DE3139570C2

DE3139570C2 - Verfahren und Schaltungsvorrichtung zur Bestimmung und Darstellung von Maximalwerten der von Reflektoren in einem Prüfstück reflektierten Ultraschallsignale

Info

Publication number: DE3139570C2
Application number: DE3139570A
Authority: DE
Inventors: Hanno 4018 Langenfeld Jacobs; Peter Dipl.-Ing. 5160 Düren Renzel
Original assignee: Krautkraemer GmbH and Co
Current assignee: Krautkraemer GmbH
Priority date: 1981-10-05
Filing date: 1981-10-05
Publication date: 1983-09-29
Also published as: FR2514142B1; FR2514142A1; GB2107872A; JPS5872053A; JPH0136904B2; US4432235A; GB2107872B; DE3139570A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ultraschallgerät mit einem Bildschirm zur Anzeige der Ultraschallimpulse. Die Maximalwerte der innerhalb einer Zeitblende auftretenden Ultraschallimpulse werden durch einen Anzeigebalken, der gleichzeitig der Blendenbalken ist, angezeigt. Vergrößerungen des Maximalwertes des betreffenden Impulses von Triggerung zu Triggerung setzen den Anzeigebalken immer auf die Impulsspitze. Verkleinerungen der Impulshöhe lassen die Balkenhöhe unbeeinflußt. Damit wird mit einem Anzeigebalken sowohl die entsprechende Blendendauer als auch die während der Messung auftretende maximale Impulshöhe ständig und gleichzeitig mit dem üblichen Impulsbild angezeigt. Die Erfindung beschreibt auch Schaltungsauslegungen zur Erzeugung dieses Blendenbalkens.

Description

5. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

— daß das UND-Gatter (30) drei Eingänge (30e, 3Of, 30g) aufweist, dessen dritter Eingang (30f) mit dem Ausgang (32a; eines Störsignalzählers

(32) verbunden ist,

— daß ein weiteres UND-Gatter (34) vorgesehen ist, dessen Ausgang (34a; mit dem ersten Eingang (32e> des Störsignalzählers (32) und dessen erster Eingang (34e; mit dem Ausgang (\7a)aes Komparators(i7) verbunden ist,

— daß der erste Eingang (I7f) des Komparators (17) am Maximalwertspeicher (31) angeschlossen ist,

— daß dem zweiten Eingang (17e;des Komparators das Ultraschallsignal zugeführt wird, und

— daß sowohl der zweite Eingang (12r) des Störsignalzählers (32) als auch der zweite Eingang (34/; des UND-Gatters (34) mit der Zeitblende (6) verbunden sind.

6. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur alternativen Zuschaltung des Ausgangs (23a;des Schwellwertgebers (23)

an das Bildteil (10) und der empfangenen Ultraschallsignale an das Bildteil (10) ein elektronisch gesteuerter Schalter (11) vorgesehen ist.

7. Schaltungsvorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur alternativen Zuschaltung des Maximalwertspeichers (31) an das Bildteil (10) und der empfangenen Ultraschallsignale an das Bildteil (10) ein elektronisch gesteuerter Schalter (', 1) vorgesehen ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Schaltungsvorrichtungen zur Bestimmung und Darstellung von

Maximalwerten der von Reflektoren in einem Prüfstück reflektierten Uitraschallsignale bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, wobei unter Verwendung eines Ultraschallgerätes in ständiger Wiederholung Ultraschallimpulse ausgesendet und empfangen werden und die empfangenen Uitraschallsignale auf einem im Ultraschallgerät vorgesehenen Bildschirm und auf diesem zur Bewertung der Uitraschallsignale eine Zeitblende in Form eines in seiner Lage und Ausdehnung veränderbaren Blendenbalkens auf dem

μ Bildschirm dargestellt werden und die jeweilige Länge des Blendenbalkens der Dauer der Zeitblende und seine Höhe über der Nullinie einer Vergleichsspannung entspricht.

Bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung mit

b5 Ultraschallimpulsen ist es üblich, ausgewählte Laufzeitbereiche, die im zu prüfenden Material definierten Tiefenbereichen entsprechen, mit elektronischen Blenden auszublenden. Die Echoimpulse können dann

getrennt nach Laufzeitbereichen ausgewertet werden. So kann eine Blende für den Reflektorerwartungsbereich bzw. Fehlererwartungsbereich und eine für die Rückwand gesetzt werden. Bei der Prüfung wird allgemein der Prüfkopf auf der Oberfläche des Prüfstückes bewegt. Die Aussendung und der Empfang der Uitraschallimpulse erfolgt in Abständen von einigen hundertstel bis einigen tausendstel Sekunden und wird durch einen Triggerimpuls gesteuert. Auf dem Bildschirm des Ultraschallgerätes ist dann nur eil Schwanken der Impulsanzeige infolge der Bewegung des Prüfkopfes wahrzunehmen. Für die Prüfung ist die Stellung, in der die höchste Impulsamplitude innerhalb eines Erwartungsbereiches auftritt, besonders wichtig. Bei der manuellen Prüfung wird daher der Prüfkopf so lange auf dem zu prüfenden Werkstück hin und her bewegt und dabei unter Umständen auch um seine Längsachse gedreht, bis man die größte Impulsamplitude e.mittelt hat. Dieses Ermitteln der größten Impulsamplitude ist für die Bewertung von l'ngänzen im Prüfstück unumgänglich und erfordert eine verhältnismäßig hohe Aufmerksamkeit bei der Beobachtung des Bildschirmes. Die Schwankungen der Impulsamplitude sind hierbei sehr schnell und der Maximalwert kann sehr leicht übersehen werden. Auch wird bei dieser Prüfkopfbewegung der Maximalwert der Impulsamplitude sehr oft überschritten und muß dann neu erzeugt werden. Ein unmittelbarer Vergleich der zu verschiedenen Zeiten aufgetretenen vermeidlichen Maximalwerte fehlt hierbei. Oft hilft man sich dadurch, daß der vermeindliche Maximalwert mit einem ölstift oder ähnlichem auf dem Bildschirm des Ultraschallgerätes markiert wird bis man gegebenenfalls einen noch größeren Wert findet. Ein solches Verfahren ist bei der Prüfung umständlich und zeitaufwendig. Um nicht zusätzlich durch unbedeutende Ultraschallimpulsanzeigen irritiert zu werden, werden in den Erwartungsbereichen Schwellwerte vorgegeben und nur Impulsamplituden, die die jeweilige Schwelle überschreiten, angezeigt: Verfahren und Vorrichtungen hierfür, mil einer oder mehreren Bewertungsschwellen, sind in Werkstoffprüfung mit Ultraschall. J. und H. Krautkrämer. 1975. Springer-Verlag Berlin. S. 247 — 249, beschrieben. Auch ist mit der DE-OS 29 45 201 ein Verfahren und eine Schaltungsvorrichtung bekannt, wonach es möglich ist, die Höhe des Schwellwertes und die Dauer des Erwartungsbereiches einzustellen und mit den eingestellten Koordinatenwerten auf dem Bildschirm als Balken abzubilden. Mit diesen bekannten Verfahren ist es nicht möglich, automatisch die größte Amplitude mehrerer nacheinander empfangener Ultraschallsignale festzustellen und anzuzeigen.

Weiterhin ist eine Schaltung bekannt, die es ermöglichen soll, den Maximalwert von mehreren nacheinander empfangenen Ultraschallimpulsen festzustellen und anzuzeigen (JP-Patentanmeldung 23125 285). Hierzu wird der gesamte zu prüfende Laufzeitbereich in Teilbereiche aufgeteilt und in jedem Laufzeitteilbereich werden mit einem Amplitudenzähler die Amplitudenhöhen ausgezählt und sowohl die Zeit als auch die Amplitudeninformationen gespeichert, wobei die Amplitudenzähler so ausgebildet sind, daß sie nur aufwans (vorwärts) zählen. Durch einen manuell zu betätigenden Schalter kann die in den Speichern vorhandene Information zurückgerufen und auf dem Bildschirm eines Ultraschallgerätes angezeigt werden. Hierbei ist es nachteilig, daß nur nach Betätigung eines Schalters der bislang größte aufgetretene Ultraschallimpuls in seiner Amplitude auf de;n Bildschirm angezeigt wird. Weiterhin wird nur ein einmal aufgetretenes maximales Echo reproduziert auf dem Bildschirm abgebildet; ein ständiges Verfolgen der Zunahme der Echoamplitude bzw. der Echoamplitudenveränderung ist nicht möglich. Ferner haben die bekannten Vorrichtungen den Nachteil, daß ein relativ großer Schaltungsaufwand erforderlich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe

to zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, das gegenüber bekannten Verfahren ein Bestimmen und ständiges Darstellen des in nacheinander empfangenen Ultraschallsignalen enthaltenen Maximalwertes der Amplituden ermöglicht, sowie eine Schaltungsvorrichtung zur kostengünstigen Durchführung des Verfahrens aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Die weiteren Ansprüche offenbaren besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht also darin, daß der Maximalwert der unterschiedlich hohen Echoamplituden, die sich bei der Hin- und Herbewegung des Prüfkopfes auf dem Prüfstück ergeben, nicht nur ermittelt, sondern auch ständig angezeigt wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die mit Hilfe der Fig. 1—6 erläutert werden. Es zeigen Fig. la bis Id die Verwendung des Blendenbalkens eines Ultraschallgerätes zur Anzeige der maximalen Ultraschallsignalamplitude;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispieles einer Schaltung zur Realisierung der Erfin- dung;

F i g. 3 ein Blockschaltbild des in F i g. 2 verwendeten Sch well wertgebers;

F i g. 4 eine Darstellung zur Erläuterung der Blendenbalkenvoreinstellung durch sukzessive Approximation; Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schaltung zur Realisierung der Erfindung; F i g. 6 ein Impulsschema zu F i g. 5, und Fig. 7 ein Blockschaltbild mit Maximalwertspeicher und Zähler.

F i g. 1 zeigt einen Bildschirm 1 eines Ultraschallgerätes, auf dem ein Ultraschallimpulsbild dargestellt ist wie es üblicherweise bei der Prüfung an Werkstücken auf dem Bildschirm zu sehen ist. Dabei ist mit 2 der auf dem Bildschirm 1 erscheinende Sendeimpuls, mit 3 ein von

so einer Ungänze stammendes Reflektorecho (auch Fehlerecho) und mit 4 ein von der Rückwand des Prüfstückes stammendes Rückwandecho bezeichnet. Auf dem Bildschirm 1 ist außerdem ein in seiner Höhe, seitlichen Lage und Länge variabler Blendenbalken 5 sichtbar. Die Länge des Balkens 5 entspricht der Zeitblende (Fehlererwartungsbereich) r2— fl. Die Höhe des Blendenbalkens 5 entspricht erfindungsgemäß gerade der Höhe des Maximalwertes aller in einem Meßabschnitt empfangenen Fehlerechoamplituder 3; Wenn bei einem Prüfvorgang der Prüfkopf also auf der Oberfläche des Prüfstückes relativ zu einem Reflektor bewegt wird, erhält man zum entsprechenden Zeitpunkt ein Echo dieses Reflektcrs in Form einer Impulr^nzeige 3. 'Fällt diese Impulsanzeige in eine vorwählbare Zeitblende ! 2 — ; 1, erscheint erfindungsgemäß ein Balken auf der Spitze dieser Impulsanzeige. Die Balkenlänge entspricht der Zeitdauer der Zeitblende ?2 — i\. Wird bei weiterer Prüfkopfbewegung die

Impulsanzeige höher, so erscheint der Balken immer auf der Impulsspitze (Fig. Ib). Wird dagegen bei weiterer Prüfkopfbewegung die Impulsanzeige kleiner (Fig. Ic), so verbleibt der Balken in der einmal erreichten Höhe, jedenfalls so lange, wie im Zuge der Prüfkopfbewegungen die Impulshöhe unterhalb der Balkenhöhe bleibt. Tritt im weiteren Verlauf der Prüfkopfbewegungen eine noch höhere Impulsanzeige auf (F i g. Id), setzt sich der Balken erfindungsgemäß auf die Spitze dieses nun noch höheren Impulses. Der Balken wird folglich immer bei einem Prüfvorgang die größte bis dahin aufgetretene Impulshöhe anzeigen.

In Fig. 2 wird eine besonders vorteilhafte Schaltungsvorrichtung wiedergegeben, die die Steuerung der Höhe des Blendenbalkens in Abhängigkeit von der empfangenen Echoamplitude ermöglicht. Dabei ist mit 27 ein Trigger, mit 25 ein Ultraschallimpulssender, mit 24 ein Empfangsverstärker bezeichnet. Der Senderausgang und der Empfängereingang sind mit einem Prüfkopf 13 verbunden, der auf d<;m zu prüfenden Werkstück 15 aufliegt. Ferner enthält die Schaltungsvorrichtung eine Zeitblendenerzeugungseinheit 6, einen als eine Amplitudenblende arbeitenden Komparator 17, einen Schwellwertgeber 23, ein UND-Gatter 19, Umschalter 11 und 12 sowie ein Bildteil 10, das im wesentlichen aus einer Kathodenstrahlröhre besteht.

