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Aus der US-PS 39 64 297 schließlich ist ein Gerät zur
Erkennung
von Ultraschallechoimpulsen bekannt. Dazu werden die entsprechenden Echosignale
zeitrichtig in ein entsprechendes Schieberegister übertragen, dessen parallele Ausgänge
über eine Treiberschaltung mit den Eingängen, entsprechender Dioden einer Diodenzeile,
verbunden sind.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit dem es möglich ist, auf einfache Weise
rückwandnahe Fehler bei hoher Auflösung zu ermitteln.
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Ferner soll eine Schaltungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
angegeben werden.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Teile
der Ansprüche 1 und 3 gelöst.
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Die Erfindung beruht also im wesentlichen auf dem Gedanken, daß die
gemessenen Ultraschallsignale, die in den Rückwandechoerwartungsbereich fallen,
mit einem Signalmuster verglichen werden, das für den Verlauf des Rückwandechosignals
bis zu seinem größten Amplituden-Extremalwert charakteristisch ist. Es wird also
die durch Amplituden-Extremal-Differenzwerte definierte Steigung eines Teils des
Rückwandechos verglichen, mit der durch die Amplituden-Extremal-Differenzwerte der
unbekannten Signale definierten Steigung. Stimmen beide Steigungen im wesentlichen
überein, so handelt es sich bei den unbekannten Signalen um Amplituden-Extremalwerte
des Rückwandechos.
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Weicht die gemessene Steigung in definierter Weise von der Steigung
des Rückwandechos ab, handelt es sich um Amplituden-Extremalwerte eines rückwandnahen
Fehlers. Weicht die gemessene Steigung in nicht vorbestimmter Weise von der Steigung
des Rückwandechos ab, so handelt es sich um eine nicht zu bewertende Störung bzw.
um ein Rauschsignal.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, daß die Genauigkeit, mit der die rückwandnahen Fehler ermittelt werden können,
weitgehend unabhängig ist von Ankoppelschwankungen und Dickentoleranzänderungen
des Prüfstückes. Dieses wird vor allem dadurch erreicht, daß als Bezugsgröße für
die rückwandnahen Fehler - nicht wie üblich der Sendeimpuls, sondern - das Rückwandecho
gewählt wird.
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Mit der vorliegenden Erfindung war es möglich, noch Fehler nachzuweisen,
die von der Rückwand einen Abstand von 0,4 mm besaßen.
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Im folgenden werden nähere Einzelheiten der Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren beschrieben. Es zeigt F i g. la) eine
bekannte Anordnung, bestehend aus Ultraschallprüfkopf und Prüfstück, F i g. 1 b)
das zu Fig. l a) gehörende Echoimpulsdiagramm, Fig. lc) und Id) die zu Fig. la)
und lb) gehörenden Fehlerecho- und Rückwandechoerwartungsbereiche, F i g. 2a) bis
2c) die graphische Darstellung des Rückwandechoerwartungsbereichs sowie in diesen
Erwartungsbereich fallende Signale, F i g. 3 eine Blechprüfanlage, in der die erfindungsgemäße
Schaltungsvorrichtung verwendet wird, Fig.4 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Schaltungsvorrichtung, F i g. 5 das Ausführungsbeispiel einer Bewertungslogik, wie
sie in Fig. 4 verwendet werden kann, F i g. 6a) und 6b) graphische Darstellungen
von in den Rückwandechoerwartungsbereich fallenden Signalen, F i g. 7 ein zweites
Ausführungsbeispiel einer Bewertungslogik gemäß Fig. 4 und F i g. 8 ein drittes
Ausführungsbeispiel einer Bewertungslogik gemäß F i g. 4.
