DE3302548A1 - ULTRASONIC MISTAKE DETECTOR SIGNAL ANALYZER - Google Patents

ULTRASONIC MISTAKE DETECTOR SIGNAL ANALYZER

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DE3302548A1
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Hugh Kirkham Ripley Derbyshire Craig
David Ian Woburn Sands Milton Keynes Crecraft
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Analysator zur Behandlung und Analysierung der elektrischen Signale, die durch einen Ultraschall-Fehlstellen-Detektor erzeugt werden, der bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung Anwendung findet, insbesondere zur überprüfung von Turbinenscheiben von Gasturbinentriebwerken .The invention relates to an analyzer for the treatment and analysis of the electrical signals transmitted by an ultrasonic flaw detector can be generated, which is used in non-destructive testing of materials, especially for checking turbine disks of gas turbine engines .

Innere Fehlstellen von Werkstücken, die im wesentlichen auf Schwächungen der Materialstruktur solcher Werkstücke beruhen, bilden sich während der Behandlung des Rohmaterials, während der Erzeugung des Werkstücks- und auch im Betrieb. Das Aufdecken derartiger Fehlstellen ist wesentlich insbesondere bei hochbeanspruchten Bauteilen wie Turbinenscheiben. Wenn die Lage und Größe der Fehlstellen bekannt ist, dann kann durch Anwendung moderner Methoden durch Bruchmechaniken mit beträchtlicher Genauigkeit die zu erwartende Lebensdauer des Werkstücks bestimmt werden.Internal defects in workpieces that are essentially based on weakening of the material structure of such workpieces, are formed during the treatment of the raw material, during the production of the workpiece and also during operation. The uncovering Such imperfections are essential, especially in the case of highly stressed components such as turbine disks. If the The location and size of the imperfections is known, then by applying modern methods through fracture mechanics with considerable Accuracy the expected service life of the workpiece can be determined.

Ein übliches Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung von Turbinenscheiben auf innere Fehlstellen besteht darin, die Scheibe in ein Wasserbad einzutauchen und sie dann zu drehen und dabei Ultraschallimpulsen auszusetzen, die von einer Ultraschallsonde ausgestrahlt werden, die langsam über die Scheibe hinwegbewegt wird. Jeder Impuls wird durch das Werkstück in einer Folge von Echos reflektiert, wobei einerseits Echos von der Vorderseite und andererseits Echos von der Rückseite des Werkstücks herrühren. Außerdem ergeben sich Echos mit sich verändernder Größe, die als "Grieß" (grass) bezeichnet werden · und im folgenden auch als "Rauschen" oder "Störsignale" bezeichnet werden. Sie rühren von dem Kornaufbau des Materials des Werkstücks her und wenn der Impuls über die Fehlstelle abgestrahlt wird, ergibt sich ein Echo entsprechend der Fehlstelle. Die Größe der Fehlstelle steht in einer bestimmten Beziehung zur Größe des entsprechenden Echos. Wenn der Impuls im Bereich einer Querschnittsänderung des Werkstücks abgestrahlt wurde, dann ergeben sich weitere Echos, die als "Geometrieechos" bezeichnet werden.A common method of nondestructive testing of turbine disks for internal imperfections is to immerse the disc in a water bath and then turn it and thereby exposing ultrasound pulses emitted by an ultrasound probe that move slowly across the disc is moved away. Each pulse is reflected by the workpiece in a sequence of echoes, with echoes from on the one hand the front and, on the other hand, echoes originate from the rear of the workpiece. In addition, there are echoes with changing Size which are referred to as "grit" (grass) and in the following also referred to as "noise" or "interfering signals" will. They arise from the grain structure of the material of the workpiece and when the pulse is emitted over the flaw there is an echo corresponding to the defect. The size of the defect has a certain relationship the size of the corresponding echo. When the pulse is emitted in the area of a change in cross-section of the workpiece then there are further echoes, which are referred to as "geometry echoes".

' "··" ''· - - 3302543'"··"''· - - 3302543

All diese Echos werden auf einem Schirm dargestellt und die Bedienungsperson muß ein Echo identifizieren, welches über dem augenblicklichen Rauschpegel liegt, wenn die Fehlstelle unter der Sonde hindurchtritt und wieder verschwindet. Der kritischste Fall liegt dann vor, wenn eine Fehlstelle im Bereich eines Querschnittssprunges liegt und das Fehlstellen- | echo durch das Geometrieecho maskiert wird, so kann z.B. das ; f Fehlstellenecho augenblicklich auf dem Nachlaufrand des rela- : { tiv großen Geometrieechosignals auftreten. Die visuelle Fest- ; stellung einer solchen Fehlstelle erfordert eine beträchtliche ' < Konzentration über längere Zeiträume hinweg und außerdem ist eine große Erfahrung und Kenntnis des zu erwartenden Musters erforderlich. Schon ein augenblickliches Nachlassen der Konzentration kann zur Folge haben, daß eine Fehlstelle unerkannt hindurchläuft. ;All of these echoes are displayed on a screen and the operator must identify an echo which is above the current noise level when the defect passes under the probe and disappears again. The most critical case is when a flaw is in the area of a jump in cross section and the flaw | echo is masked by the geometry echo, for example; f defects echo instantly on the trailing edge of the rela-: {tively large geometry echo signal occur. The visual festival; Positioning such a defect requires considerable concentration over long periods of time and, in addition, a great deal of experience and knowledge of the pattern to be expected is required. Even a momentary decrease in concentration can result in a defect running through it undetected. ;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, durch die es möglich wird, die Signale zu behandeln und zu analysieren, die von den Echos herrühren, welche von dem Werkstück reflektiert werden, das einer zerstörungsfreien Ultraschallwerkstoffprüfung unterworfen wird und zwar derart, daß eine Fehlstellenechogröße und -lage insbesondere im Be- ; reich einer Querschnittsänderung angezeigt und aufgezeichnet ί wird, ohne daß es erforderlich wäre, die Echosignale kontinuierlich visuell zu beobachten.The invention is based on the object of creating an arrangement by means of which it is possible to handle the signals and analyze resulting from the echoes reflected from the workpiece, that of a non-destructive one Is subjected to ultrasonic material testing in such a way that that a defect echo size and location, especially in loading; shown and recorded when there is a change in cross-section ί without the need to continuously visually observe the echo signals.

Die Erfindung geht aus von einem Signal-Analysator, der meh- ; rere Signalbehandlungskanäle umfaßt und hierbei wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß jeder Kanal die zu analysierenden Signale über ein Gatter empfängt, daß die Gatter durch eine Austaststeuerung betätigbar sind, um die zu analysierenden Signale für jeden Kanal nacheinander nach den Signalverarbeitungskanälen.zu überführen, daß jeder Kanal eine Halteschaltung aufweist, die den Spitzenwert des Signals in der entsprechenden Zeitaustastlücke empfängt und hält, daßThe invention is based on a signal analyzer, the meh- ; rere signal processing channels and in this case the object is achieved in that each channel receives the signals to be analyzed via a gate, that the gates can be actuated by a blanking control in order to transfer the signals to be analyzed for each channel one after the other to the signal processing channels, that each channel has a hold circuit which receives the peak value of the signal in the corresponding time blanking interval and holds that

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ein Durchschnittsfilter den Ausgang der Halteschaltung empfängt, daß ein erster Komparator die Ausgänge von der Halteschaltung und dem Durchschnittsfilter empfängt, wobei der Ausgang des ersten Komparators einem zweiten Komparator zugeführt wird, der außerdem ein Schwellwertsignal empfängt und daß der Ausgang des zweiten Komparators benutzt wird, um zu bestimmen, ob das Signal des ersten Koi.iparators bedeutungsvoll ist oder nicht und wenn es bedeutungsvoll ist, wird der Ausgang des ersten Komparators aufgezeichnet.an average filter receives the output of the hold circuit, that a first comparator receives the outputs from the hold circuit and the average filter, the Output of the first comparator is fed to a second comparator which also receives a threshold value signal and that the output of the second comparator is used to determine whether the signal from the first comparator is meaningful is or not and if it is meaningful the output of the first comparator is recorded.

Der Ausgang des zweiten Komparators kann einem Analog-Digital-Wandler zugeführt werden, der den Ausgang des ersten Komparators freischaltet, um eine Umwandlung in digitale Form vorzunehmen, wenn der Ausgang des ersten Komparators größer ist als ein vorbestimmter Schwellwert. Die konvertierten Daten können über einen Puffer mit drei Zuständen einer Datenleitung zugeführt werden, wobei die Datenleitung an einen ersten Firstin-, First-Out-Speicher (FIFO-Speicher) verbunden ist, von welchem die Daten einer visuellen Anzeige und einem Drucker und/oder einem Computer zum Zwecke der Datenanalyse zugeführt werden können.The output of the second comparator can be an analog-to-digital converter which enables the output of the first comparator to convert it into digital form, when the output of the first comparator is greater than a predetermined threshold value. The converted data can be fed to a data line via a buffer with three states, the data line being connected to a first first-in, First-out memory (FIFO memory) is connected, from which the data is a visual display and a printer and / or can be fed to a computer for the purpose of data analysis.