Der Trigger 27 gibt Impulse 21 zur Triggerung des Ultraschallimpulssenders 25 ab, wodurch der Prüfkopf 13 zur Aussendung von Ultraschallimpulsen angeregt wird. Der von einem Reflektor 14 im Prüfstück 15 erzeugte Echoimpuls und das Echo von der Rückwand des Prüfstückes werden in diesem Beispiel vom selben Prüfkopf 13 nach den entsprechenden Laufzeiten der Impulse empfangen, in elektrische Impulse umgewandelt und im Empfangsverstärker 24 verstärkt. Es ist für die Erfindung ohne Bedeutung, ob die Echoimpulse vom selben Prüfkopf 13 oder von anderen Prüfköpfen empfangen werden. Der Triggeriinpuls 21 startet auch eine Zeitblende 6, die den Zeitblendenimpuls 7 erzeugt. Impulslänge und Impulsbeginn des Zeitblendenimpulses ao 7 sind vorteilhafterweise wählbar und wie in Fig. 1 angedeutet, durch die Zeitpunkte t1 und / 2 dargestellt.

Tritt beispielsweise innerhalb der Zeitblende 6 erstmals ein Impuls 3 auf, so entstehen, wie nachstehend beschrieben, Setzimpulse 18. Diese Setzimpulse werden zunächst dem Eingang 23e des Schwellwertgebers 23 zugeführt. Am Ausgang 23a des an sich bekannten Schwellwertgebers entsteht eine Vergleichsspannung 8, die sich mit jedem Setzimpuls 18 um einen Digitalschritt erhöht. Diese Vergleichsspannung 8 wird dem ersten Eingang 17/ des Komparators 17 zugeführt, dem zweiten Eingang 17ε des Komparators werden die vom Empfangsverstärker 24 verstärkten Impulse 2, 3, 4 zugeführt. Am Ausgang 17a des Komparators sind folglich diese Impulse dann vorhanden, wenn die am Komparatoreingang 17e anliegenden Impulse 2, 3, 4 in ihren jeweiligen Spitzenwerten höher sind als die an dem anderen Eingang vorhandene Vergleichsspannung 8. Diese vom Komparator gelieferten Impulse werden dem ersten Eingang 19/des UND-Gatters 19 zugeführt, wobei am zweiten Eingang 19edieses UND-Gatters der Zeitblendenimpuls 7 der Zeitblende 6 anliegt Folglich wird von den Impulsen am Eingang 19/" nur dieser Impuls durch das UND-Gatter durchgelassen, der während des Zeitblendenimpulses 7 vorhanden ist; das ist in diesem Beispiel der Impuls 3. Dieser Impuls wird dem Schwellwertgeber 23 an seinem Eingang 23e als Setzimpuls 18 zugefügt.

1st durch eine entsprechende Anzahl von Setzimpulsen 18 die Vergleichsspannung 8 um einen Digitalschritt höher als einer der Spitzenwerte der Impulse 2,3 und 4, so wird der Komparator diesen Impuls sperren und an seinem Ausgang für diesen Zeitpunkt keinen Impuls erzeugen. Ist das für den Impuls 3 der Fall, dann wird innerhalb der durch den Zeitblendenimpuls 7 gegebenen Zeit ti bis i2 kein Impuls vom UND-Gatter durchgelassen. Die anderen Impulse brauchen hier nicht weiter betrachtet zu werden, da sie sowieso nicht das UND-Gatter passieren können. Wird aber kein Setzimpuls 18 mehr erzeugt, kann auch der Schwellwertgeber 23 die Vergleichsspannung 8 an seinem Ausgang nicht mehr erhöhen. Erst wenn während des Zeitblendenimpulses 7 ein Impuls 3 mit einem höheren Spitzenwert als es der jeweiligen Vergleichsspannung 8 entspricht, auftritt, wird wieder ein Setzimpuls 18 erzeugt und die Vergleichsspannung 8 weiter erhöht, so lange bis sie wieder um einen Digitalschritt höher liegt als der Spitzenwert dieses Impulses. Durch einen vorzugsweise elektronisch arbeitenden ersten Umschalter 11 wird an den Signalverstärker des Bildteiles 10 des Ultraschallgerätes, das ist vorzugsweise der K-Verstärker, im zeitlichen Rhythmus, und hier wieder vorzugsweise alternierend, einmal der Ausgang des Empfangsverstärkers 24 zur Abbildung der Impulsanzeige 2, 3, 4 und einmal die Vergleichsspannung 8 zur Anzeige der größten bis dahin innerhalb der Zeitblende 6 aufgetretenen Impulsspitze angeschaltet. Hierdurch erscheint auf dem Bildschirm 1 des Bildteiles 10 des Ultraschallgerätes ein Balken in der Bildschirmhöhe eines bis dahin aufgetretenen größten Impulses. Mit einem zweiten Umschalter 12 wird zur Abbildung des Impulsbildes auf dem Bildschirm in der entsprechenden Stellung des ersten Umschalters 11 der Bildschirm für den gesamten Zeilenkipp des Bildteiles hellgesteuert, und in der anderen Stellung des Umschalters 11 wird der Bildschirm nur für die Dauer der Zeitblende 6, vorteilhafterweise durch den Zeitblendenimpuls 7 selbst, hellgesteuert. Hierdurch wird erreicht, daß der Balken vorteilhafterweise nur während der Zeitdauer der Zeitblende 6, also in der Zeit ti bis f2 auf dem Bildschirm erscheint.