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In Fig. la) ist mit 1 ein Prüfstück der Dicke d und mit 2 ein Ultraschallprüfkopf
bezeichnet. Bei dem Ultraschallprüfkopf 2 handelt es sich beispielsweise um einen
sogenannten S/E-Prüfkopf, der getrennte Sende- und Empfangsschwinger 200 und 210
aufweist. In dem Prüfstück 1 befindet sich ein Fehler 100, so daß der von dem Sendeschwinger
200 ausgehende und in das Prüfstück 1 gelangende Schallstrahl 3 sowohl von dem Fehler
100 als auch von der Rückwand 101 des Prüfstückes 1 reflektiert wird. Der Empfangsschwinger
210 empfängt dann die in Fig. Ib) schematisch dargestellten Ultraschallsignale.
Dabei ist der Sendeimpuls mit 4, das Fehlerechosignal mit 5 und der Rückwandechoimpuls
mit 6 bezeichnet Die gemessenen Laufzeitwerte t der Ultraschallimpulse im Prüfstück
1 werden in an sich bekannter Weise in Abstands- bzw. Wanddickenwerte umgerechnet,
indem der Laufzeitwert mit c/2 multipliziert wird, wobei c die Schallgeschwindigkeit
des Prüfstücks 1 bedeutet.
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In Fig. lc) ist der Fehlerechoerwartungsbereich 7 und in F i g. Id)
der Rückwandechoerwartungsbereich 8 dargestellt. Wie den Figuren zu entnehmen ist,
beginnt der Fehlerechoerwartungsbereich 7 bei der Schalleintrittsfläche 102 des
Prüfstücks 1 und endet im Abstand von von der Oberfläche 101. Der Rückwandechoerwartungsbereich
schließt sich direkt an den Fehlerechoerwartungsbereich 7 an und wird so breit gewählt,
daß die Rückwandechosignale unter Berücksichtigung von Ankoppelschwankungen und
zu erwartenden Dickenänderungen sicher in den Erwartungsbereich fallen. In den Rückwandechoerwartungsbereich
8 fallen also sowohl Rückwandechos als auch Fehlerechos.
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In den F i g. 2b) und 2c) werden Beispiele für in die Rückwandechoblende
8 fallenden Ultraschallsignale dargestellt. Dabei sind die Amplitudenwerte im logarithmischen
Maßstab aufgetragen. F i g. 2a) zeigt wiederum die Rückwandechoblende 8.
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Das in F i g. 2b) dargestellte Rückwandecho besteht aus mehreren
Schwingungen, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur die positiven Halbwellen
betrachtet werden. Das Rückwandechosignal besteht aus den 6 positiven Halbwellen
mit den Amplituden-Extremalwerten A 501 bis A 506. Bei den Signalen mit den Amplituden-Extremalwerten
A 0, A 1, A 2 und A 3 handelt es sich um Rauschsignale, die auf die Reflektion der
Ultraschallwellen an dem Gefüge des Prüfstückes zurückzuführen sind (sogenanntes
Gefügerauschen).
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In Fig. 2c) ist wiederum das in F i g. 2b) dargestellte Rückwandechosignal
dargestellt. Zusätzlich fällt aber auch ein Fehlerechosignal in den Rückwandechoerwartungsbereich
8. Auch das Fehlerechosignal setzt sich aus mehreren Halbwellen zusammen, so daß
man die positiven Amplituden-Extremalwerte A 602 und A 603 erhält.
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Die positiven Halbwellen mit den Amplituden-Extremalwerten A 602 und
A 603 setzen sich sowohl aus den dem Rückwandechosignal zugeordneten Amplituden-Extremalwerten
A 501 und A 502 (F i g. 2b)) als auch aus den entsprechenden dem Fehlerechosignal
zugeordneten Amplituden-Extremalwerten zusammen. Die Halbwellen mit den Amplituden-Extremalwerten
A 0, A 1 und A 2 stellen wiederum Gefügerauschsignale dar. Im folgenden wird anhand
von Fig.3 eine Ultraschallblechprüfanlage beschrieben, in der das erfindungsgemäße
Verfahren verwendet wird.
