DE3425811A1 - Method for determining the wall thickness of a workpiece and/or the sound velocity in a workpiece, and device for carrying out the method - Google Patents

Method for determining the wall thickness of a workpiece and/or the sound velocity in a workpiece, and device for carrying out the method

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DE3425811A1 DE19843425811 DE3425811A DE3425811A1 DE 3425811 A1 DE3425811 A1 DE 3425811A1 DE 19843425811 DE19843425811 DE 19843425811 DE 3425811 A DE3425811 A DE 3425811A DE 3425811 A1 DE3425811 A1 DE 3425811A1
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Abstract

A method for independently determining both the sound velocities of ultrasonic waves and the wall thickness of plane-parallel or parallel- curved components by means of V transmission makes use of directional variation of the acoustic axes in the case of antenna arrays by varying the signal frequency or by varying the phase difference between adjacent individual antennas. The measurement arrangement consists of an array of transmitting and an array of receiving antennas (3, 4) which are subdivided for their part into two transmitting antenna arrays (5, 6) and two receiving antenna arrays (7, 8). Synchronous pivoting of the acoustic axes of the antenna arrays (5, 7) is used to search for the maximum received signal. In a second step, use is made of synchronous pivoting of the acoustic axes of the antenna arrays (6, 8) likewise to search for the maximum received signal. The sound velocities and the wall thicknesses of the workpiece (1) under test are determined by a computer from the two signal frequencies or phase differences corresponding to the maximum received signals. <IMAGE>

Description

Verfahren zum Bestimmen der Method of determining the

Wandstärke eines Werkstückes und/oder der Schallgeschwindigkeit in einem Werkstück sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft Verfahren zur unabhängigen Bestimmung sowohl der Schallgeschwindigkeiten von Longitudinal- und Transversalwellen als auch der Wandstärke mittels V-Durchschallung. Insbesondere betrifft die Erfindung Verfahren gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 und eine Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren. Wall thickness of a workpiece and / or the speed of sound in a workpiece and device for performing the method. The invention relates to methods for the independent determination of both the speed of sound of longitudinal and transverse waves as well as the wall thickness by means of V-transmission. In particular, the invention relates to methods according to the preambles of the claims 1 and 2 and an apparatus for performing the method.

Eine wichtige Voraussetzung bei der Prüfung von Werkstücken und Anlagenkomponenten mit Methoden der Ultraschalltechnik ist die genaue Kenntnis der Geschwindigkeit von Transversal- und Longitudinalwellen und damit verknüpft bei gegebener Prüffrequenz deren Wellenlänge.An important prerequisite for testing workpieces and system components with methods of ultrasound technology is the exact knowledge of the speed of transverse and longitudinal waves and associated with them at a given test frequency their wavelength.

Eine Variation der Schallgeschwindigkeit von nur wenigen Prozent kann zu einem erheblichen Schallbündelversatz und damit zu großen Ungenauigkeiten bei der Ortung sowie zu Störungen der Schallfeldstruktur führen. Insbesondere ist die genaue Kenntnis der Schallgeschwindigkeit und/oder der Wandstärke dann erforderlich, wenn Rohre mit einer Längsnaht gemäß dem Impuls-Echo-Verfahren geprüft werden, indem schräg zur Umfangsrichtung Ultraschall von der Außenwand zur Innenwand des Rohres übertragen wird und dort so reflektiert werden soll, daß die Längsnaht des Rohres seitlich angeschallt wird und das Echo nach einer weiteren Reflexion und Eintreffen im Prüfkopf untersucht wird. Geringe Änderungen der Schallgeschwindigkeit oder geringe änderungen der Wandstärke des Rohres führen bereits dazu, daß der angeschallte Bereich der Rohrnaht stark verschoben wird.A variation in the speed of sound of only a few percent can to a considerable sound beam offset and thus to great inaccuracies localization as well as disturbances of the sound field structure. In particular, the precise knowledge of the speed of sound and / or the wall thickness is then required, if pipes with a longitudinal seam are tested according to the pulse-echo method by obliquely to the circumferential direction ultrasound from the outer wall to the inner wall of the pipe is transmitted and should be reflected there so that the longitudinal seam of the pipe is sounded to the side and the echo after a further reflection and arrival is examined in the test head. Minor changes in the speed of sound or minor Changes in the wall thickness of the pipe already lead to the soundproofed area the pipe seam is strongly displaced.