Mit Hilfe eines Schalters 20 kann zur Einleitung eines neuen Meßvorganges der Schwellwertgeber zurückgesetzt werden, so daß die Vergleichsspannung 8 ihren unteren Wert annimmt.

In einer Ausgestaltung der Erfindung entsprechend der F i g. 3 besteht der Schwellwertgeber 23 aus einem D/A-Wandler 231, einer Flip-Flop-Stufe 232 und einem Mikroprozessor 233. Hierbei werden vorzugsweise die vom UND-Gatter 19 erzeugten Setzimpulse 18 zunächst zur Impulsformung der Flip-Flop-Stufe 232 zugeführt. Diese Stufe wird vom Mikroprozessor 233 mit jedem Triggervorgang der Triggerstufe 27 über die Verbindung 234 zurückgesetzt. Die Flip-Flop-Stufe erzeugt einen Impuls 26, der dem D/A-Wandler als Setzimpuls zugeführt wird, wodurch die Vergleichsspannung 8 um einen Digitalschritt erhöht wird. Ist die Vergleichsspannung 8 um einen Digitalschritt höher als die Amplitude des Ultraschallimpulses 3, sperrt der Komparator 17. Es wird, wie bereits beschrieben, kein neuer Setzimpuls 18 erzeugt, die Flip-Flop-Stufe wird nicht mehr gesetzt und gibt demzufolge auch keinen Setzimpuls mehr an den D/A-Wandler.

Erst wenn während des Zeitblendenimpulses 7 ein Impuls 3 mit einem höheren Spitzenwert als es der jeweiligen Vergleichsspannung 8 entspricht, auftritt,

wird die Flip-Flop-Stufe wieder gesetzt und die Vergleichsspannung 8 weiter erhöht, bis sie wieder um einen Digitalschritt höher liegt als der Spitzenwert dieses Impulses.

Es ist ein Vorteil der Erfindung, daß zur schnellen Einstellung der Vergleichsspannung 8 auf den Spitzenwert eines Impulses, wie, in Fig.4 dargestellt, diese bereits auf 'Λ der möglichen Impulshöhe vor eingestellt wird (9;;/ Im Komparator 17 wird dann, wie beschrieben, verglichen und entweder diese Vergleichsspannung um 'Λ der möglichen Impulshöhe verkleinert (4o/, wenn der Komparator kein Ausgangssignal innerhalb der Zeitblende, oder um V4 der möglichen Impulshöhe vergrößert, wenn der Komparator innerhalb der Zeitblende an die Flip-Flop-Stufe 232 Impulse liefert. In weiteren Schritten wird dann die Vergleichsspannung jeweils um ¹Ai, ¹Ae,, V33, Vm und V128 der möglichen Impulshöhe vergrößert oder verkleinert (4c— 4c). bis z.B. nach dem 7. Triggerimpuls die Vcrgle!chsspunn;i!g so weit an den Impulsspitzenwert angenähert ist, daß dann in wenigen weiteren Digita¹'dinner! die Vergleichsspannung um den genannten einen Digitalschritt höher liegt als der Wert der impulsspitze. Es ist zweckmäßig, diese sukzessive Approximation durch den Mikroprozessor 233 (Fig. 3) vorzunehmen, wodurch die Verbindung 235 des Mikroprozessors zum D/A-Wandler 231 aus entsprechend vielen Leitungen, hier z. B. 8 Leiter, bestehen muß.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, insbesondere zur Anwendung bei der analogen Si°nülvemrbciiyn^, *-vird c'.n V'SXirns'werts^^'^k^'r ηπ sich bekannter Art verwendet. Ein derartiger Maximalwenspsicher benutzt die Aufladung eines Kondensators und ist z.B. von J. R. Naylor beschrieben (Digital and analog signal applications of operational amplifiers, IEEE Spectrum. Juni 1971, S. 41/42). Bei dem genannten Maximahvertspeicher ist es aber nachteilig, daß keine Vergrößerung des sich in der Zeitblende wiederholenden Ultraschallimpulses verfolgt werden kann und daß Störimpulse mit einer größeren Amplitude als die zu iiiL-sseiiucn Uiüäschaiiimpulse zu Fehlmessungen führen.