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Mit 1 ist wiederum das Prüfstück und mit 2 der S/E-Prüfkopf bezeichnet.
Der Sendeschwinger 200 ist mit
einem Sender 9 verbunden, dem ein
Trigger 10 vorgeschaltet ist. Der Empfangsschwinger 210 ist über einen logarithmischen
Verstärker 11 mit einem Analog-Digital-Wandler 12 als auch mit einem analogen Maximalwertdetektor
13 verbunden. Dem Analog-Digital-Wandler 12 ist eine Summierschaltung 14 nachgeschaltet.
Die Summierschaltung dient in an sich bekannter Weise (vergleiche z. B. OS 26 23
522) zur Durchführung des Tiefenausgleichs. Dazu wird aus einem Tiefenausgleichsgenerator
15 die entsprechenden, für den jeweils verwendeten Prüfkopf spezifischen Korrekturwerte
als digitale logarithmische Signale ausgelesen und den digitalen logarithmischen
Ultraschallsignalen hinzuaddiert.
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Der Tiefenausgleichsgenerator 15 wird ebenfalls von dem Trigger 10
getriggert und ist hierzu über eine Leitung 150 mit dem Trigger 10 verbunden.
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Die am Ausgang der Summierschaltung 14 sich ergebenden tiefenkorrigierten
logarithmierten Signalwerte werden einerseits über eine Abbildungsumschaltungsvorichtung
16 und einen Digital-Analog-Wandler 17, einem ebenfalls von dem Triggergenerator
10 getriggerten Sichtgerät 18, zur Darstellung der Echosignale zugeführt Andererseits
werden die tiefenkorrigierten digitalen Signalwerte über die Leitung 160 den Schaltungsvorrichtungen
19 und 21 zugeführt. Dabei erfolgt in der Schaltungsvorrichtung 19 die Ermittlung
des Maximums des Fehlerechosignals, während in der Schaltungsvorrichtung 21 eine
Maximalwertermittlung der Rückwandechosignale vorgenommen wird.
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In der Schaltungsvorrichtung 20 wird der dem Maximum des jeweiligen
Fehlerechos entsprechende Laufzeitwert ermittelt. Dazu werden die entsprechenden
Maximalwerte der Fehlerechos über eine Leitung 161 von der Schaltungsvorrichtung
19 auf die Schaltungsvorrichtung 20 übertragen.
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In der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung 22 erfolgt die Ermittlung
sowohl der jeweiligen Laufzeitwerte des Rückwandechomaximalwertes als auch die Ermittlung
von Fehlerechosignalen, die in den Rückwandechoerwartungsbereich fallen. Dabei wird
sowohl das Vorhandensein von Fehlerechosignalen ermittelt als auch der entsprechende
maximale Amplitudenwert dieser Signale. Über die Leitung 162 ist die Schaltungsvorrichtung
22 mit der Schaltungsvorrichtung 21 verbunden.
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Die Ausgänge der Schaltungsvorrichtungen 19 und 21 sind mit der Abbildungsumschaltungsvorrichtung
16 zur Darstellung der entsprechenden Signale auf dem Sichtgerät 18 verbunden. Die
Signalwerte der Schaltungsvorrichtungen 19, 20 und 21 werden zur Fehlerflächenermittlung
einer Auswertevorrichtung 23 zugeführt, die einen Rechner 231 aufweist.
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Der mit der Schaltungsvorrichtung 22 ermittelte Laufzeitwert der
maximalen Rückwandechoamplitude wird über die Leitung 170 der Auswertevorrichtung
23 zur Ermittlung der Wanddicke des Prüfstücks 1 und zur Nachführung der Fehler-
und Rückwandechoerwartungsbereiche zugeführt Die ermittelten rückwandna hen Fehlersignale
werden über die Leitung 180 sowohl der Auswerteeinheit 23 zur Fehlerauswertung als
auch der Abbildungsumschaltungsvorrichtung 16 zugeführt.