Die Bestimmung der Schallgeschwindigkeit erfolgt beim Stand der Technik durch eine Laufzeitmessung bei bekanntem Schallaufweg. Hierzu nimmt man in der Regel die Bauteildicke. Ist jedoch ein Bauteil nur von außen zugänglich und ist dessen Dicke nicht bekannt, so fällt diese Art der Schallgeschwindigkeitsmessung aus. Neben der Schallgeschwindigkeitsmessung hat aber auch die reine Wanddickenmessung eine erhebliche prüftechnische Bedeutung, wozu dann jedoch die exakte Kenntnis der Schallgeschwindigkeit notwendig ist.The determination of the speed of sound takes place in the prior art by means of a transit time measurement with a known sound travel. This is usually used for this the component thickness. However, if a component is only accessible from the outside and is its If the thickness is not known, this type of sound velocity measurement fails. Next to the sound velocity measurement also has a pure wall thickness measurement Significant test-related importance, but also the exact knowledge of the speed of sound necessary is.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestatten, unabhängig von der Kenntnis des Schallaufwegs bzw. der Wandstärke eines Bauteils und der Schallgeschwindigkeit jeweils die Schallgeschwindigkeit bzw. die Wandstärke ohne a priori Kenntnisse zu messen.The invention is based on the object of a method and a device that allow independent of the knowledge of the sound path or the wall thickness of a component and the speed of sound are each the speed of sound or to measure the wall thickness without a priori knowledge.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich der Wandstärkenmessung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 2 lösen erfindungsgemäß die Aufgabe bezüglich der Bestimmung der Schallgeschwindigkeit. Die vorrichtungsmäße Lösung ist im Anspruch 9 angegeben.According to the invention, this object is achieved with regard to wall thickness measurement solved by the characterizing features of claim 1. The characteristics of the distinctive According to the invention, part of claim 2 solves the problem with regard to the determination the speed of sound. The device solution is specified in claim 9.

Die erfindungsgemäße Lösung gestattet es, ohne a priori Kenntnisse lediglich durch Ermitteln der maximalen Amplitude zweier Signale in Abhängigkeit einer sich kontinuierlich ändernden Frequenz oder sich kontinuierlich ändernden Phasendifferenz die Wandstärke eines Werkstückes und die Schallgeschwindigkeit in diesem Werkstück zu ermitteln. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß die aus der Trigonometrie zur Abstandsbestimmung bekannten Methoden eingesetzt werden können, wenn der Empfangswinkel der maximalen Empfindlichkeit zweier seitlich versetzter Ultraschallempfänger synchron mit dem Einschallwinkel zweier seitlich versetzter Ultraschallsender verändert wird. Auf diese Weise gelangt die maximale Schallamplitude immer nur dann zum Ultraschallempfänger, wenn eine Reflexion genau am Schnittpunkt der Mittelebene zwischen den Ultraschallsendern und den Ultraschallempfängern mit der Werkstückrückwand erfolgt. Ausgesetndeter Ultraschall, der außerhalb dieses Bereiches auftrifft, wird unter einem Winkel zurückreflektiert, für den die Empfänger unempfindlich oder weniger empfindlich sind. Mit Hilfe zweier verschiedener Einschallwinkel und entsprechender Empfangswinkel ist es daher möglich, die Wandstärke auf der Grundlage trigonometrischer Funktionen zu bestimmen. Die Verschwenkung des Einschallwinkels bzw. der Selektivität für einen bestimmten Empfangswinkel kann bei den Ultraschallprüfköpfen besonders einfach durchgeführt werden, wenn Gruppenstrahler verwendet werden.The solution according to the invention makes it possible without a priori knowledge only by determining the maximum amplitude of two signals as a function a continuously changing frequency or continuously changing Phase difference the wall thickness of a workpiece and the speed of sound in to determine this workpiece. The invention is based on the knowledge that from trigonometry to Distance determination known Methods can be used when the receiving angle of the maximum sensitivity two laterally offset ultrasonic receivers synchronized with the angle of incidence two laterally offset ultrasonic transmitters is changed. Got that way the maximum sound amplitude to the ultrasonic receiver only if a Reflection exactly at the intersection of the mid-plane between the ultrasonic transmitters and the ultrasonic receivers are carried out with the workpiece rear wall. Sent out Ultrasound hitting outside of this area is reflected back at an angle, to which the recipients are insensitive or less sensitive. With the help of two different angles of incidence and corresponding reception angles, it is therefore possible to determine the wall thickness based on trigonometric functions. the Pivoting of the insonification angle or the selectivity for a certain reception angle can be carried out particularly easily with the ultrasonic probes if phased array be used.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Appropriate refinements and developments of the invention are characterized in the subclaims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren 1 bis 6 erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Werkstück im Längsschnitt mit zwei aufgesetzten Gruppenstrahlerpaaren zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips, Fig. 2 in schematischer Ansicht einen Gruppenstrahler mit abwechselnd entgegengesetzt polarisierten Einzelschwingern, Fig. 3 einen Gruppenstrahler in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellungsweise mit gleichartig polarisierten Einzelschwingern, Fig. 4 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verwendung mit Gruppenstrahlern gemäß Fig. 2, Fig. 5 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verwendung mit Gruppenstrahlern gemäß Fig. 3 und Fig. 6 eine Skizze zur Veranschaulichung der Schallaufwege bei einem gekrümmten Werkstück.Embodiments of the invention are based on Figures 1 to 6 explained. They show: FIG. 1 a workpiece in longitudinal section with two attached Phased array radiator pairs to explain the principle on which the invention is based, Fig. 2 in a schematic view a phased array with alternately opposite polarized single oscillators, FIG. 3 shows a group radiator in a FIG. 2 corresponding Representation with identically polarized individual oscillators, FIG. 4 is a block diagram a device according to the invention for use with phased array as shown in FIG. 2, FIG. 5 shows a block diagram of a device according to the invention for use with group radiators according to FIG. 3 and FIG. 6, a sketch to illustrate the Sound paths for a curved workpiece.

