DE3236018C2 - Verfahren zur Abbildung eines Werkstoffehlers mittels Ultraschall - Google Patents

Verfahren zur Abbildung eines Werkstoffehlers mittels Ultraschall

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerabbildung mittels eines Phased-Array-Gerätes mit verbessertem Signal-Rausch-Abstand, wobei die Signale, die bei einem Sektorscan anfallen, aufaddiert werden, für jeden Einschallwinkel digitalisiert abgespeichert, b) bei der nächsten Prüfkopfposition die Maßnahme durchgeführt wird, die Werte aufaddiert werden und nach dem letzten Prüfschuß die positiven und negativen Signalanteile gleichgerichtet und als Intensität auf einem Bildschirm dargestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abbildung eines Werkstoffehlers mit'els Ultraschall nach dem Impulsechoverfahren, bei dem die empfangenen hochfrequenten undemodulierten digitaliF>rten Signale entsprechend den aus der jeweiligen Prüfkopfposition entlang einer Prüfspur auf der Werkstoffoberfläche, dem Abschallwinkel und der Laufzeit zu möglichen Fehlerorten ermittelten, einem Sektorfehlererwartungsbereich in der Einschallebene zugeordneten Speichertdressen in einem Digitalspeicher abgespeichert werden und die bei den verschiedenen Prüfkopfpositionen empfangenen hochfrequenten undemodulierten digitalisierten Signale entsprechend den Laufzeiten zu den Fehlerorten auf den jeweils zugeordneten Speicherplätzen aufaddiert und bei der Endauswertung zur Bilddarstellung gleichgerichtet und als Intensitätsverteilung auf einem Bildschirm sichtbar gemacht werden.
Ein derartiges Verfahren ist aus der nachveröffentlichten DE-OS 32 30 308 bekannt und benötigt eine Tandemanordnung eines Zweikopfprüfsystems, bei dem Ultraschall mit einem festen vorgegebenen Einschallwinkeibereich eingeschaltet wird und vom Empfängerprüfkopf aus einem vorgegebenen festgelegten Winkelbereich empfangen wird.
Aus der DE-OS 24 17 946 ist ein Verfahren zur Untersuchung von Objekten bekannt, bei dem zu verschiedenen Zeiten erhaltene Informationen miteinander verglichen werden oder diese Informationen bzw. Teile von ihnen zu einem geschlossenen Bild zusammengesetzt werden, das dann ers; eine Beurteilung eines Objektes gestattet Dabei wird vorgeschlagen, bei Eintreffen eines neuen Informationswertes für einen bereits mit einem gespeicherten Wert belegten Speicherplatz die beiden Werte zu vergleichen und nur den kleineren oder größeren Wert beizubehalten. Dabei werden jedoch lediglich Intensitätsinformationen ausgewertet, die bereits keine Phaseninformation mehr enthalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem neben einem großen Auflösevermögen auch eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses erzielt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nur ein die Sendeelemente und die Empfangselemente aufweisender Prüfkopf als phasengesteuerter Gruppenstrahler mit Sektorabtastung zur Erzeugung eines Verbund-Abtast-B-Bildes verwendet wird.
Durch die Addition der hochfrequenten Echosignale
ίο ergeben sich destruktive Interferenzen, durch die beträchtliche SNR-Verbesserungen möglich sind.
Zwar ist die Verwendung eines phasengesteuerten Gruppenstrahlers mit Sektorabtastung zur Erzeugung eines Verbund-Abtast-B-Bildes aus Acoustical Holography; VoL 5; Philip S. Green; Plenum Press New York; 1974; S. 249 bis S. 259, bekannt, jedoch wird beim vorveröffentlichten Stand der Technik nicht die Phaseninformation des Informationssignales gespeichert und ausgenutzt
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, bei der Erkennung von Werksiofiehicrn unter Einsatz der Uitraschall-Sektorabtastung das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) zusammen mit dem Auflösevermögen zu verbessern. Entgegen dem eingangs erwähnten nachveröffentlichten Stand der Technik wird beim erfindungsgemäßen Verfahren in an sich bekannter Weise bei mehreren Prüfkopfpositionen tin möglichst enges und fokussiertes Schallbündel über einen mehr oder weniger breiten Bereich geschwenkt Die zurückkehrenden Echos werden verarbeitet und die hierbei gewonnenen Signale auf einem heliigkeitsgesteuerten Bildschirm derart aufgezeichnet, daß ein sektorförmiges B-Bild entsteht