Der Signal-Analysator kann insbesondere dazu dienen, die Echosignale zu analysieren, die durch einen Ultraschall-Fehlstellen-Detektor erzeugt werden, in welchem reguläre Impulse von Ultraschallenergie auf ein Werkstück zu Prüfzwecken gerichtet werden. Das Eingangssignal des Analysators umfaßt die Echosignale vom Werkstück und diese Signale werden vorzugsweise durch eine veränderbare Abschwächstufe und einen logarithnischen Verstärker behandelt, bevor die Signale in Signalbehandlungskanälen über die Gatter zugeführt werden.The signal analyzer can be used in particular to process the echo signals to analyze by an ultrasonic flaw detector can be generated in which regular pulses of ultrasonic energy are directed at a workpiece for testing purposes will. The input to the analyzer includes the echo signals from the workpiece, and these signals are preferred treated by a variable attenuation stage and a logarithmic amplifier before the signals in signal treatment channels are fed via the gates.

Die Gatter können Taktgeberschaltungen mit einstellbaren Taktzeiten aufweisen, um Austastimpulse gewählter Breite zu liefern. Außerdem ist ein Schieberegister vorgesehen. Die Taktschaltung wird durch einen Impuls aktiviert, der vom Fehl-The gates can have clock circuits with adjustable cycle times have to deliver blanking pulses of selected width. A shift register is also provided. The clock circuit is activated by an impulse sent by the

stellen-Detektor über eine Verzögerungsstufe abgestrahlt wird oder direkt durch das Vorderwandechosignal de;; zu prüfenden Werkstücks. Die Taktschaltung kann gleichmäßig breite Austastimpulse liefern, deren Breite durch die Bedienungsperson geändert werden kann oder es können die Austastimpulse von einem zweiten Taktgeber abgeleitet werden, wobei die Breite der Austastimpulse abhängig gemacht werden kann von der Stärke des Echosignals, so daß die Geometrieechos bewirken können, daß die Breite der Austastimpulse verringert wird, so daß die Geometrieechos deutlicher erkennbar gemacht werden.position detector is emitted via a delay stage or directly through the front wall echo signal de ;; workpiece to be tested. The clock circuit can blanket pulses of uniform width the width of which can be changed by the operator or the blanking pulses of a second clock, whereby the width of the blanking pulses can be made dependent on the strength of the echo signal so that the geometry echoes can cause the width of the blanking pulses to be reduced so that the Geometry echoes are made more clearly recognizable.

Der Ausgang des ersten Komparators repräsentiert das Signal in Dezibel (dB) über dem Rauschpegel und wenn das Signal über dem Schwellwert liegte dann erkennt der zweite Komparator das Signal als ein Fehlstellen-Signal und bewirkt, daß der A-D-Wandler das Signal in digitale Form umsetzt. Die Fehlstellen-Größen-Daten werden zusammen mit der Fehlstellentiefe in Gestalt einer Zahl von Impulsen von dem gleichförmigen Taktgeber nach dem FIFO-Speicher überführt mnd außerdem nach der visuellen Darstellung und dem Drucker und/oder einem Computer. Die visuelle Darstellung und der Drucker und/oder der Computer empfangen außerdem Daten, die die Gesamtzahl von Fehlstellen anzeigen, die festgestellt werden und der Drucker und/oder der Computer empfangen Daten von einem mechanischen Abtastsystem, das die Lage der Fehlstelle angibt.The output of the first comparator represents the signal in decibels (dB) above the noise level and when the signal is above the Then the second comparator recognizes the signal as a fault signal and causes the A / D converter to operate converts the signal into digital form. The vacancy size data are formed together with the vacancy depth a number of pulses from the uniform clock to the FIFO memory and also to the visual Representation and the printer and / or a computer. The visual representation and the printer and / or computer received also data indicating the total number of voids found and the printer and / or the Computers receive data from a mechanical scanning system that indicates the location of the flaw.

Jeder Signalbehandlungskanal kann analoge oder digitale Vorrichtungen aufweisen und in Analogform weisen erster und zweiter Komparator einen Differentialverstärker und einen Analogkomparator auf und die Speicherschaltung umfaßt einen kapazitiven Kreis, der einen Kondensator und einen Puffer umfaßt. Each signal treatment channel can be analog or digital devices have and in analog form, the first and second comparators have a differential amplifier and a Analog comparator and the memory circuit comprises a capacitive circuit which comprises a capacitor and a buffer.

In Digitalform sind beide Komparatoren von digitaler Bauart und die Speicherschaltung umfaßt ein Digitalregister und einIn digital form, both comparators are of digital design and the memory circuit comprises a digital register and a

einziger Analog-Digital-Wandler ersetzt die Wandler in den Signalbehandlungskanälen und ist so angeordnet, daß das Eingangssignal des Fehlstellen-Detektors konvertiert wird, bevor es durch jeden Behandlungskanal hindurchtritt.The only analog-to-digital converter replaces the converters in the signal processing channels and is arranged so that the input signal of the defect detector is converted before it passes through each treatment channel.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:Exemplary embodiments of the invention are illustrated below described in the drawing. In the drawing show:

Fig. 1 ein typisches Echodiagramm, welches die Echosignal-Amplitude in Abhängigkeit von der Zeit zeigtFig. 1 is a typical echo diagram showing the echo signal amplitude shows as a function of time

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Teil des Echodiagramms an einer Querschnittsänderung des Werkstücks ohne Vorhandensein eines Fehlstellen-Signals2 shows, on a larger scale, part of the echo diagram on a change in cross-section of the workpiece without Presence of a defect signal

Fig. 3 ein der Figur 2 entsprechendes Diagramm, wobei jedoch ein Fehlstellen-Signal vorhanden ist3 shows a diagram corresponding to FIG. 2, but with a fault signal being present

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Signal-Analysier-Vorrichtung gemäß der ErfindungFig. 4 is a block diagram of an embodiment of the signal analyzer according to the invention

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines der Analogsignal-Behandlungskanäle des Analysators gemäß Figur 4FIG. 5 shows a block diagram of one of the analog signal treatment channels of the analyzer according to FIG. 4

Fig. 6 Signalwellenformen an verschiedenen Stufen längs des Kanals gemäß Figur 5Figure 6 shows signal waveforms at various stages along the channel of Figure 5

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Analysators gemäß Figur 4 gekuppelt mit einen Fehlstellen-Detektor und einer zerstörungsfrei arbeitende Prüfanlage 7 shows a schematic representation of the analyzer according to FIG. 4 coupled with a defect detector and a non-destructive testing system

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer digitalen Ausbildungsform des Signalbehandlungskanals gemäß Figur 5.FIG. 8 shows a block diagram of a digital embodiment of the signal treatment channel according to FIG. 5.

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Figur 1 zeigt ein Diagramm der Echosignale, die von einem i Figure 1 shows a diagram of the echo signals from an i

Werkstück erlangt werden, welches eine Querschnittsänderung ίWorkpiece can be obtained, which has a change in cross-section ί

aufweist. Die Signale A und B sind die Echosignale, die von |having. The signals A and B are the echo signals transmitted by |

der Vorderwand bzw. der Rückwand des Werkstücks erhalten ί the front wall or the rear wall of the workpiece received ί

werden und das Signal C ist das Signal,der Querschnittsände- fand the signal C is the signal, the cross-section change- f

rung, das·als ein "Geometrieecho" bezeichnet wird und es ist ί tion, which · is referred to as a "geometry echo" and it is ί

weiter ein Signal D vorhanden, welches die Hintergrundechos |furthermore a signal D is present, which the background echoes |

vom Kornaufbau des Werkstücks repräsentiert, das als "Rauschen" I bezeichnet wird.represented by the grain structure of the workpiece, which is referred to as "noise" I.

Figur zeigt im größeren Maßstab den Nachlaufrand der Folge relativ großer gedämpfter Schwingungen des "Geometrieechos" C. Bei bekannten Verfahren zur Fehlstellenlokalisierung ist es erforderlich, daß die Bedienungsperson die Fehlstelle als gesondertes Signal erkennt, das plötzlich auf dieser Schwingungsimpulsfolge gemäß Figur 3 auftritt. Der erfindungsgemäße Signal-Analysator schlägt vor, das Geometrieechosignal über eine Folge von Gattern veränderbarer Zeitbreite zu prüfen. Die Figuren 2 und 3 zeigen zusammen die Wirkung der Benutzung unterschiedlicher Gatterimpulsbreiten.Figure shows the trailing edge of the sequence relatively on a larger scale large damped oscillations of the "geometry echo" C. In known methods for localizing flaws it is required that the operator recognizes the defect as a separate signal that suddenly occurs on this vibration pulse train occurs according to Figure 3. The signal analyzer according to the invention proposes to use the geometry echo signal to test a sequence of gates of variable time width. Figures 2 and 3 together show the effect of using different Gate pulse widths.