In Fig. 1 ist zur Veranschaulichung der Grundlagen der Erfindung ein Werkstück 1 mit einer Wandstärke D dargestellt, auf dessen Oberfläche 2 beidseitig einer rechtwinklig zur Oberfläche 2 verlaufenden Symmetrieebene A-A lineare Gruppenstrahlerpaare (Linear-Array) 3 und 4 aufgesetzt sind. Sowohl das als linearer Gruppenstrahler ausgebildete erste Gruppenstrahlerpaar 3 als auch das als linearer Gruppenstrahler ausgebildete zweite Gruppenstrahlerpaar 4 besteht aus 2N Einzelschwingern.In Fig. 1 is to illustrate the principles of the invention Workpiece 1 shown with a wall thickness D, on its surface 2 on both sides a plane of symmetry A-A extending at right angles to the surface 2 are linear phased array pairs (Linear array) 3 and 4 are attached. Both that as a linear phased array trained first phased array pair 3 as well as the linear phased array trained second group radiator pair 4 consists of 2N individual transducers.

Das erste Gruppenstrahlerpaar 3 ist aus einem linearen ersten Gruppenstrahler 5 und einem linearen zweiten Gruppenstrahler 6 zusammengesetzt, während das zweite Gruppenstrahlerpaar 4 aus einem linearen ersten Gruppenstrahler 7 und einem linearen zweiten Gruppenstrahler 8 besteht. Die Anschlußleitungen der Gruppenstrahler 5 bis 8 sind durch Anschlußleitungen 9, 10, 11 und 12 veranschaulicht.The first phased array pair 3 consists of a linear first phased array 5 and a linear second phased array 6, while the second Group radiator pair 4 from a linear first group radiator 7 and a linear one second phased array 8 is made. The connecting lines of the array radiators 5 to 8 are illustrated by connecting lines 9, 10, 11 and 12.

Das erfindungsgemäße Meßverfahren gestattet es, in V-Durchschallung ohne a priori-Kenntnisse unabhängig voneinander sowohl die Wandstärke als auch die Schallgeschwindigkeit zu messen. Das Meßprinzip ergibt sich aus dem in Fig. 1 zwischen dem sendenden ersten Gruppenstrahler 5 und dem empfangenden ersten Gruppenstrahler 7 als durchgezogene Linie dargestellten Schallaufweg 13 und dem zwischen dem sendenden zweiten Gruppenstrahler 6 und dem empfangenden zweiten Gruppenstrahler 8 gestrichelt dargestellten Schallaufweg 14.The measuring method according to the invention allows in V-transmission without a priori knowledge, both the wall thickness and the Measure the speed of sound. The measuring principle results from that in Fig. 1 between the transmitting first phased array 5 and the receiving first phased array 7 shown as a solid line sound path 13 and that between the transmitting second phased array 6 and the receiving second phased array 8 illustrated sound path 14.