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Die in der Auswertevorrichtung 23 bestimmten digitalen Blendenwerte
werden mit Hilfe eines Digitalzählers in entsprechende Blendensignale, die den Fehlerecho-
und Rückwandechoerwartungsbereichen 7 und 8 entsprechen, umgewandelt und dann über
die Leitungen 190 und 191 den Schaltungsvorrichtungen 19, 20 und 21 zugeführt.
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Da die Ultraschallvorrichtung der in F i g. 3 wiedergegebenen Art
bis auf die Schaltungsvorrichtung 22 bekannt ist, soll im folgenden nur so weit
auf die Wirkungsweise dieser Vorrichtung eingegangen werden, wie dieses unbedingt
für die Erklärung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich ist: Die von dem
Trigger 10 erzeugten Impulse veranlassen den Sender 9 zur Erzeugung entsprechender
Hochspannungsimpulse, die von dem Sendeschwinger 200 in entsprechende Ultraschallimpulse
umgewandelt werden. Diese Ultraschallimpulse gelangen in das Prüfstück 1, werden
sowohl von dem Fehler 100 als auch von der Oberfläche 101 reflektiert und von dem
Empfangsschwinger 210 in entsprechende elektrische Impulse umgewandelt. Diese elektrischen
Impulse werden in dem logarithmischen Verstärker 11 verstärkt. Anschließend werden
die Zeitpunkte des Auftretens der Amplituden-Extremalwerte der positiven Halbwellen
der Impulse mit Hilfe der analogen Maximalwertschaltung 13 ermittelt. Derartige
Maximalwertschaltungen sind beispielsweise aus der OS 28 33379 bekannt.
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Sofort nach Erreichen des jeweiligen Maximalwertes (Amplituden-Extremalwert)
wird der Analog-Digital-Wandler 12 freigegeben, so daß jeweils nur die Maximalwerte
der positiven Halbwellen digitalisiert werden.
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Am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 12 ergeben sich also digitale
Signalwerte, die den in F i g. 2b) und 2c) dargestellten Amplituden-Extremalwerten
A 0, A 1 ...
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A 501, A 502 etc. entsprechen.
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In der digitalen Summierschaltung 14 werden dann zur Durchführung
des Tiefenausgleichs zu den Amplituden-Extremalwerten A 0... noch die in dem Tiefenausgleichsgenerator
15 gespeicherten digitalen Korrekturwerte hinzuaddiert. Für das Folgende soll allerdings
angenommen werden, daß sich am Ausgang der Summierschaltung 14 digitale Signalwerte
ergeben, die den Werten am Ausgang des A/D-Wandlers 12 entsprechen, so daß die Amplituden-Extremalwerte
weiterhin mit A 0, A 1... A 501 usw. bezeichnet werden können.
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Die korrigierten digitalen Amplituden-Extremalwerte werden anschließend,
nach entsprechender Umwandlung in analoge Signale in dem Digital-Analog-Wandler
17, auf dem Sichtgerät 18 dargestellt. Außerdem werden die digitalen Amplitudenwerte
zur Ermittlung der in den Fehler- und Rückwandechoerwartungsbereichen auftretenden
maximalen Fehlerecho- und Rückwandechoamplitude den Schaltungsvorrichtungen 19 und
21 über die Leitung 160 zugeführt.
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Die digitale Maximalwertermittlung in der Schaltungsvorrichtung 19
erfolgt dadurch, daß während des Fehlerechoerwartungsbereiches 7 die nacheinander
eintreffenden digitalen Amplituden-Extremalwerte miteinander verglichen werden.
Ist der jeweils neue gemessene Amplitudenwert kleiner als der jeweils vorhergehende
Amplitudenwert, der in einem nicht dargestellten Speicher abgelegt ist, so bleibt
der gespeicherte Wert weiterhin als Maximalwert erhalten. Erst wenn ein neuer Amplitudenwert
über die Leitung 160 an die Schaltungsvorrichtung 19 gelangt, der größer ist als
der jeweils gespeicherte Wert, wird der neue Amplitudenwert als Maximalwert gespeichert.