In Figur 2 ist das Spitzensi-gnal in einem· breiten Gatterimpuls der Dauer t als eine Schwingung des Geometrieechos dargestellt. In Figur 3 ist das Spitzensignal bei einen Gatter der gleichen Dauer das gleiche wie in Figur 2, weil, obgleich ein Fehlstellensignal E während der Gatterdurchlaufszeit aufgetreten ist, dieses kleiner ist als der benachbarte Teil des Geometrieechos.In FIG. 2 the peak signal is in a wide gate pulse the duration t is shown as an oscillation of the geometry echo. In Figure 3, the peak signal at a gate is the same duration as in Figure 2 because, although a flaw signal E occurred during the gate transit time is, this is smaller than the neighboring part of the Geometry echoes.

Figur 2 zeigt auch die Arbeitsweise mit einem schmalen Gatterimpuls der Dauer t2 und das Spitzensignal innerhalb dieses Gatters ist der nächstniedrigere Zyklus des Geometrieechos. In Figur 3 steigt das Fehlstellenecho Γ, innerhalb des gleichen schmalen Gatters über den Wert in dem schmalen Gatter gemäßFIG. 2 also shows the mode of operation with a narrow gate pulse of duration t 2 and the peak signal within this gate is the next lower cycle of the geometry echo. In FIG. 3, the flaw echo Γ rises within the same narrow gate above the value in the narrow gate according to FIG

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BAD ORIGINAL jBAD ORIGINAL j

■·" "··" -" ""'"■·" 33025^8■ · "" ·· "-" "" '"■ ·" 33025 ^ 8

Figur 2 und unter der Voraussetzung, daß das Fehlstellenecho einen vorbestimmten Schwellwertpegel überschreitet, der der gleiche Pegel über dem Rauschpegel ist, wird die Fehlstelle erkannt und aufgezeichnet.Figure 2 and provided that the voids echo exceeds a predetermined threshold level which is the same level above the noise level, the defect becomes recognized and recorded.

Wie weiter unten im einzelnen beschrieben wird, kann der Analysator schmale Gatterimpulse mit einer Dauer von etwa 100 ns im Rereich des Geometrieechos und breitere Gatterimpulse ansonsten benutzen. Die Bedienungsperson kann wählen, um einen von zwei Taktgeneratoren zu benutzen, um die Gatterimpulsbreite zu steuern. Ein gleichförmiger Takt oder ein durch Echogröße gesteuerter Takt, der Impulse einer vorbestimmten Periode erzeugt, wenn nicht ein wesentliches Echo erhalten wird, z.B. ein Geometrieecho, wird dann empfangen. Die augenblickliche Größe des empfangenen Signals bestimmt die augenblickliche ! Dauer der Taktimpulse und demgemäß der Gatterimpulse bzw. derAs will be described in detail below, the analyzer narrow gate pulses with a duration of about 100 ns in the area of the geometry echo and wider gate pulses otherwise use. The operator can choose to use one of two clock generators to set the gate pulse width to control. A uniform clock or one by echo size controlled clock which generates pulses of a predetermined period unless a substantial echo is received, e.g. a geometry echo is then received. The instantaneous size of the received signal determines the instantaneous ! Duration of the clock pulses and accordingly the gate pulses or the

j Austastimpulse, die schmaler sind, wenn Echos mit größererj blanking pulses that are narrower if echoes with larger

j Amplitude auftreten.j amplitude occur.

'■ Figur 4 zeigt in Blockform die Hauptbestandteile des Analysa- '■ Figure 4 shows in block form the main components of the analysis

tors und der Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte, wobei der Analysator auf die einfachste Betriebsart geschaltet ist. Der Hauptbestandteil des Analysators wird von einer Gruppe von Si-tors and recording and reproducing devices, the Analyzer is switched to the simplest operating mode. The main part of the analyzer is carried out by a group of Si

gnalbehandlungskanälen 10 gebildet, die die Echosignale vongnalbehandlungskanäle 10 formed, which the echo signals from

\ dem gerade geprüften Werkstück empfangen. Die Kanäle werden \ received the workpiece that has just been tested. The channels will

durch ein Schieberegister 12 gesteuert, welches die Austastimpulse erzeugt und durch einen einstellbaren Taktgeber 14 mit gleichförmiger Impulsbreite, der ein Logisch-"1"-Signal durch das Register schiebt, wobei der Taktgeber durch die obere Oberfläche des Echosignals des Werkstücks getriggert wird. Das T,ogisch-"1"-Ausgangssignal öffnet das Gatter eines jeden PCanals nacheinander.controlled by a shift register 12, which the blanking pulses and generated by an adjustable clock generator 14 with a uniform pulse width which has a logic "1" signal through the register, the clock being triggered by the top surface of the echo signal of the workpiece. The T, ogisch "1" output signal opens the gate of each PC channels one after the other.

ausgeprägten Daten von den Kanälen 10, d.h. die Daten, die das Vorhandensein und die Größe einer Fehlstelle anzeigen, werden durch eine Datendotektorschaltung 16 festgestellt unddistinct data from the channels 10, i.e. the data that indicate the presence and size of a defect are detected by a data detector circuit 16 and

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veranlaßt, daß die Daten einem "First In First Out"-(FIFO)-Speicher 18 zugeführt werden. Gleichzeitig bewirkt die Datendetektorschaltung, daß der Ausgang von einem Tiefenzähler 20 die Tiefe eines jeden Risses oder einer jeden Fehlstelle anzeigt, und zwar als Zahl von zeitlichen Schlitzen vom Ausgang des Taktgebers 14, um diese in den FIFO-Speicher 18 einzugeben. causes the data to be sent to a First In First Out (FIFO) memory 18 are fed. At the same time, the data detector circuit causes that the output from a depth counter 20 indicates the depth of each crack or flaw, as a number of time slots from the output of the clock generator 14 in order to input these into the FIFO memory 18.

Die Datendetektorstufe 16 schickt außerdem Abtastkoordinaten in einen unabhängigen FIFO-Speicher 22. Die Abtastkoordinaten werden von Stellungsgebern geliefert, die in dem Komponentenabtastsystem eingebaut sind. Diese Koordinaten sind normalerweise Binärzahlen oder binär codierte Dezimalzahlen (BCD-Zahlen). Falls es sich bei dem Werkstück um eine Turbinenscheibe handelt, repräsentieren diese Zahlen die augenblickliche Stellung der Ultraschallsonde relativ zur Scheibe als Abstand vom Mittelpunkt (Radius) und Drehung von einer Bezugsmarke (Winkel). Die Datendetektorschaltung 16 beschickt nicht nur die FIFO-Speicher, sondern überführt auch einen Impuls nach einem Fehlstellenzähler 26.The data detector stage 16 also sends scanning coordinates into an independent FIFO memory 22. The scanning coordinates are supplied by position transducers which are in the component scanning system are built in. These coordinates are usually binary numbers or binary coded decimal numbers (BCD numbers). If the workpiece is a turbine disk these numbers represent the current position of the ultrasound probe relative to the disk as a distance from the center point (radius) and rotation from a reference mark (angle). The data detector circuit 16 loads not only the FIFO memory, but also transfers a pulse to a flaw counter 26.

Die Daten werden aus dem FIFO-Speicher 18 über Datenleitungen 28 und 39 einem Darstellungsgerät 32 und einem Drucker 24 und/ oder einem Computer 34 zugeführt, der außerdem Daten vom Fehlstellenzähler 26 über eine Datenleitung 36 erhält. Der Drucker und/oder der Computer empfängt außerdem Daten aus dem FIFO-Speicher 22 über eine Datenleitung 37. Die vollständige Gruppe von Daten jeder Fehlstelle umfaßt Angaben über die Größe in dB, über die Tiefe als Zahl von Zeitimpulsen, über den Radius in mm oder Zoll und den Winkel in Graden und diese Daten werden zusammen mit der gesamten Fehlstellenzählung durch den Drucker 24 mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 Zeile pro Sekunde ausgedruckt. Wenn die Zeit für die Darstellung auf eine unterschiedliche Geschwindigkeit eingestellt ist, dann ermöglicht es das System, daß der Drucker mit seiner eigenen Geschwindigkeit unabhängig von der Darstellung arbeiten kann.The data are transferred from the FIFO memory 18 via data lines 28 and 39 to a display device 32 and a printer 24 and / or a computer 34 which also receives data from the defect counter 26 via a data line 36. The printer and / or the computer also receives data from the FIFO memory 22 via a data line 37. The complete group of data of each defect includes information about the size in dB, about the depth as number of time pulses, about the radius in mm or inches and the angle in degrees and this data is used together with the total defect count by the Printer 24 prints out at a rate of about 1 line per second. When the time for showing up If a different speed is set then the system allows the printer to run on its own Speed can work regardless of the representation.