Die Gruppenstrahler 5, 6, 7 und 8 können, wie in Fig. 2 dargestellt ist, aus einer Reihe von Einzelschwingern 15 bestehen, die jeweils im Abstand d voneinander angeordnet sind und so ausgebildet sind, daß benachbarte Einzelschwinger 15 entgegengesetzt polarisiert sind.The group emitters 5, 6, 7 and 8 can, as shown in FIG is, consist of a number of individual oscillators 15, each at a distance d are arranged from each other and are designed so that adjacent individual oscillators 15 are oppositely polarized.

Benachbarte Einzelschwinger besitzen daher stehts eine Phasendifferenz von 1800. Statt einer solchen starren Phasendifferenz von 1800 zwischen zwei benachbaren Einzelschwingern 15 können auch andere Phasendifferenzen vorgesehen werden, wobei diese Phasendifferenz statt durch abwechselnde Polarisierung der Einzelschwinger 15 auch durch elektrische oder elektronische Phasenstellglieder realisiert werden kann, wie weiter unten erörtert ist.Adjacent individual oscillators therefore always have a phase difference from 1800. Instead of such a rigid phase difference of 1800 between two adjacent ones Individual oscillators 15 can also be provided with other phase differences, with this phase difference instead of alternating polarization of the individual oscillators 15 can also be implemented by electrical or electronic phase control elements as discussed below.

Wie in Fig. 1 durch Trennlinien 16 und 17 angedeutet ist, ist das erste Gruppenstrahlerpaar 3 in einen sendenden ersten Gruppenstrahler 5 und einen sendenden zweiten Gruppenstrahler 6 mit jeweils N Einzelschwingern elektrisch unterteilt. Wird eine solche Schwingeranordnung mit einer Frequenz f erregt, so wird eine schräg laufende Ultraschallwelle erzeugt. Die Richtung der Schallbündelachse oC ist dabei gegeben durch Durch den Mitten-Mitten-Abstand d der Einzelschwinger 15 wird die Wellenart (Transversal- oder Lingitudinalwelle) festgelegt. Die Schallgeschwindigkeit der angeregten Wellenart ist mit c bezeichnet. Durch Variation der Sendefrequenz ändert sich der Einschallwinkel oC gemäß der obigen Gleichung. Der Abstand d entspricht vorzugsweise der halben Wellenlänge.As indicated in FIG. 1 by dividing lines 16 and 17, the first group radiator pair 3 is electrically subdivided into a transmitting first group radiator 5 and a transmitting second group radiator 6, each with N individual oscillators. If such an oscillator arrangement is excited with a frequency f, an ultrasonic wave traveling at an angle is generated. The direction of the sound beam axis oC is given by The type of wave (transverse or longitudinal wave) is determined by the center-to-center distance d of the individual oscillators 15. The speed of sound of the excited wave type is denoted by c. By varying the transmission frequency, the angle of incidence changes according to the above equation. The distance d preferably corresponds to half the wavelength.

Zum Empfang der vom ersten Gruppenstrahlerpaar 3 ausgesandten Ultraschallwellen dient das zweite Gruppenstrahlerpaar 4, welches identisch dem sendenden ersten Gruppenstrahlerpaar 3 aufgebaut ist und elektrisch ebenfalls in einen ersten Gruppenstrahler 7 und einen zweiten Gruppenstrahler 8 mit jeweils N Einzelschwingern aufgeteilt ist. Bei gegebener Signalfrequenz sind die Sende- und Empfangscharakteristiken der Gruppenstrahler 5, 6, 7 und 8 identisch.To receive the ultrasonic waves emitted by the first group radiator pair 3 the second group radiator pair 4 is used, which is identical to the transmitting first group radiator pair 3 is constructed and also electrically in a first group radiator 7 and a second group radiator 8 is divided, each with N individual oscillators. Given The signal frequency is the transmission and reception characteristics of the phased array 5, 6, 7 and 8 identical.