Zum Ende des Fehlererwartungsbereiches ist somit der Maximalwert aller eingetroffenen
Amplituden-Extremalwerte gespeichert, der dann zur Auswerteeinheit 23 übertragen
wird.
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Gleichzeitig wird über die Leitung 161 ein Signal an die Schaltungsvorrichtung
20 abgegeben. Im wesentlichen handelt es sich bei dieser Schaltungsvorrichtung
um
einen Zähler, der mit dem Anfang des Fehlerechoerwartungsbereiches (vgl. F i g.
lc)) gestartet und mit der maximalen Fehlerechoamplitude gestoppt wird. Der entsprechende
Zählerstand ist dann proportional zur Laufzeit des Fehlerechos und kann bei vorgegebener
Schallgeschwindigkeit in der Auswerteeinheit in einen entsprechenden Abstandswert,
bezogen auf die Schalleintrittsfläche des Prüfstücks 1, umgerechnet und dem von
der Schaltungsvorrichtung 19 ermittelten Amplitudenwert zugeordnet werden.
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In der Schaltungsvorrichtung 21 wird der während des Rückwandechoerwartungsbereiches
8 auftretende maximale Amplituden-Extremalwert, in gleicher Weise wie die Amplitude
des Fehlerechos in der Schaltungsvorrichtung 19, ermittelt. Es wird also zunächst
der Amplituden-Extremalwert A 0 (F i g. 2b)) gemessen und gespeichert. Dann wird
der Amplituden-Extremalwert A 1 gemessen und mit dem Amplituden-Extremalwert A 0
verglichen. Da A 0>A 1 ist, bleibt A 0 gespeichert. Da auch die Amplituden-Extremalwerte
A 2 und A 3 kleiner sind als der Amplituden-Extremalwert A 0, bleibt der Amplituden-Extremalwert
AO bis zum Auftreten von A 501 gespeichert. Mit dem Auftreten der Amplituden-Extremalwerte
A 502 und A 503 ändert sich auch der in der Schaltungsvorrichtung 21 gespeicherte
Wert.
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Da allerdings die Amplituden A 504, A 505 und A 506 kleiner sind als
die Amplituden A 503, bleibt bis zum Ende des Rückwandechobereiches der Wert der
Amplitude A 503 gespeichert und kann dann der Auswertevorrichtung 23 zugeführt werden.
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Zur automatischen Laufzeitermittlung der Rückwandechos werden der
Schaltungsvorrichtung 22, über die Leitung 162, die jeweiligen, in der Schaltungsvorrichtung
21 gespeicherten Amplituden-Extremalwerte zugeführt. Es werden also digitale Werte
auf die Schaltungsvorrichtung 22 übertragen, die der in Fig.2b) strichpunktiert
dargestellten Stufenkurve 500 entsprechen. Wie weiter unten noch ausführlich beschrieben
wird, ermittelt die Schaltungsvorrichtung 22 aus den Stufensprüngen, d. h. aus den
Differenzwerten A 501 -A 0, A 502-A 501, A 503-A 502 automatisch die zeitliche Lage
des maximalen Amplituden-Extremalwertes des Rückwandechosignals. Der entsprechende
Laufzeitwert wird sowohl zur Wanddickenermittlung als auch zur Fehlerflächenauswertung
der Åuswerteeinheit 23 übertragen.