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j - 14 -j - 14 -

Der FIFO-Speicher 18 wird als zeitweiliger Speicher benutzt, um eine Anpassung an eine mögliche schnelle Aquisition von dem örtlichen Bereich der Scheibe im Hinblick auf die relativ niedrige Geschwindigkeit zu erlangen, die für die Darstellung und Aufzeichnung erforderlich ist. Die Kapazität des Speichers ist an die wahrscheinliche Zahl von Fehlstellen angepaßt und im Falle einer Turbinenscheibe hat der Speicher j eine solche Kapazität, daß sechszehn Fehlstellen gespeichertThe FIFO memory 18 is used as a temporary memory, in order to adapt to a possible rapid acquisition of the local area of the disk with regard to the relative to achieve the low speed required for display and recording. The capacity of the memory is adapted to the likely number of imperfections and in the case of a turbine disk, the memory has j such a capacity that sixteen voids are stored

j werden können, da nur eine oder zwei Fehlstellen im schlimmj sten Falle nach der Wahrscheinlichkeit zu erwarten sind. So-j, because only one or two missing spots in the bad j the most likely cases are to be expected. So-

] bald die Fehlstellendaten in den FIFO-Speicher eingegeben] soon entered the flaw data into the FIFO memory

sind, erscheinen sie auf der Darstellung 32 während einerare, they appear on the display 32 during a

Zeit, die durch eine Darstellungszeitsteuerung bestimmt wird. Am Ende dieser Zeit wird die nächste Gruppe von Daten des FI-. FO-Speichers dargestellt usv/. Wenn die Gruppe von Fehlstellen zu einer schnellen Folge von Fehlstellendaten aus den Signalbehandlungskanälen 10 führt, dann werden die Gruppen von Daten zeitweise im FIFO-Speicher gespeichert und für die Darstellung mit einer zweckmäßigen Rate abgerufen, die von der Bedienungs- : person bestimmt wird. Wenn der FIFO-Speicher zeitweilig ge-Time determined by a presentation timing. At the end of this time, the next group of data will be the FI-. FO memory shown usv /. If the group leads of voids to a rapid succession of voids data from the signal processing channels 10, the groups of data are temporarily stored in the FIFO memory and retrieved for display with a suitable rate of the operating is determined in person. If the FIFO memory is temporarily

'. füllt sein sollte oder wenn die Bedienungsperson die Fehl- '. should be full or if the operator

: stelle auf dem Darstellungsschirm 30 vermißt, dann kann die Ge-: place measured on the display screen 30, then the genre can

: samtzahl von festgestellten Fehlstellen durch die Fehlstellen-: total number of defects found due to the defect

j Zählablesung auf dem Bildschrim festgestellt werden.j The count reading can be seen on the screen.

Die Bildschirmdarstellung zeigt keine Abtastkoordinaten, weilThe screen display does not show any sampling coordinates because

diese gewöhnlich durch das Scheibenabtastsystem dargestellt ! werden, aber sie werden im Drucker 24 und/oder Computer 34 auf-these are usually represented by the disk scanning system ! but they are recorded in printer 24 and / or computer 34

• gezeichnet.• drawn.

Im folgenden wird auf die Figuren 5, 6 und 7 Bezug genommen. Jeder Signalbehandlungskanal 10 umfaßt ein Gatter 38, einen spitzen Tastspeicher 40 mit einem Kondensator und einen Verstärker mit Einheitsverstärkungsgrad, einen Durchschnittswertfilter, einen Differentialverstärker 44, einen Komparator 46,Reference is made to FIGS. 5, 6 and 7 below. Each signal handling channel 10 includes a gate 38, one pointed key memory 40 with a capacitor and an amplifier with unity gain, an average value filter, a differential amplifier 44, a comparator 46,

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einen Analog-Digital-Wandler 48 und einen Dreizustandpufferkreis 50, dessen Ausgang an eine Datenleitung angeschlossen ist, die mit der Datendetektorstufe 16 und dem FIFO-Speicher 18 in Verbindung steht.an analog-to-digital converter 48 and a three-state buffer circuit 50, the output of which is connected to a data line is that with the data detector stage 16 and the FIFO memory 18 communicates.

Die Signalbehandlungskanäle 13 sind parallel zueinander angeordnet und empfangen nacheinander behandelte Echosignale vom Werkstück. Die Echosignale werden zunächst durch einen Verstärker 54 mit veränderbarem Verstärkungsgrad abgeschwächt oder verstärkt, der den Pegel der Signale so einstellt, daß er für einen logarithmischen Verstärker 56 den geeigneten Wert hat. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 56 repräsentiert den Logarithmus seiner Eingangsspannung und demgemäß repräsentiert er die Eingangsspannung in Dezibel. Die Gatter 3 8 der Kanäle werden nacheinander geöffnet, so daß jedes Gatter aufeinanderfolgende Teile des Echosignals inspizieren kann. Die Gatter werden durch das Schieberegister 12 gesteuert, welches seinerseits durch einen veränderbaren Zeitgeber 14 oder durch einen riurch eine Echogröße gesteuerten Zeitgeber 58 gesteuert wird. Die Zeitgeberschaltungen 14 und 58 besitzen Schalter, um jeden Takteingang ansteuern und das Schieberegister 12 betätigen zu können. Der Taktgeber 14 arbeitet jedoch weiter, um den 'Tiefenzähler 20 zu betätigen, wenn der Taktgeber 58 im Gebrauch ist.The signal treatment channels 13 are arranged parallel to one another and receive sequentially treated echo signals from the workpiece. The echo signals are first passed through an amplifier 54 attenuated or amplified with a variable gain that adjusts the level of the signals so that it is suitable for a logarithmic amplifier 56 has the appropriate value. The output voltage of amplifier 56 represents the logarithm its input voltage and accordingly it represents the input voltage in decibels. The gates 3 will be 8 of the channels opened one after the other, so that each gate is consecutive Can inspect parts of the echo signal. The gates are controlled by the shift register 12, which in turn by a changeable timer 14 or by a through one Echo size controlled timer 58 is controlled. The timer circuits 14 and 58 have switches to each clock input control and operate the shift register 12. The clock 14, however, continues to work around the 'depth counter 20 to operate when the clock 58 is in use.

Beide Taktgeber können durchs das Vorderwandecho über die Interfacetriggerschaltung 59 getriggert werden. Statt dessen können beide Taktgeber durch den Sendeimpuls nach einer Verzögerung getriggert werden, die durch die Verzögerungsstufe 60 eingestellt wird.Both clock generators can get through the front wall echo via the interface trigger circuit 59 can be triggered. Instead, both clock generators can be triggered by the transmission pulse after a delay which is set by the delay stage 60.

Das Austastsignal für ein spezielles Gatter, welches vom Schieberegister zugeführt wird, dient auch dazu, den Analog-Digital-Wandler jenes Gatters zu löschen und das Austastsignal von dem vorhergehenden Gatter wird benutzt, um den Spitzentastspeicherkreis 40 zu löschen und den nreizustandnpuffer 50 zuThe blanking signal for a special gate, which is from the shift register is fed, also serves to clear the analog-to-digital converter of that gate and the blanking signal from the previous gate is used to clear the peak keypad 40 and the n three-state buffer 50 to

BAD ORIGINAL C°PY BATH ORIGINAL C ° PY

' " 33U2b4Ü'"33U2b4Ü

setzen. Der Analysator empfängt Signale vom Fehlstellendetektor 62, dem außerdem ein Oszilloskop 64 zugeordnet sein kann und von einer nicht dargestellten Stellungsanzeigevorrichtung, die die Lage der Sonde 66 relativ zu dem Werkstück 68 anzeigt, das in den Wassertank 70 eingetaucht ist.set. The analyzer receives signals from the defect detector 62, which can also be assigned an oscilloscope 64 and of a position indicator, not shown, which indicates the location of the probe 66 relative to the workpiece 68 that is immersed in the water tank 70.

Jedes Gatter 3 8 gibt den zugeordneten Signalbehandlungskanal 10 frei, um das Ultraschallechosignal von einem dünnen horizontalen Abschnitt der zu überprüfenden Turbinenscheibe auszuwerten. Die Wellenform (i). stellt die Ultraschalldarstellung des Fehlstellendetektors dar, die sich ein ein paarmal wiederholen, um das Ergebnis von Änderungen der empfangenen Echos zu zeigen, wenn sich die Scheibe dreht. Der einfacheren Darstellung wegen ist die Zeitbasis komprimiert.Each gate 3 8 releases the associated signal processing channel 10 in order to receive the ultrasonic echo signal from a thin horizontal Evaluate section of the turbine disk to be checked. The waveform (i). represents the ultrasound image of the defect detector repeating a few times to show the result of changes in the received echoes, when the disc turns. The time base is compressed for the sake of simplicity.

