 3 mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ultraschailprüfeinrichtung. The regulator 24, which is in the circuit of the reference discharge voltage source 27 and enables the stabilization according to the above expression (3), so guaranteed stable measurements of the defect position in product 3 with the aid of the ultrasonic testing device according to the invention.

Als einfachsten Referenz-Entladespannungsregler 24 kann man einen Frequenz-Spannungs-Wandler benutzen, der wie folgt funktioniert: Die vom Zählimpulsgenerator 23 erzeugte Folge von kurzzeitigen Impulsen bewirkt die Impulsmodulation der Referenz-Entladespannungsquelle 27. Die sich dabei ergebende Impulsfolge wird nun gemittelt und erscheint am Ausgang des Reglers 24. Bei dieser Umwandlung ergibt sich die Möglichkeit, die Ergebnisse der Defektabstandsmessungen nur nach einer Kenngröße — der mittleren Zählimpulsfrequenz — zu stabilisieren, wobei für die Effektivität dieses Verfahrens gute Stabilisierung der Referenzspannungsquellen erforderlich ist.A frequency-voltage converter can be used as the simplest reference discharge voltage regulator 24, which works as follows: The sequence of short-term pulses generated by the counting pulse generator 23 causes the pulse modulation of the reference discharge voltage source 27. The resulting pulse sequence is now averaged and appears at the output of the Regulator 24. With this conversion it is possible to use the results of the defect distance measurements to stabilize only according to one parameter - the mean counting pulse frequency, whereby for the effectiveness this method provides good stabilization of the reference voltage sources is required.

Als Referenz-Entladespannungsregler 24 wird bevorzugt ein Pulslängenmodulator benutzt, der einen schnellen Flip-Flop, einen Schalter, einen Integrator und einen Komparator enthält. Die Schaltung funktioniert folgenderweise: Das impulsförmige Signal des Zählimpulsgenerators 23 setzt das Flip-Flop jedesmal in den Eins-Zu- Uu U2 die Referenz-Ladespannung und die Referenz-Entladespannung, A pulse length modulator which contains a fast flip-flop, a switch, an integrator and a comparator is preferably used as the reference discharge voltage regulator 24. The circuit works as follows: The pulse-shaped signal of the counting pulse generator 23 sets the flip-flop each time in the one-to- Uu U 2 the reference charge voltage and the reference discharge voltage,

T] das zu messende Zeitintervall, T] the time interval to be measured,

r die Impulsdauer (4).r is the pulse duration (4).

Aus dem Ausdruck (5) folgt, daß die mittels der erfindungsgemäßen Ultraschallprüfeinrichtung erhaltenen Meßwerte zur Bestimmung der Lage eines Werkstoffdefektes von der Frequenzstabilität des Zählimpulsgenerators 23 sowie der Referenzspannungen praktisch unabhängig ist.From expression (5) it follows that the obtained by means of the ultrasonic testing device according to the invention Measured values for determining the position of a material defect from the frequency stability of the counting pulse generator 23 and the reference voltages is practically independent.

Hierzu! Blatt ZeichnungenFor this! Sheet drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Ultraschallprüf einrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, mit einer Reihenschaltung aus einem Prüfimpulsgenerator, einem piezoelektrischen Schwingungswandler und einem Verstärker, bei dem ein Ausgang an einen Eingang eines Meßzeitgebers angeschlossen ist, dessen anderer Eingang auf den Prüfimpulsgenerator geschaltet ist, während der andere Ausgang des Verstärkers mit einem Eingang eines Zählintervallgebers verbunden ist, dessen anderer Eingang am Ausgang einer Lade-Entladeschaltung liegt, weiter mit einem ersten Schalter, dessen Eingänge mit dem Meßzeitgeber und mit einer Referenz-Ladespannungsquelle verbunden sind, einem zweiten Schalter, bei dem ein Eingang an den Zählintervallgeber angeschlossen ist und der andere Eingang mit dem Ausgang einer Referenz-Entladespannungsquelle verbunden ist, wobei die Ausgänge beider Schalter am Eingang der Lade-Entladeschaltung liegen, mit einer Torschaltung, bei der ein Eingang mit dem Ausgang des Zählintervallgebers und der andere Eingang mit einem Zählimpulsgenerator verbunden ist, mit einem an die Torschaltung angeschlossenen Impulszähler zum Zählen der von der Torschaltung durchgelassenen Impulse, ferner mit einer Codewandler- und Steuerschaltung und einem Anzeigegerät zur Anzeige der Meßergebnisse, wobei die Lade-Entladeschaltung (13) als Impuldauervervielfachungsschaltung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenz-Entladespannurgsregler (24) zwischen die Referenz-EntladespannuTigsquelle (27) und den zweiten Schalter (16) geschaltet ist und daß der Referenz-Entladespannungsregler (24) mit der Referenz-Ladespannungsquelle (15) sowie mit dem Zählimpulsgenerator (23) verbunden ist und die Impulse des Zählimpulsgenerators (23) mit der Spannung der Referenz-Entladespannungsquelle (27) kombiniert.1. Ultrasonic testing device for non-destructive Materials testing, with a series connection of a test pulse generator, a piezoelectric Vibration converter and an amplifier, in which an output is connected to an input of a measuring timer is connected, the other input of which is switched to the test pulse generator, while the other output of the amplifier is connected to an input of a counting interval generator is, whose other input is at the output of a charge-discharge circuit, continue with a first Switch, whose inputs are connected to the measuring timer and to a reference charging voltage source are, a second switch with an input connected to the counting interval generator and the other input to the output of a reference discharge voltage source is connected, with the outputs of both switches at the input of the charge-discharge circuit, with a gate circuit, one input with the output of the counting interval generator and the other input with a Counting pulse generator is connected to a pulse counter connected to the gate circuit Counting the pulses allowed through by the gate circuit, furthermore with a code converter and control circuit and a display device for displaying the measurement results, wherein the charge-discharge circuit (13) is designed as a pulse duration multiplier circuit, characterized in that a reference discharge voltage regulator (24) between the reference discharge voltage source (27) and the second switch (16) is switched and that the reference discharge voltage regulator (24) with the reference charging voltage source (15) and with the counting pulse generator (23) is connected and the pulses of the counting pulse generator (23) with the voltage of the Combined reference discharge voltage source (27). 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenz-Entladespannungsregler (24) als Frequenz-Spannungs-Wandler ausgeführt ist, der die Spannung der Referenz-Entladespannungsquelle (27) mit den Impulsen des Zählimpulsgenerators (23) moduliert und von der so erhaltenen Modulationswelle den Mittelwert bildet.2. Device according to claim 1, characterized in that the reference discharge voltage regulator (24) is designed as a frequency-voltage converter, which the voltage of the reference discharge voltage source (27) is modulated with the pulses from the counting pulse generator (23) and from the one obtained in this way Modulation wave forms the mean. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenz-Entladespannungsregler (24) als Impulslängenmodulator ausgebildet ist.3. Device according to claim 2, characterized in that the reference discharge voltage regulator (24) is designed as a pulse length modulator.
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DE2632680A1 (en) * 1976-07-16 1978-01-19 Deutsch Pruef Messgeraete PROCEDURE FOR THE AUTOMATIC ADJUSTMENT AND CYCLING FEEDBACK OF MEASUREMENT RESULTS TO THE ADJUSTMENT OF TESTING SYSTEMS FOR NON-DESTRUCTIVE MATERIAL TESTING

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