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Sofern innerhalb des Rückwandechoerwartungsbereiches 8 zusätzlich
zu dem Rückwandecho auch ein Fehlerecho auftritt, ergibt sich auf der Leitung 162
der in F i g. 2c) mit 600 bezeichnete stufenförmige Signalverlauf. Aus den entsprechenden
Differenzwerten A 602-A 0, A 603-A 602 und A 503-A 603 ermittelt die erfindungsgemäße
Schaltungsvorrichtung 22 das Vorhandensein eines Fehlers in der Nähe des Rückwandechos
sowie den maximalen Amplituden-Extremalwert dieses Fehlers. Über die Leitung 180
wird dann dieser Amplituden-Extremalwert zur Auswertevorrichtung 23 übertragen.
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Im folgenden soll näher auf die erfindungsgemäße Schaltungsvorrichtung
22, die im wesentlichen in F i g. 4 wiedergegeben ist, eingegangen werden: Mit 220
ist ein 4stufiges Schieberegister bezeichnet.
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Dem Eingang des Registers 220 werden über die Leitung 162 die Amplitudenwerte
der Schaltungsvorrichtung 21 (Fig.3) zugeführt. Die Ausgänge der Stufen 221,222
und 223 des Schieberegisters 220 sind über die Leitungen 225, 226 und 227 direkt
mit dem Eingang eines Zwischenspeichers 240 verbunden. Außerdem
sind die Ausgänge
der Stufen 222,223 und 224 mit dem jeweiligen Eingang einer entsprechenden Anzahl
von Summierschaltungen 229, 230 und 231 verbunden. An dem jeweils zweiten Eingang
der Summierschaltungen 229,230 und 231 liegt jeweils ein Codierschalter 232,233
und 234. Den Summierschaltungen ist über die Leitungen 235, 236 und 237 ebenfalls
der Zwischenspeicher 240 nachgeschaltet.
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In drei dem Zwischenspeicher 240 nachgeschalteten Komparatoren 241,
242 und 243 werden die über die Leitungen 225 und 235 bzw. 226 und 236 sowie 227
und 237 in den Zwischenspeicher 240 übertragenen Signalwerte verglichen und einer
Bewertungslogik 250 zugeführt.
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Der Bewertungslogik 250 ist einerseits ein D-Flip-Flop 251 nachgeschaltet,
dessen Q-Ausgang mit der Leitung 180 verbunden ist. Andererseits ist die Bewertungslogik
mit dem Stop-Eingang eines Zählers 252 verbunden, der die Zahl der Impulse eines
Taktgenerators 253 zwischen einem Start- und einem Stop-Impuls auszählt. Der Start
des Zählers 252 wird dabei von den über die Leitung 150 kommenden Impulsen des Triggers
10 (F i g. 3) bewirkt. Ebenfalls mit der Leitung 150 verbunden ist eine Verzögerungsschaltung
254, mit Hilfe der Taktsignale zur zeitrichtigen Übernahme und Löschung neuer Daten
in das Schieberegister 220, den Zwischenspeicher 240 und die Bewertungslogik 250
abgeleitet werden.
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Im folgenden wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung
näher erläutert: Zunächst müssen die Codierschalter 232,233 und 234 eingestellt
werden. Hierzu wird der von dem Sendeschwinger 200 erzeugte Sendeimpuls oder das
von einem Prüfstück ohne rückwandnahe Fehler reflektierte Echosignal gemessen. Im
folgenden sei angenommen, daß es sich um ein aus den Amplituden-Extremalwerten A
501 bis A 506 bestehendes Signal handelt, wie es in Fig.2b) dargestellt ist. Der
Codierschalter 234 wird dann auf einen Wert K 0 eingestellt, der so gewählt ist,
daß die Summe aus der üblicherweise auftretenden maximalen Rauschsignalamplitude
A 0 und dem Faktor K 0 kleiner aber in der gleichen Größenordnung wie der Amplituden-Extremalwert
A 501 ist. Der Codierschalter 233 wird auf einen Wert K 1 eingestellt, so daß die
Summe A 501 + K 1 kleiner als A 502 aber in der gleichen Größenordnung wie A 502
ist. Der Codierschalter 232 schließlich wird auf einen Wert K2 eingestellt, der
so gewählt ist, daß A 502 + K2 kleiner aber in der gleichen Größenordnung wie A
503 ist.