Die Wellenform (ii) ist die dargestellte Austastimpulswellenform. Waveform (ii) is the blanking pulse waveform shown.

Die Wellenform (iii) zeigt nur einen der Austastimpulse, und zwar jenen, der das Gatter in jedem der in Figur 5 dargestellten Kanäle öffnet.Waveform (iii) shows only one of the blanking pulses, that which the gate in each of the shown in FIG Channels opens.

Die Wellenform (iv) zeigt die Spannung am Kondensator der Spitzentastspeicherschaltung 40 und sie stellt den Ausgang des Einheitsverstärkers mit hoher Eingangsimpedanz dar, der als Puffer wirkt. Wenn das Gatter 3 8 öffnet, lad sich der Kondensator auf die Spitzenspannung des Ultraschallsignals auf, welches während des Austastintervalls auftritt. An der Stelle a hat das Signal den Störungspegel und besitzt zeitweilig einen geringeren Wert. Der Kondensator hält diesen geringeren Wert, bis das Gatter in der nächsten Wiederholungsperiode bei b wieder öffnet. Bei b ist der "Stör"-Pegel höher und dieser höhere Pegel wird bis zur Stelle c gehalten. Von der Stelle c bis" zur Stelle d wird ein noch höherer Wert erhalten. Bei d fällt derWaveform (iv) shows the voltage across the capacitor of the tip key memory circuit 40 and it represents the output of the unity amplifier with high input impedance, which acts as a buffer works. When the gate 38 opens, the capacitor charges to the peak voltage of the ultrasonic signal, which occurs during the blanking interval. At point a, the signal has the interference level and temporarily has a lower level Value. The capacitor holds this lower value until the gate in the next repetition period at b again opens. At b the "disturbance" level is higher and this higher level is held until point c. From point c to "to Place d an even higher value is obtained. The falls at d

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Pegel und es wird ein geringerer Wert bis zur Stelle e gehalten. An der Stelle e tritt ein Fehlstellenecho auf und dies bewirkt einen sehr viel größeren Wert, der bis zur Stelle f gehalten wird.Level and a lower value is held up to point e. A flaw echo occurs at point e and this has the effect a much larger value, which is held up to the point f.

Die Wellenform (ν) stellt den Ausgang des Durchschnittswert!: il~ ters 42 dar, der eine Zeitkonstante von etwa 0,1 see aufweist und die Stufenänderungen im Signalpegel glättet, wodurch sich ein Durchschnittswert des Pegels ergibt.The waveform (ν) represents the output of the average value !: il ~ ters 42 is, which has a time constant of about 0.1 seconds and smooths the step changes in the signal level, whereby gives an average value of the level.

Der Ausgang des Differentialverstärkers 44 stellt die Differenz zwischen dem letzten Signalpegel, das vom Spitzentastspeicherkondensator gehalten wird, und dem Durchschnittspegel dar. All die Signalspannungen repräsentieren den letzten Signalpegel als dB über dem Störpegel, so daß die Wellenform (vi) den letzten Signalpegel als dB über dem Störpegel repräsentiert. Die relativ kleinen Änderungen im Signalpegel der Wellenform■(iv) bewirken, daß der dB-Wert über den Störpegel angehoben wird und etwas negativer oder positiver wird. Dies hat keine Wirkung auf den Komparator 46.The output of differential amplifier 44 represents the difference between the last signal level held by the peak key storage capacitor and the average level. All the signal voltages represent the last signal level as dB above the noise level, so that waveform (vi) is the last Signal level represented as dB above the interference level. The relatively small changes in the signal level of the waveform ■ (iv) cause the dB value to be raised above the interference level and become somewhat more negative or positive. This has no effect on the comparator 46.

Ein Echosignal, welches jedoch groß genug ist, um als Fehlstellensignal interpretiert zu werden (e auf der Wellenform (iv)), bewirkt jedoch, daß das "dB-überrauschen-Signal" den vorbestimmten Schwellenwert am Eingang des Komparators 46 überschreitet und der Komparator startet dann den Analog-Digital-WandlerAn echo signal, which is however large enough to be used as a fault signal being interpreted (e on waveform (iv)), however, causes the "dB noise signal" to be the predetermined The threshold value at the input of the comparator 46 exceeds and the comparator then starts the analog-to-digital converter

Der Analog-Digital-Wandler formt das "dB-Überrauschen-Pegelsignal" in die entsprechende 6-Bit-Binärzahl um und eine maximale Zeitdauer von 80 us ist erforderlich, um diese Arbeitsweise durchzuführen. Die Wellenform (vii) zeigt, daß der Analog-Digital-Wandlerausgang an die Datenleitung über den Dreizustandspuffer 50 während der Dauer des Gatterimpulses des vorhergehenden Kanals in der nächsten Wiederholungsperiode angeschlossen ist. Dann ist der Analog-Digital-Wandler verfügbar, um irgendeinen Eingang vom nächsten Zyklus zu erhalten.The analog-to-digital converter forms the "dB noise level signal" into the corresponding 6-bit binary number and a maximum It takes 80 microseconds to perform this procedure. Waveform (vii) shows that the analog-to-digital converter output to the data line via tristate buffer 50 for the duration of the gate pulse of the previous one Connected in the next repetition period. Then the analog-to-digital converter is available to any Receive input from the next cycle.

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■■■'■-' '-■ -:· :-:--: 3302543■■■ '■ -''- ■ - : · : - : - : 3302543

Die Ultraschallsonde bewegt: sich nur langsam über die Oberfläche der Turbinenscheibe und die Querschnittsänderungen werden durch das Ultraschallabtastsystem langsam erkannt. Selbst wenn die Turbinenscheibe exzentrisch angeordnet wäre, würde es eine volle Umdrehung dauern, um eine neue Grenzschicht unter die Sonde zu bringen und dies dauert bei den höchsten Prüfgeschwindigkeiten etwa eine Sekunde. Wenn ein Geometrieecho im Bereich des Signalbehandlungskanals gemäß Figur 5 auftritt, hat dieses Geo-.metrieecho eine Wirkung, die ähnlich ist den kleinen Änderungen im Rauschpegel wie in Abschnitt a bis d der Wellenform (iv) in Figur 5 dargestellt ist. Die Echosignalstärke steigt nur langsam an und das Tiefpaßfilter 42 mit der Zeitkonstanten von 0,1 see folgt wirksam der ansteigenden Signalstärke. Demgemäß bleibt das "dlWiberrauschen-Signal" zu klein, um den Schwellwert zu überschreiten und die Geometrieechos werden ignoriert.The ultrasound probe moves: only moves slowly across the surface of the turbine disk and the changes in cross-section are slowly detected by the ultrasonic scanning system. Even if the If the turbine disk were eccentric, it would take a full turn to create a new boundary layer under the probe and this takes about a second at the highest test speeds. If a geometry echo in the area of the Signal treatment channel according to Figure 5 occurs, has this Geo-.metrieecho an effect similar to the small changes in noise level as seen in sections a through d of waveform (iv) in FIG Figure 5 is shown. The echo signal strength increases only slowly and the low-pass filter 42 with the time constant of 0.1 see effectively follows the increasing signal strength. Accordingly, the "noise signal" remains too small to reach the threshold value and the geometry echoes are ignored.

Der Analysator besitzt zwei Eingangssignale, nämlich das Ultraschallsignal, welches zu behandeln ist (VIDEO IN) und ein Triggersignal· (TRIG IN) und drei Ausgangssignale, von denen zwei die Arbeitsweise des Analysators unterstützend einstehen. Dies sind der Ausgang des iogarithmischen Verstärkers 56 (VIDEO OUT) und die Austastimpulse, die als We^enform (ii) in Figur 6 dargestellt sind. Der dritte Ausgang ist die Mehrwegverbindung nach den Drucker 24 und/oder dem Computer 34.The analyzer has two input signals, namely the ultrasonic signal, which is to be treated (VIDEO IN) and a trigger signal · (TRIG IN) and three output signals, two of which support the working of the analyzer. this are the output of the logarithmic amplifier 56 (VIDEO OUT) and the blanking pulses, which are shown as waveform (ii) in FIG are. The third output is the multipath connection to the printer 24 and / or the computer 34.

Die zu behandelnden Signale sind gleichgerichtete und gefilterte Ultraschallsignale und es sind im wesentlichen die Signale, die auf dem Oszilloskopschirm des Fehlstellendetektors dargestellt sind.The signals to be treated are rectified and filtered ultrasonic signals and it is essentially the signals that are shown on the oscilloscope screen of the defect detector.