In F i g. 5 ist eine entsprechende vorteilhafte Ausge-

.!iung der Erfindung skizziert. Vom üblichen Ultrasehallgerät sind hier dargestellt:

!ic Triggerstufe 27,der Impulssender 25, ein Prüfkopf 13 .^gekoppelt an das Prüfstück 15 mit einem Reflektor 14, ler Empfangsverstärker 24, eine Zeitblendenstufe 6, das Bildtei! 10 mit Kippstufe 101 zur Erzeugung des Zeilenkipps und die Hellsteuerstufe 102 für die bildröhre. Erfindungsgemäß sind in diesem Beisniel der Mjlialtungsvorrichtung noch in dem mit der Kennziffer i5 bezeichneten Bereich vorhanden: ein UND-Gatter V. ein Maximalwertspeicher 31 an sich bekannter Art .;:d triggerbare Umschalter 11 und 12.

Zur weiteren Erläuterung des Aufbaus der Schal-• ingsvorrichtung und der funktionsmäßigen Zusam-. nhänge wir das Impulsschema der F i g. 6 herangezo-

n. Hierin ist die Zeitblende 6 durch die Zeitblendenimüise 7 dargestellt. 21 sind die Triggerimpulse, die die Viederholungen der einzelnen Meßvorgänge auslösen; ; sind die während der Zeitblendendauer (Erwartungs-' ereich) empfangenen Ultraschallimpulse. Der Zeilen- ^:,ip für die Bildröhre im Bildteil 10 ist durch die ^v-ezahnimpulse 103 dargestellt. 38 ist die jeweilige rannung am Maximalwertspeicher 31. Hinter dem nischalter 11 ist diese Gleichspannung am Bildteil 10 nur impulsförmig vorhanden; dargestellt durch die Impulse 39. 3/39 sind die für jeden Triggervorgang von der Bildröhre abgebildeten Impulse und 3 + 5 das vom Auge wahrgenommene Impulsbild, wobei die Balkenhöhe 5 der Höhe des Impulses 39 entspricht. In den F i g. 5 und 6 und den Beschreibungen wird nur auf die innerhalb der Zeitblende empfangenen Impulse 3 Bezug genommen. Die selbstverständlich auch vorhandenen anderen Impulse wie Sendeimpuls, Rückwandimpuls und andere außerhalb der Zeitblende liegenden Impulse sind nicht dargestellt, weil hier kein Zusammenhang mit den Vorteilen der Erfindung besteht.

Für die erfindungsgemäße Anzeige der größten Impulsamplitude innerhalb einer Meßdauer wird zunächst in diesem Beispiel nach Fig. 5 und 6 der Maximalwertspeicher 31 durch den geschlossenen Schalter 20 auf einen unteren Wert gesetzt. Wird der Schalter 20 geöffnet und liefert der Empfangsverstärker 24 Impulse, so liegen diese am zweiten Eingang 30^des UND-Gatters 30 an. Am ersten Eingang 30e dieses UND-Gatters liegt auch der Zeitblendenimpuls 7 an, so daß der empfangene Impuls, sofern er in den Bereich der Zeitblende fällt, das UND-Gatter passieren kann und dem Maximalwertspeicher 31 zugeführt wird.

Der Kondensator 36 wird folglich mit der Spitzenspannung dieses Impulses aufgeladen. Folgeimpulse, die in ihrer Spannungsspitze unterhalb der Ladespannung des Kondensators 36 liegen, haben keinen Einfluß auf die Ladespannung. Der Kondensator 36 bleibt also immer auf dem höchsten Spannungswert aufgeladen, den bis dahin ein Impuls aufwies.