Der Meßvorgang läuft in zwei Schritten ab. Zuerst sendet der erste Gruppenstrahler 5 einen Ultraschallimpuls der Frequenz f aus. Dieser wird an der Rückwand 18 des Werkstücks 1 gespiegelt und vom ersten Gruppenstrahler 7 des empfangenden zweiten Gruppenstrahlerpaars 4 empfangen. Dabei ist zu beachten, daß neben den in Fig. 1 durch die Linien 13 und 14 dargestellten akustischen Achsen Ultraschall, wenn auch in geringerer Intensität, wegen der Keulenform der Richtcharakteristiken auch in andere Richtungen als der Hauptrichtung ausgesandt und empfangen wird. Die Richtungen der akustischen Achsen des sendenden ersten Gruppenstrahlers 5 und des empfangenden ersten Gruppenstrahlers 7 sind durch die obige Gleichung (1) gegeben und schneiden sich infolge der Winkelgleichheiten auf der in Fig.The measuring process takes place in two steps. First the first sends Group emitters 5 emit an ultrasonic pulse of frequency f. This is at the Rear wall 18 of the workpiece 1 and mirrored by the first phased array 7 of the receiving second group radiator pair 4 received. It should be noted that in addition to the in Fig. 1 ultrasound acoustic axes represented by lines 13 and 14, albeit at a lower intensity, because of the lobe shape of the directional characteristics is also sent and received in other directions than the main direction. the Directions of the acoustic axes of the transmitting first phased array 5 and the receiving first group radiator 7 are by the above equation (1) given and intersect due to the angular equality on the in Fig.

1 dargestellten Linie A-A. Durch Verändern der Signalfrequenz ändern sich die Richtcharakteristiken der Gruppenstrahler 5 und 7, so daß der Schnittpunkt der Schallbündelachse des Gruppenstrahlers 5 mit der den Empfangswinkel des Gruppenstrahlers 7 veranschaulichenden Achse entlang dieser Linie A-A wandert. Das Empfangssignal an der Anschlußleitung 11 wird dabei genau dann maximal, wenn der Schnittpunkt der akustischen Achsen auf der Rückwand 18 des Werkstücks 1 liegt. In diesem Fall ist die Größe des Einschallwinkels eC 1 am ersten Gruppenstrahler 5 gleich dem die maximale Empfindlichkeitsrichtung angebenden Empfangswinkel 0( 1 des empfangenden ersten Gruppenstrahlers 7.1 shown line A-A. Change by changing the signal frequency the directional characteristics of the group radiators 5 and 7, so that the point of intersection the sound beam axis of the phased array 5 with the angle of reception of the phased array 7 travels along this line A-A. The received signal at the connection line 11 is then a maximum precisely when the intersection of the acoustic axes on the rear wall 18 of the workpiece 1 lies. In this case it is the size of the insonification angle eC 1 at the first phased array 5 is equal to the maximum Receiving angle indicating the sensitivity direction 0 (1 of the receiving first Group emitter 7.

Aus diesem Grunde wird die zum Einschallwinkel oC1 1 zugehörige Signalfrequenz f1 abgelesen bzw. weiterverarbeitet, wenn das Signal an der Anschlußleitung 11 maximal wird. In einem zweiten Verfahrensschritt wird der oben beschriebene Vorgang wiederholt, wobei jedoch der zweite Gruppenstrahler 6 des ersten Gruppenstrahlerpaars 3 als Sender und der zweite Gruppenstrahler 8 des zweiten Gruppenstrahlerpaars 4 als Empfänger verwendet wird. Die maximale Höhe des Empfangssignals an der Anschlußleitung 12 ergibt sich nun bei einer Frequenz f2.For this reason, the signal frequency associated with the insonification angle oC1 is 1 f1 read or further processed when the signal on the connecting line 11 is at its maximum will. In a second step, the process described above is repeated, however, the second array radiator 6 of the first array radiator pair 3 as Transmitter and the second phased array 8 of the second phased array pair 4 as a receiver is used. The maximum level of the received signal on the connecting line 12 now results at a frequency f2.

Wie man in Fig. 1 weiter erkennt, haben die ersten Gruppenstrahler 5, 7 jeweils einen Abstand al von der durch die Linie A-A veranschaulichten Symmetrieebene.As can also be seen in FIG. 1, the first group emitters have 5, 7 each a distance a 1 from the plane of symmetry illustrated by the line A-A.