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Nach Einstellung der Codierschalter 232,233 und 234 kann mit der
Messung am Prüfstück 1 begonnen werden.
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Wird während des Rückwandechoerwartungsbereiches 8 die in Fig. 2b)
dargestellte Impulsfolge gemessen, so werden nacheinander A 0, A 501, A 502 und
A 503 in das Schieberegister 220 eingelesen. Aufgrund der auf das Rückwandecho abgestimmten
Einstellung der Codierschalter, ergibt sich am Ausgang der Komparatoren 241,242
und 243 nach dem Einlesen des Amplitudenwertes A 503 in das Schieberegister 220
jeweils ein positiver Signalwert. Werden also die drei Ausgänge der Komparatoren
241 bis 243 einem in der Bewertungslogik 250 enthaltenen und nicht separat dargestellten
UND-Glied zugeführt, so erhält man am Ausgang eines solchen UND-Gliedes immer dann
einen Spannungsimpuls, wenn die Amplitude A 503 in die Stufe 221 des Schieberegisters
220 übertragen wird.
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Dieser Spannungsimpuls wird dann über eine Leitung
256
dem Stop-Eingang des Zählers 252 zugeführt. Der Inhalt des Zählers 252 ist dann
proportional zur Laufzeit des Rückwandechosignals und kann zur Wanddicken-und Blendenermittlung
der Auswerteeinheit 23 über die Leitung 170 zugeführt werden. Die Bestimmung der
Blenden mit Hilfe der jeweiligen Laufzeit des Rückwandechosignals ist bekannt und
beispielsweise in der OS 24 22 439 beschrieben.
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Falls nun, wie es in F i g. 2c) angedeutet ist, statt nur eines Rückwandechos
auch ein Fehlerechosignal in den Erwartungsbereich 8 fällt, werden nacheinander
die Amplituden-Extremalwerte A 0, A 602, A 603 und A 503 in das Schieberegister
220 eingeschoben. Wie oben beschrieben wurde, wird zu dem Wert A 0 die Konstante
K 0 addiert und dann A 0 + K 0 mit dem Amplitudenwert A 602 verglichen bzw. zu dem
Wert A 602 die Konstante K 1 addiert und dieser Wert mit A 603 verglichen; bzw.
zu dem Wert A 603 die Konstante K2 addiert und mit dem Amplitudenwert A 503 verglichen.
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Da bei der oben beschriebenen Einstellung der Werte von KO, K1 und
K2 gilt: A0+K0<A602; A 602+K zu K 1 >A 603; A 603+K2<A 503, ergibt sich
an den Ausgängen der Komparatoren 241 und 243 ein positiver Signalwert, während
sich an dem Ausgang des Komparators 242 kein Signalwert ergibt.
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Bei geeigneter Zusammenschaltung von UND-Gliedern ergeben sich dann
an den Ausgängen der Bewertungslogik immer dann auf der Leitung 257 Signalwerte,
wenn zwar die Komparatoren 241 und 243, nicht aber der Komparator 242 Signale liefert
Die Signalwerte auf der Leitung 257 können der Auswerteeinheit 23 zugeführt und
in ein entsprechendes Kontrollsignal umgewandelt werden (in F i g. 3 nicht dargestellt),
welches dem Prüfer das Vorhandensein eines oberflächennahen Fehlers anzeigt Außerdem
wird der auf der Leitung 257 auftretende Signalwert dem Steuereingang des D-Flip-Flops
251 zugeführt, so daß beim Auftreten des jeweiligen Amplituden-Extremalwertes A
602 (F i g. 2c)) am Eingang des Komparators 243 dieser Wert auf die Leitung 180
übertragen und in die Auswerteeinheit 23 übernommen wird.