Ähnlich wie bei bekannten Verfahren zur Erzeugung eines Verbund-Abtast-B-Bildes erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach jeder Abtastung bei fester Prüfkopfposition eine Veränderung der Prüfkopfposition um eine Überlagerung mehrerer sektorförmiger B-Bilder zu erreichen, wobei jedoch nicht nur eine intensitätsmäßige ortsrichtig« Am'^dierung erfolgt.
sondern eine Addierung der undemodulierten hochfrequenten Signale.
Während in der Abbildung 1 der Zeichnung das Blockschaltbild des Empfangsteiies eines phasengesteuerten Gruppenstrahlers dargestellt ist zeigt Abb. 2 das Blockschaltbild eines Geräts mit einem phasengesteuerten Gruppenstrahler, dessen Signale einer hochfrequenten Signalmittelung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren unterworfen werden.
Im Gegensatz zu dem Verfahren der Intensitätsmittelung bei dem in Abb. 1 dargestellten Gerät erfolgt bei dem in Abb. 2 dargestellten Gerät eine laufzeitkorrig:?rte hochfrequente Signalmittelung, die proportional der Anzahl der Prüfkopfpositionen, aus denen das fehlerhafte Gebiet angeschaut wird, ist. Mittels dieses Verfahrens, das auf der Grundlage der destruktiven Interferenz beruht, werden beträchtliche SNR-Verbesserungen erzielt, so daß auch Werkstoffe geprüft werden können, die bisher unprüfbar bzw nur in Teilbereichen prüfbar waren. Die zunehmende Anwendung austenitischer bzw. stark streuender Werkstoffe in Bauteilen bzw. Komponenten industrieller Anlagen wirft nämlich große Probleme auf, Nutzanzeigen der Materialfehler von Streuanzeigen aus dem Gefüge zu trennen.
Wie aus Abb. 2 hervorgeht, erfolgt bei dem erfin-
dungsgemäßen Verfahren ein Übergang von der analogen Datenverarbeitung zu einer digitalen Signalverarbeitung. Die Verarbeitung der Empfangssignale erfolgt dahingehend, daß für jeden Einschallwinkel bei festem
Prüfkopfort innerhalb des Schwenkbereiches des Ultraschall-Sektorabtasters die aufsummierten laufzeitkorrigierten hochfrequenten Empfangssignale aller Einzelschwinger eines phasengesteuerten Gruppenstrahlers nicht gleichgerichtet werden, sondern als hochfrequentes Summensignal in einem konventionellen Scan Converter (Bildspeicher) mit einer Speicherkapazität von beispielsweise 512 · 512 · 8 Bit abgelegt werden. Dieses addierende Speicherwerk ist wie aus Abb. 2 hervorgeht, zwischen einem Analogdigitalwandler und einem Tief- to paß-Filter eingefügt
Die Aufsummierung der undemodulierten Signale erfolgt für jeden Schwenkwinkel wobei jev.eils unterschiedliche Speicherplätze beiegt werden. Wird der Prüfkopf bewegt mit dem Ziel einer Compound Scan Abtastung (Verbund-Abtast-B-ßild), so werden von dieser neuen Position widerum alle aufsummierten hochfrequenten Fehlersignale für alle Schwenkwinkel erfaßt, digitalisiert und zu den schon vorhandenen gespeicherten Werten hinzuaddiert. Je nach der Laufzeit erfolgt ein Auslöschen bzw. Verstärken der Amplitudenwerte in den Speicherzellen. Nach Beendigung der Prüfung erfolgt die Gleichlichtung, d. h. Bildung der Intensität nach der bekannten Methode der Bildung analytischer Signale und das Bild des Werk-Stoffehlers erscheint auf einem graphischen Bildschirm.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
30
40
50
55
60
65

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Abbildung eine? Werkstoffehlers mittels Ultraschall nach dem Impulsechoverfahren, bei dem die empfangenen hochfrequenten undemodulierten digitalisierten Signale entsprechend den aus der jeweiligen Prüfkopfposition entlang einer Prüfspur auf der Werkstoffoberfläche, dem Abschallwinkel und der Laufzeit zu möglichen Fehlerorten ermittelten, einem Sektorfshlererwartungsbereich in der Einschallebene zugeordneten Speicheradressen in einem Digitalspeicher abgespeichert werden und die bei den verschiedenen Ppjfkopfpositionen empfangenen hochfrequenten undemodulierten digitalisierten Signale entsprechend den Laufzeiten zu den Fehlerorten auf den jeweils zugeordneten Speicherplätzen aufaddiert und bei der Endauswertung zur Bilddarstellung gleichgerichtet und als Intensitätsverteilung auf einem Bildschirm sichtbar gemacht werden, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein die Sendeelemente und die Empfangselemente aufweisender Prüfkopf als phasengesteuerter Gruppenstrahler mit Sektorabtastung zur Erzeugung eines Verbund-Abtast-B-Bildes verwendet wird.
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