Der TRIG-IN-Eingang muß ein Triggersignal sein, welches synchron mit dem Fehlstellendetektor-Senderausgangsimpuls läuft oder eine feste Zeitspanne von diesem entfernt ist. Ein Triggerimpuls, der kurz vor dem Senderimpuls auftritt, kann durch Finstellung der Verzögerungssteuerung (Figur 7) angepaßt werden. Ein späterer triggerimpuls muß auftreten, bevor das Turbinenscheibenober flächenecho auftritt, wenn die echogetriggerte Aus-The TRIG-IN input must be a trigger signal which is synchronous runs with the flaw detector transmitter output pulse or is a fixed period of time away from it. A trigger pulse, which occurs shortly before the transmitter pulse can be adjusted by adjusting the delay control (FIG. 7). A later trigger pulse must occur before the turbine disk top surface echo occurs when the echo-triggered output

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BAD ORIGINAL — ORIGINAL BATHROOM -

tastirnpulsarbeitsweise benutzt wird.probe pulse mode of operation is used.

Der VIDEO-AüS-Ausgang kann vom Oszilloskop 64 zusammen mit dem
GATTERIMPULS-Ausgang gezeigt werden, um die richtige Triggerung der Gatterimpulse relativ zum Frontwandecho der Turbinenscheibe zu überwachen. Die Austastimpulsbreite kann so eingestellt werden, daß gewährleistet wird, daß die Austastimpulsfolge alle
interessierenden Ultraschallsignale enthält. Die Bedienungsperson kann außerdem feststellen, ob die Verstärkungseinstellungen des Fehlstellendetektors und des Analysators derart sind, daß ; die Fehlstellen in der Turbinenscheibe ein Ansteigen der VIDEO-AUSGANGG-Signale im richtigen dynamischen Bereich ergeben.
The VIDEO-AüS output can be used by the oscilloscope 64 together with the
GATE PULSE output can be shown to monitor proper triggering of the gate pulses relative to the front wall echo of the turbine disk. The blanking pulse width can be adjusted to ensure that the blanking pulse train all
contains ultrasonic signals of interest. The operator can also determine whether the gain settings of the flaw detector and analyzer are such that; the defects in the turbine disk result in an increase in the VIDEO OUTPUT signals in the correct dynamic range.

Der Analysator kann auf verschiedene Weise benutzt werden, je
nach der jeweils zu stellenden Aufgabe und die Arbeitsweise
wird durch Analysatorsteuereingange (Figur 7) bestimmt.
The analyzer can be used in different ways, depending
according to the task at hand and the way of working
is determined by analyzer control inputs (Figure 7).

Bei der ersten Arbeitsweise, die soeben beschrieben wurde, wird die Modensteuerung auf "normal" eingestellt, die Austastimpulsbreite wird gleichförmig eingestellt und die Austastimpulstriggerung wird auf Echotriggerung eingestellt. Der erste Gatterimpuls wird durch den ersten Echoimpuls getriggert, der am VIDEO-IN-Eingang empfangen wird, nachdem der Triggerimpuls am TRIG-IN-Eingang auftritt. Die Austastimpulse haben alle die gleiche
Dauer und die Breite kann durch die Austastimpuls-Steuerstufe
zwischen etwa.100 η see und 1,0y see eingestellt werden.
In the first operation, just described, the mode control is set to "normal", the blanking pulse width is set uniform, and the blanking pulse trigger is set to echo trigger. The first gate pulse is triggered by the first echo pulse received at the VIDEO-IN input after the trigger pulse occurs at the TRIG-IN input. The blanking pulses all have the same
Duration and width can be controlled by the blanking pulse control stage
between about 100 η see and 1.0 y see.

Aus Zweckmäßigkeitsgründen sollte der GATE-PULSE-Ausgang auf dem Schirm des Fehlstellendetektors 62 zusammen mit den Ultraschallsignalen dargestellt werden, so daß (a) festgestellt werden
kann, ob die Gatterimpulse beim Auftreffen des Oberflächenechos anlaufen und (b) die gleichförmige Breite so eingestellt wird,
daß die Austastimpulsfolge alle Ultraschallechos, die von Interesse sind , einschließt und daß die Austastbreite einen Wert
aufweist, der für eine Tiefeneichung geeignet ist. Statt dessen
For reasons of convenience, the GATE-PULSE output should be displayed on the screen of the defect detector 62 together with the ultrasonic signals so that (a) are detected
can determine whether the gate pulses start when the surface echo hits and (b) the uniform width is set so,
that the blanking pulse train includes all ultrasonic echoes of interest; and that the blanking width has a value
which is suitable for depth calibration. Instead of this

Bad ORIOIiU4. °OPY Bad ORIOIiU 4 . ° OPY

können die VIDEO OUT und die GATE-PULSE-Ausgänge auf einem Oszilloskop 64 dargestellt werden, so daß die Möglichkeiten (a) und (b) durchgeführt werden können.can use the VIDEO OUT and the GATE-PULSE outputs on an oscilloscope 64 so that options (a) and (b) can be carried out.

Der Eingangsverstärkerschalter wird benutzt, um die VIDEO-OUT-Signale innerhalb des dynamischen Bereichs des Analysators zu halten. Die Drehzahl des Werkstückes 68 wird so eingestellt, daß die Breite der Wiederholimpulsfrequenz des Fehlstellendetektors eine Fehlstelle wenigstens dreimal erkennt, wenn diese unter der Sonde durchläuft.The head amp switch is used to set the VIDEO OUT signals within the dynamic range of the analyzer. The speed of the workpiece 68 is set so that that the width of the repetition pulse frequency of the defect detector detects a defect at least three times when this passes under the probe.

Die Größe des Fehlstellenechos wird als dB über dem Durchschnittnrau.schpegel angezeigt, vorausgesetzt, daß dieser Wert die Einstellung des Schwellwertschalters überschreitet. Jedes Mal, wenn eine Fehlstelle festgestellt wird, dann wird die entsprechende Fehlstellentiefe dargestellt und bei dieser gleichförmigen Arbeitsweise wird die Tiefe in Ausdrücken von Zeitschlitzen entsprechend den Austastimpulsen gemessen. DieseThe size of the flaw echo is expressed as dB above the average noise level provided that this value exceeds the setting of the threshold switch. Each Whenever a flaw is detected, the corresponding flaw depth is displayed and is uniform in this case In operation, the depth is measured in terms of time slots corresponding to the blanking pulses. These

] Fehlstellen werden ebenfalls der Fehlstellenzählung hinzuge-] Defects are also added to the defect count.

fügt.adds.

} Im Normalbetrieb kann die Austastimpulstriggerung verzögert} In normal operation, the blanking pulse triggering can be delayed

j werden, so daß der erste Austastimpuls nach einer Verzögerungj will be so that the first blanking pulse after a delay

getriggert v/ird, die dem TRIG-IN-Triggerimpuls folgt. Die Länge der Verzögerung wird durch die Verzögerungssteuerung eingestellt und der Start der Austastimpulse kann wie oben gegen die Ultraschallsignale überprüft v/erden.triggered, which follows the TRIG-IN trigger pulse. The length the delay is set by the delay control and the start of the blanking pulses can be set against the ultrasonic signals as above checked v / earth.

• Auch bei der normalen Betriebsart kann die Austastimpulsbreite durch die Echogröße gesteuert werden, wobei der durch die Echogröße gesteuerte Taktgeber 58 Anwendung findet. Auf welche Weise auch immer der erste Austastimpuls getriggert wird, wird die Austastimpulsbreite dann durch die durch Echogröße gesteuerte Breitensteuerstufe in den Grenzen zwischen 100 η see und• Even in the normal operating mode, the blanking pulse width can be controlled by the echo size, the clock 58 controlled by the echo size being used. On which Whenever the first blanking pulse is triggered, the blanking pulse width is then controlled by the echo size Latitude control level within the limits between 100 η see and

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1,0/tsec eingestellt. Die Breite wird auch durch die Amplitude der Ultraschallsignale beeinfüußt, wobei große Signale bewirken, daß die Breite verringert wird, während die minimal mögliche Breite immer noch 100 η see beträgt.1.0 / tsec is set. The width is also determined by the amplitude which influences ultrasonic signals, whereby large signals cause that the width is reduced while the minimum possible width is still 100 η see.

Die Empfindlichkeitssteuerung und die zugeordnete Breitensteuerung werden benutzt, um die Taktimpulsfolge so einzustellen, daß alle interessierenden Ultraschallsignale erfaßt werden, wobei gleichzeitig.gewährleistet wird, daß schmale Austastimpulse immer dann erzeugt werden, wenn relativ große Geometrieechos auftreten.The sensitivity control and the associated width control are used to adjust the clock pulse train so that all ultrasonic signals of interest are detected, with At the same time, it is guaranteed that narrow blanking pulses are always generated when relatively large geometry echoes appear.