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Da die Impulsformen des Rückwandecho- und des Fehlerechosignals äquivalent
sind, kann mit Hilfe des Rechners 231 aus dem gemessenen Amplituden-Extremalwert
A 602 der entsprechende maximale Amplituden-Extremalwert des Fehlerechos (in Fig.
2c) wird diese Amplitude überlagert durch die von dem Rückwandecho stammende Amplitude
A 502) ermittelt werden.
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Ein Beispiel einer Bewertungslogik 250 zeigt F i g. 5.
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Im wesentlichen besteht diese Bewertungslogik aus drei UND-Gliedern
258,259 und 260, wobei an dem mit dem UND-Glied 258 verbundenen Eingang des UND-Gliedes
260 eine Negation erfolgt Liegt auf allen drei Leitungen 244,245,246 ein Signal,
d. h. liegt ein Rückwandechosignal vor, so gelangt über die Leitung 256 ein entsprechender
positiver Signalwert an den Zähler 252 (Fig. 4).
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Liegt hingegen lediglich auf den Leitungen 244 und 246 ein positiver
Signalwert, so ergibt sich lediglich auf der Leitung 257 ein Signal.
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Sofern das für den Prüfkopf 2 typische Ultraschallsignal eine andere
als die in F i g. 2b) gezeigte Form aufweist, muß die Bewertungslogik 250 entsprechend
modifiziert werden. Weist etwa der Sendeimpuis die in F i g. 6a) gezeigte Form mit
nur einer positiven Halbwelle vor Erreichen der maximalen Amplituden auf, so besteht
die Bewertungslogik 2502 im wesentlichen aus zwei UND-Gliedern 261 und 262 (F i
g. 7). Die Codier-
schalter 232 und 233 (Fig.4) werden in diesem Fall wiederum auf
die Differenzwerte A 701 -A 0 (A 0 ist in diesem Fall nicht dargestellt worden)
und A 702-A 701 eingestellt. Der Codierschalter 234 kann dann entfallen.
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Bei einer derartigen Einstellung der Codierschalter 232 und 233 ergibt
sich am Ausgang des UND-Gliedes 261 immer dann ein Signal, wenn die Komparatoren
241 und 242 ein Signal liefern, wenn also ein Signal mit der in F i g. 6a) dargestellten
Form auftritt Hingegen entsteht am Ausgang des UND-Gliedes 262 immer beim Auftreten
eines rückwandnahen Fehlers ein Signal, weil in diesem Fall die Komparatoren 241
und 243 ein Signal liefern.
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Um eine von der Impulsform des jeweils verwendeten Ultraschallimpulses
weitgehend unabhängige Bewertungslogik zu verwenden, kann, wie in F i g. 8 dargestellt
wurde, auch ein Rechner 263 in Verbindung mit einem Speicher 264 verwendet werden.
Die Bewertung in Abhängigkeit von der jeweiligen Impulsform erfolgt dann einfach
durch Änderung des in dem Speicher 264 abgelegten Programmes. Allerdings ist eine
derartige Lösung sehr aufwendig. Außerdem würde eine derartige Schaltung langsamer
arbeiten, als eine speziell aufgebaute konventionelle Hardware-Schaltung.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann auch die in F i g.
3 dargestellte Leitung 162 entfallen. In diesem Fall ist es lediglich erforderlich,
daß die digitalisierten Amplitudenwerte über die Leitung 160 direkt an die Schaltungsvorrichtung
22 gelangen.
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Schließlich ist es auch nicht zwingend erforderlich, als Amplituden-Differenzwertmuster
nur Differenzwerte zwischen benachbarten Amplituden heranzuziehen.
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Vielmehr kann es je nach Form des Rückwandechos auch vorteilhaft sein,
Differenzwerte vorgegebener Amplituden zu wåhlen, die zümindestens teilweise nicht
benaChbart sind (z. B. Differenz zwischen A 503 und A 501 sowie A 503 und A 502
in Fig. 2b).