Mit 'edem Τπ^σσ£Γ-ΪΓη^ηυ!5 21 wird die K-iⁿpstuf? 101 für die Bildröhre gestartet und für einen Erwartungsbereich die Zeitblende 6 gesetzt, die den Zeitblendenimpuls 7 erzeugt. Der Triggerimpuls schaltet auch, vorzugsweise alternierend, die Umschalter 11 und 12 um. In der obersten Stellung der Umschalter wird das normale Ultraschallimpulsbild auf dem Bildschirm der Bildröhre abgebildet, in der unteren Stellung wird nur während des Zeitblendenimpulses 7 die Ladespannung 38 am Maximalwertspeicher 31 abgebildet, wobei es vorteilhaft ist, die Hellsteuerung der Bildröhre in dieser Phase nicht durch die Hellsteuerstufe 102, sondern durch die Zeitblendenstufe 6 vorzunehmen. Es ist auch leicht möglich, den Sender 25 so zu triggern, daß er während der Abbildung der Spannung 38 keine Ultraschallimpulse erzeugt. Der Triggerimpuls 21 wird üblicherweise mehrere hundert bis mehrere tausendmal pro Sekunde erzeugt, so daß durch die Umschaltung von Echobild auf Abbildung der Spannung 38 das Auge diesem Wechsel nicht folgen kann und auf dem Bildschirm sowohl das übliche Ultraschallimpulsbild zu sehen ist, als auch die Abbildung der Spannung 38 am MaximalwertEpeicher, die erfindungsgemäß als Balken 5 für die Dauer der Zeitblende zu sehen ist, und zwar mit denselben Koordinaten der Bildschirmhöhe wie die Spitze eines bis dahin aufgetretenen größten Impulses.

In einer weiteren Ausgestaltung dieser Erfindung werden zur Vermeidung von Meßwertverfälschungen durch Störimpulse dem Maximalwertspeicher nur solche Impulse zugeführt, die /V-mal ununterbrochen mit jedem Triggervorgang in der Zeitblende auftreten. Hierzu wird gemäß Fig. 7 zusätzlich ein Impulszähler 32, ein weiteres UND-Gatter 34 und der Komparator 17 benötigt. Als UND-Gatter 30 wird eine Ausführung mit 3 Eingängen verwendet. In dieser Ausgestaltung wird wieder durch den Schalter 20 der Maximalwertspeicher auf einen unteren Wert gebracht, wobei der Zähler 32

entsprechend seiner später beschriebenen Funktion auf »Null« gesetzt ist. Wird nun der Schalter 20 geöffnet und liefert der Empfangsverstärker 24 Impulse, so liegen diese auch am Komparatoreingang 17e des !Comparators 17 an. Am Komparatoreingang 17/liegt eine untere Spannung an, da der Kondensator 36 noch nicht aufgeladen ist. Der Komparator läßt folglich die Impulse vom Empfänger passieren und führt sie dem ersten Eingang 34edes UND-Gatters 34 zu. Am zweiten Eingang 34/dieses UND-Gatters liegt der Zeitblendenimpuls 7 an, so daß der empfangene Impuls, sofern er in den Bereich der Zeitblende fällt das UND-Gatter passieren kann, und dem Eingang 32e des Zählers 32 zugeführt wird. Dieser Zähler 32 ist so ausgelegt, daß er an seinem Ausgang 32a einen Gleichspannungsimpuls aufbaut, wenn er von seinem ersten Eingang 32e N-mal hintereinander, d. h. für aufeinander folgende Zeitblenden-Impulse 7, die an seinem zweiten Eingang 32/· angelegt werden, einen Impuls zugeführt bekommen hat. Erhält er innerhalb eines Zeitblendenimpulses 7 einmal keinen Impuls an seinen ersten Eingang 32e zugeführt, so schaltet der Zähler auf seine Ausgangsstellung (Zählwert »Null«) zurück. Durch diese Zählerauslegung liegt am Zählerausgang 32a und damit am dritten Eingang 30/ des UND-Gatters 30 ein Öffnungsimpuls an, sofern N-mal hintereinander in jedem Zeitblendenimpuls ein zu messender Impuls 3 vorhanden war. Dem UND-Gatter 30 wird an seinem Eingang 3Oe auch der Z.jitblendenimpuls 7 zugeführt und seinem Eingang 30g· die vom Empfänger 24 gelieferten Impulse 3. Am Ausgang 30a des Gatters sind also nur dann Impulse vom Empfänger 24 vorhanden, wenn sie innerhalb der Zeitblende auftreten und wenn sie N-mal vom Zähler hintereinander gezählt worden sind. Der Maximalwertspeicher 31 wird folglich mit der Spitzenspannung dieses Impulses aufgeladen. Da der Maximaiwertspeicher auch am Eingang 17/des Komparators 17 liegt, können vorzugsweise nur nachfolgende Impulse, die diesen Spannungswert überschreiten, in den Zähler 32 gelangen und nur dann den Kondensator 36 weiter aufladen, wenn dieser Vorgang mit N aufeinanderfolgenden Triggerungen auch Mmal hintereinander aufgetreten ist. Impulse, die in ihrer Spannungsspitze unterhalb der Ladespannung des Kondensators 36 liegen, können den Komparator 17 nicht mehr passieren. Der Kondensator 36 bleibt also immer auf dem höchsten Spannungswert aufgeladen, den bis dahin ein Impuls, der sich mit jeder Zeitblende /V-mal wiederholt hat, aufwies. Tritt irgendwann innerhalb der Zeitblende ein Störimpuls auf, dessen Impulsspitze eine höhere Spannung aufweist als es der Spannung am Kondensator 36 entspricht, so wird zwar dieser Störimpuls den Komparator 33 und das UND-Gatter 34 passieren können und wird vom Zähler 32 gezählt. Da sich ein Störimpuls erfahrungsgemäß aber nicht N-mal mit jeder Triggerung und ohne Unterbrechung wiederholt, wird einmai eine Zeitblende am Zähler 32 anliegen, während kein Impuls an seinem ersten Eingang 32e auftritt, so daß der Zähler wieder auf »Null« zurückgesetzt wird.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung und Darstellung von Maximalwerten der von Reflektoren in einem Prüfstück reflektierten Uitraschallsignale bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, bei dem unter Verwendung eines Ultraschallgerätes in ständiger Wiederholung Ultraschallimpulse ausgesendet und empfangen werden und die empfangenen Ultraschallsignale auf einem im Ultraschallgerät vorgesehenen Bildschirm und auf diesem zur Bewertung der Ultraschallsignale eine Zeitblende in Form eines in seiner Lage und Ausdehnung veränderbaren Blendenbalkens auf dem Bildschirm dargestellt werden und die jeweilige Länge des Blendenbalkens der Dauer der Zeitblende und seine Höhe über der Nullinie einer Vergleichsspannung entspricht, dadurch gekennzeichnet,