Die Tiefe der Fehlstellen wird wiederum in Ausdrücken der Impulszahl von den gleichförmigen Taktimpulsen gemessen.The depth of the imperfections is again expressed in terms of the number of pulses measured from the uniform clock pulses.

Der Analysator kann benutzt werden, um die Ultraschallsignale innerhalb-einer gewählten Austastspanne bzw. eines Zeitschlitzes zu überprüfen und dies wird erreicht durch Einstellung des Modenschalters auf Echosignale und indem die gewünschte Austastzahl bzw. der gewünschte Zeitschlitz gewählt wird. Der Analysator stellt nunmehr nur Fehlstellen dar, die in einer gewählten Austastlücke vorhanden sind. Wenn die Austastimpulsbreite gleich ist, dann sind die Austastlücken identisch der Zahl der Gatter, so daß beide wählbar sind.The analyzer can be used to measure the ultrasonic signals within a selected blanking period or time slot to check and this is achieved by setting the mode switch to echo signals and by setting the desired blanking number or the desired time slot is selected. The analyzer now only shows defects in a selected one Blanking intervals are present. If the blanking pulse width is the same, then the blanking intervals are identical to that Number of gates so that both are selectable.

Wenn die Austastimpulsbreite durch die Echogröße beeinflußt wird, dann kann die Austastzahlschaltung benutzt werden, um die .f Austastzahl der darzustellenden Fehlstellen zu wählen. Bei einer Fehlstelle gegebener Tiefe hängt die Austastzahl von der Größe der durch die Echogröße gesteuerten Breite und der Empfindlichkeitssteuerung ab. Wenn in dieser Austastlücke eine Fehlstelle auftritt, dann wird deren Tiefe wiederum in Ausdrücken von Austastlücken der gleichförmigen Taktimpulse dargestellt.If the blanking pulse width is affected by the echo size, then the blanking number circuit can be used to adjust the .f To choose the number of gaps to be displayed. In the case of a defect of a given depth, the blanking number depends on the size the width controlled by the echo size and the sensitivity control. If there is a flaw in this blanking interval occurs, then their depth is again represented in terms of blanking gaps of the uniform clock pulses.

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

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Bei dem Ausf ührungsbeisp.io I nach Figur 8 weist jeder Kanal 10 digitale Einrichtungen statt, analoge Einrichtungen auf und somit kann der Analog-Digital-Wandler 48 in jedem Kanal wegfallen. Die Eingangssignale vom Fehlstellendetektor durchlaufen einen Analog-Digital-Wandler 72, bevor sie nach jedem Kanal 10 gelangen, so daß die den Kanälen zugeführten Signale nunmehr in Digitalform vorliegen.In the embodiment example I according to FIG. 8, each channel 10 has instead of digital devices, analog devices and thus the analog-to-digital converter 48 can be omitted in each channel. The input signals from the defect detector pass through an analog-to-digital converter 72 before they reach each channel 10, so that the signals fed to the channels are now in digital form.

Die Bestandteile der Kanäle 10 umfassen nunmehr ein Digitalregister 74, welches die Spitzentastspeicherschaltung bildet, ein digitales Durchschnittsfilter 76, einen ersten Digitalkomparator 78 und einen zweiten Digitalkomparator 20.The components of the channels 10 now comprise a digital register 74 constituting the tip key storage circuit, a digital averaging filter 76, a first digital comparator 78 and a second digital comparator 20.

Der erste Digitalkomparator entspricht dem Differentialverstärker 44 und empfängt Signale vom Register 74 und vom Durchschnittsfilter 76. Der Ausgang des ersten Komparators repräsentiert den · "dB-Überrauschon-Pegel", der dem zweiten Komparator 80 zugeführt wird, der dem Komparator 46 entspricht. Der Komparator empfängt außerdem das Schwellwertsignal der Vorrichtung 45.The first digital comparator corresponds to the differential amplifier 44 and receives signals from register 74 and average filter 76. The output of the first comparator represents the · "dB noise protection level", which is fed to the second comparator 80 which corresponds to the comparator 46. The comparator also receives the threshold signal from device 45.

Das "dB-fJberrauschen"-Signal wird auch der Pufferstufe 50 mit drei Zuständen zugeführt, die nur durch den Ausgang des UND-GATTER 82 gesetzt wird, dessen Eingänge vom Ausgang des Schieberegisters und dem vorhergehenden Gatterkreis und dem Ausgang des zweiten Komparators 80 gebildet werden. Demgemäß schaltet das UND-GATTER den Dreizustandspuffer nur dann zum Empfang des "dB-Uborrausohen"-Signals, wenn ein Ausgang vom zweiten Komparator 80 vorliegt und dieser letztere Ausgang tritt nur auf, wenn das "dB-;Jberrauschen"-Signal den Schwellwert überschreitet. Im übrigen ist der Signalanalysator in gleicher Weise wie in Verbindung mit Figur 1 bis 7 beschrieben ausgebildet und arbeitet auf die gleiche Weise.The "dB- f J noise" signal is also fed to the three-state buffer stage 50, which is only set by the output of the AND GATE 82, the inputs of which are formed by the output of the shift register and the preceding gate circuit and the output of the second comparator 80 will. Accordingly, the AND GATE switches the tri-state buffer to receive the "dB noise" signal only when there is an output from the second comparator 80, and this latter output occurs only when the "dB noise" signal exceeds the threshold . Otherwise, the signal analyzer is designed in the same way as described in connection with FIGS. 1 to 7 and operates in the same way.

Der Signalanalysator v/urde vorstehend in Verbindung mit der Überprüfung einer ^urbinenseheibe eines GasturbinentriebwerksThe signal analyzer was described above in connection with the inspection of a turbine disk of a gas turbine engine

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beschrieben. Es ist jedoch klar, daß die Erfindung auch für andere Werkstücke in Betracht kommt, wo eine Änderung der Querschnittsfläche in Betracht zu ziehen ist.described. It is clear, however, that the invention can also apply to others Workpieces come into consideration where there is a change in cross-sectional area to be considered.

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Claims (17)

Patentanwälte .:..·.„· \,~ .:.. '-Dipl.-Ing. Curt WaI lachPatent Attorneys.: .. ·. "· \, ~ .: .. '-Dipl.-Ing. Curt WaI laughs -. u β ♦ ». ♦ . Dipl.-lng. Günther Koch-. u β ♦ ». ♦. Dipl.-Ing. Günther Koch Europaische Patentvertreter i~ »European patent representative i ~ » _ , , ... Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach_,, ... Dipl.-Phys. Dr Tino Haibach European Patent Attorneys r j European patent attorneys rj Dipl.-lng. Rainer FeldkampDipl.-Ing. Rainer Feldkamp D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai dD-8000 Munich 2 Kaufingerstraße 8 Telephone (0 89) 2 60 80 78 Telex 5 29 513 wakai d Rolls-Royce Limited Datum: 26. Januar 1983Rolls-Royce Limited Date: January 26, 1983 Buckingham Gate unser Zeichen:Buckingham Gate our sign: London SWlE 6AT/EnglandLondon SWlE 6AT / England Ultraschall-Fehlstellen-Detektor-Signa!-AnalysatorUltrasonic Defect Detector Signal Analyzer Patentansprüche:Patent claims: f IJ Ultraschall-Fehlstellen-Detektor-Signal-Analysator mit mehreren Signalverarbeitungskanälen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal die zu analysierenden Signale über ein Gatter empfängt, daß die Gatter' durch eine Austaststeuerung betätigbar sind, um die zu analysierenden Signale für jeden Kanal nacheinander nach den Signalverarbeitungskanälen zu überführen, daß jeder Kanal eine Halteschaltung aufweist, die den Spitzenwert des Signals in der entsprechenden Zeitaustastlücke empfängt und hält, daß ein Durchschnittsfilter den Ausgang der Halteschaltung empfängt/ daß ein erster Komparator die Ausgänge von der Halteschaltung und dem Durchschnittsfilter empfängt, wobei der Ausgang des ersten Komparators einem zweiten Komparator zugeführt wird, der außerdem ein Schwellwertsignal empfängt und daß der Ausgang des zweiten Komparators benutzt wird, um zu bestimmen, ob das Signal des ersten Komparators bedeutungsvoll ist oder nicht und wenn es bedeutungsvoll ist, wird der Ausgang des ersten Komparators aufgezeichnet. f IJ Ultrasonic flaw detector signal analyzer with several signal processing channels, characterized in that each channel receives the signals to be analyzed via a gate, that the gates can be actuated by a blanking control in order to sequentially follow the signals to be analyzed for each channel the signal processing channels that each channel has a hold circuit that receives and holds the peak value of the signal in the corresponding time blanking interval, that an average filter receives the output of the hold circuit / that a first comparator receives the outputs of the hold circuit and the average filter, the The output of the first comparator is fed to a second comparator which also receives a threshold signal and that the output of the second comparator is used to determine whether the signal of the first comparator is meaningful or not and, if it is meaningful, the output of the first Comparator recorded. 2. Signal-Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zum Analysieren der vom Ultraschall-Fehlstellen-Detektor einer Werkstückprüfmaschine erzeugten Signale der Ausgang eines jeden Durchschnittsfilters den Durchschnittsrauschpegel der entsprechenden Verarbeitungskanäle darstellt, daß der Ausgang des ersten Komparators die Differenz zwischen dem letzten Signalpegel, der von der Haltestufe gehalten wird und den Durchschnittsrauschpegel repräsentiert und daß der Ausgang des zweiten Komparators bestimmt, ob der Ausgang des ersten Komparators den Schwellwert überschreitet oder nicht. 2. Signal analyzer according to claim 1, characterized in that for analyzing the signals generated by the ultrasonic flaw detector of a workpiece testing machine, the output of each average filter represents the average noise level of the corresponding processing channels, that the output of the first comparator is the difference between the last signal level which is held by the holding stage and represents the average noise level and that the output of the second comparator determines whether the output of the first comparator exceeds the threshold value or not. 3. Signal-Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Austaststeuerung wenigstens eine Taktgeberschaltung aufweist, die durch einen Triggerimpuls betätigt wird, daß der Taktgeber Austastimpulse einem Schieberegister zuführt, welches das Gatter eines jeden Behandlungskanals aufeinanderfolgend öffnet und daß die Zeit, während der ein jedes Gatter offengehalten wird, durch die Breite der Gatterimpulse bestimmt wird, die vom Taktgeber erzeugt werden.3. Signal analyzer according to claim 1, characterized in that the blanking control has at least one clock circuit has, which is actuated by a trigger pulse that the clock blanking pulses a Shift register which opens the gate of each treatment channel in succession and that the time during which each gate is held open is determined by the width of the gate pulses generated by the clock. 4. Signal-Analysator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens zwei Taktgeber vorgesehen sind, daß die Austastimpulslücke, die durch einen der Taktgeber erzeugt wird, für alle Kanalgatter gleich ist und zwischen Grenzwerten eingestellt werden kann je nach der Zahl der verfügbaren Kanäle und gemäß der Dicke des zu prüfenden Werkstücks und außerdem gemäß der kleinsten Breite des Signals, welches zu überprüfen ist.4. Signal analyzer according to claim 2, characterized in that at least two clock generators are provided that the blanking pulse gap generated by one of the clock generators is the same for all channel gates and Can be set between limit values depending on the number of channels available and according to the thickness of the workpiece to be checked and also according to the smallest width of the signal which is to be checked is. 5. Signal-Analysator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Austastimpulslücke, die durch einen der Taktgeber erzeugt wird, durch die Echogröße gesteuert wird und sich von der Größe des Echosignals des Werkstücks derart ändert, daß im Bereich des Geometrieechos die Austastimpulslücke schmal wird, so daß jeder Verarbeitungskanal eine kürzere Zeitdauer des Echosignals im Bereich einer scharfen Querschnittsänderung des Werkstücks überprüfen kann, wobei die gleichförmige Taktgebung benutzt wird, um die Tiefe der Fehlstelle über eine Zählerschaltung zu messen.5. Signal analyzer according to claim 4, characterized in that the blanking pulse gap generated by one of the clock generators is generated, is controlled by the echo size and depends on the size of the echo signal of the Workpiece changes in such a way that the blanking pulse gap is narrow in the area of the geometry echo, so that each processing channel has a shorter period of time for the echo signal in the region of a sharp change in cross section of the workpiece using the uniform timing to determine the depth to measure the defect via a counter circuit. 6. Signal-Analysator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Taktgeber so gesetzt werden, daß Triggerimpulse von den ausgestrahlten Signalen des Fehlerdetektors über eine Zeitverzögerung oder von den Echosignalen vom Fehlstellen-Detektor erhalten werden und daß der Eingang des Schieberegisters von den Ausgängen der beiden Taktgeber angesteuert wird.6. Signal analyzer according to claim 4, characterized in that the two clock generators are set so that trigger pulses from the transmitted signals of the error detector via a time delay or from the Echo signals are obtained from the defect detector and that the input of the shift register from the outputs the two clock generators is controlled. 7. Signal-Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Signal von der Austaststeuerung nach dem Signalverarbeitungskanal so ausgebildet ist, daß das Signal gelöscht wird, welches in der Halteschaltung des nächstfolgenden Kanals gespeichert ist.7. Signal analyzer according to claim 1, characterized in that the signal from the blanking control to the signal processing channel is designed so that the signal is deleted which is stored in the hold circuit of the next following channel. 8. Signal-Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Digitaldaten, die in jedem Kanal erzeugt werden, über einen Puffer mit drei Zuständen nach einem Sichtgerät und/oder einem Drucker und/oder einem Computer über eine oder mehrere Datenleitungen übermittelt werden.8. Signal analyzer according to claim 1, characterized in that the digital data generated in each channel via a three-state buffer after a display device and / or a printer and / or be transmitted to a computer via one or more data lines. 9. Signal-Analysator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das Signal der Gatter den Puffer mit drei Zuständen des nächstfolgenden Behandlungskanals freischaltet. 9. Signal analyzer according to claim 8, characterized in that the signal of the gate has the buffer with three states of the next treatment channel. 10. Signal-Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteschaltung einen Kondensator umfaßt und daß der erste Komparator einen Differenzialverstärker aufweist und daß der zweite Komparator eine Analogkomparator ist.10. Signal analyzer according to claim 1, characterized in that the holding circuit comprises a capacitor and that the first comparator has a differential amplifier and that the second comparator is an analog comparator is. 11. Signal-Analysator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Kondensatorkreis einen Kondensator und einen Puffer enthält.11. Signal analyzer according to claim 10, characterized in that the capacitor circuit has a capacitor and a Contains buffer. 12. Signal-Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Signalverarbeitungskanal einen Analog-Digital-Wandler aufweist, der die Ausgangssignale von dem ersten Komparator empfängt, wenn der Wandler durch den Ausgang des zweiten Komparators freigeschaltet wird und daß das Signal vom Gatter nach dem einen Behandlungskanal so ausgebildet ist, daß der Analog-Digital-Wandler des gleichen Verarbeitungskanals freigeschaltet wird.12. Signal analyzer according to claim 1, characterized in that the signal processing channel is an analog-to-digital converter which receives the output signals from the first comparator when the converter is through the Output of the second comparator is enabled and that the signal from the gate to the one treatment channel is designed so that the analog-to-digital converter enables the same processing channel will. 13. Signal-Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zu analysierenden Signale durch einen einstellbaren Verstärker bzw. Abschwächer und eine logarithmischen Verstärker verarbeitet werden, bevor sie durch jeden Signalverarbeitungskanal geprüft werden.13. Signal analyzer according to claim 1, characterized in that the signals to be analyzed by an adjustable Amplifier or attenuator and a logarithmic amplifier are processed before they be checked by each signal processing channel. 14. Signal-Analysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Tastspeicherschaltung ein Digitalregister aufweist und daß erster und zweiter Komparator jeweils ein Digitalkomparator ist.14. Signal analyzer according to claim 1, characterized in that the key memory circuit has a digital register and that the first and second comparators are each a digital comparator. 15. Signal-Analysator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß der Ausgang des zweiten Komparators einer Logikschaltstufe zugeführt wird, deren Ausgang einen Puffer mit drei Zuständen freischaltet, um den Ausgang von dem ersten Komparator zu erhalten, wenn der Ausgang des ersten Komparators den Schwellwertpegel überschreitet.15. Signal analyzer according to claim 14, characterized in that that the output of the second comparator is fed to a logic switching stage, the output of which is a Enables three state buffer to get the output from the first comparator when the Output of the first comparator exceeds the threshold level. 16. Signal-Analysator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Logiksehaltstufe ein UND-Gatter aufweist, dessen einer Eingang von der Austaststeuerung des vorhergehenden Signalverarbeitüngskanals herrührt.16. Signal analyzer according to claim 15, characterized in that the logic switching stage has an AND gate, one input of which comes from the blanking control of the previous signal processing channel. 17. Signal-Analysator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die zu analysierenden Signale durch einen einstellbaren Verstärker bzw. Abschwächer und einen Analog-Digital-Wandler verarbeitet werden, bevor sie durch jeden Signalverarbeitungskanal· geprüft werden.17. Signal analyzer according to claim 14, characterized in that the signals to be analyzed by an adjustable Amplifier or attenuator and an analog-to-digital converter are processed before they are checked by each signal processing channel.
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