— daß jedes wiederholt empfangene Ultraschallsignal innerhalb der Zeitblende mit einer von Wiederholung zu Wiederholung schrittweise erhöhten Vergleichsspannung verglichen wird,

— daß der Blendenbalken stets in der durch die Vergleichsspannung bestimmten Höhe auf dem Leuchtschirm angezeigt wird und

— daß die jeweils in Abhängigkeit von der maximalen Amplitude der Ultraschall-Signale über die Vergleichsspannung erreichte Höhe des Blendenbalkens auf dem Leuchtschirm erhalten bleibt.

2. Schaltungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

— daß eine Amplitudenblende vorgesehen ist, deren Schwellwertspannung die Vergleichsspannung ist, die im wesentlichen aus einem Komparator (17) besteht, an dessen ersten Eingang (17/? die Schwellwertspannung und an dessen zweiten Eingang (17eJ das Ultraschallsignal liegt,

— daß der Ausgang (17a; des Komparators (17) mit dem ersten Eingang (t9f) eines UND-Gatters (19) verbunden ist, an dessen zweiten Eingang (19e;eine Zeitblende (6) liegt,

— daß der Ausgang (19a; des UND-Gatters (19) mit dem Eingang (23e) des Schwellwertgebers (23) verbunden ist, an dessen Ausgang (23a; immer dann eine Erhöhung der analogen Vergleichsspannung (8) um einen Digitalschritt erfolgt, wenn am Eingang (23e; des Schwellwertgebers ein Impuls auftritt, und

— daß der Ausgang (23a; des Schwellwertgebers mit dem Bildteil (10) des Ultraschallgerätes verbunden ist.

3. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertgeber (23) im wesentlichen aus einem Mikroprozessor (233) mit nachgeschaltetem D/A-Wandler (231) besteht.

4. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

— daß die Zeitblende (6) mit dem ersten Eingang (3O; eines UND-Gatters (30) verbunden ist, an dessen zweiten Eingang (30g) das Ultraschallsignal liegt,

— daß der Ausgang (30a; des UND-Gatters (30) mit dem Eingang eines analogen Maximalwert-Speichers (31) verbunden ist, und

— daß der Ausgang des Maximalwertspeichers

(31) mit dem Bildteil (10) des Ultraschallgerätes verbunden ist.