Die außen liegenden zweiten Gruppenstrahler 6 und 8 haben jeweils den Abstand a2 von der Symmetrieebene zwischen dem ersten Gruppenstrahlerpaar 3 und dem zweiten Gruppenstrahlerpaar 4.The external second group radiators 6 and 8 each have the distance a2 from the plane of symmetry between the first phased array pair 3 and the second group radiator pair 4.

Aus den beiden Frequenzen f1 und f2 sowie aus den Mitten-Mitten-Abständen 2a1 und 2a2 der Gruppenstrahler 5, 6, 7 und 8 ergibt sich die Wandstärke D des Werkstücks 1 aufgrund der vorliegenden geometrischen Verhältnisse nach der Formel und die Schallgeschwindigkeit c nach der Formel Man erkennt, daß in diesen Gleichungen die Einschallwinkel selbst nicht mehr enthalten sind und daß das Verhältnis der Frequenzen bei maximalen Amplituden bei festliegenden Abständen a1 und a2 die im wesentlichen zu erfassende Größe ist.From the two frequencies f1 and f2 as well as from the center-to-center distances 2a1 and 2a2 of the phased array 5, 6, 7 and 8, the wall thickness D of the workpiece 1 results from the existing geometric relationships according to the formula and the speed of sound c according to the formula It can be seen that the insonification angles themselves are no longer contained in these equations and that the ratio of the frequencies at maximum amplitudes at fixed distances a1 and a2 is essentially the variable to be determined.

Statt Gruppenstrahler mit der in Fig. 2 dargestellten abwechselnden Polarisierung zu verwenden, ist es auch möglich, Gruppenstrahler mit der in Fig. 3 dargestellten Anordnung einzusetzen. Der in Fig. 3 schematisch dargestellte Gruppenstrahler unterscheidet sich von dem in Fig. 2 dargestellten Gruppenstrahler lediglich dadurch, daß zwischen benachbaren Einzelschwingern 15 des Gruppenstrahlers keine konstante Phasendifferenz von 1800 aufgeprägt ist. Alle Einzelschwinger 15 besitzen die gleiche Polarisation. Die Schallbündelschwenkung geschieht bei einem Gruppenstrahler gemäß Fig. 3 nicht über die Signalfrequenz, sondern vielmehr nach der Art des Phased-Array-Prinzips, das beispielsweise aus der Antennentechnik bekannt ist. Bei fester Signalfrequenz wird die Schallbündelschwenkung durch steuerbare Phasenstellglieder realisiert. Diese ermöglichen es, zwischen benachbarten Einzelschwingern 15 steuerbar definierte Phasendifferenzen einzustellen. Die Richtung der Schallbündelachse cC ist mit der Phasendifferenz zwischen benachbarten Einzelschwingern 15 durch die Beziehung verknüpft. Durch elektronische Steuerung der Phasenstellglieder und damit der Phase der Einzelschwinger 15 wird die Richtung des Schallbündels und damit der Einschallwinkel variiert.Instead of using group emitters with the alternating polarization shown in FIG. 2, it is also possible to use group emitters with the arrangement shown in FIG. 3. The group emitter shown schematically in FIG. 3 differs from the group emitter shown in FIG. 2 only in that no constant phase difference of 1800 is impressed between adjacent individual oscillators 15 of the group emitter. All individual oscillators 15 have the same polarization. In the case of a phased array according to FIG. 3, the sound beam pivoting does not take place via the signal frequency, but rather according to the type of phased array principle, which is known, for example, from antenna technology. With a fixed signal frequency, the sound beam swiveling is implemented by controllable phase actuators. These make it possible to adjust controllably defined phase differences between adjacent individual oscillators 15. The direction of the sound beam axis cC is related to the phase difference between adjacent individual oscillators 15 by the relationship connected. By electronically controlling the phase control elements and thus the phase of the individual oscillators 15, the direction of the sound beam and thus the angle of incidence are varied.

Der Meßvorgang läuft wie bei den Gruppenstrahlern gemäß Fig. 2 in zwei Schritten ab. Statt der Signalfrequenz wird hierbei jedoch die Phasendifferenz + zur Schallbündel schwenkung benutzt. Die zu den maximalen Empfangssignalen gehörigen Phasendifferenzen + 1 und + 2 werden erfaßt und ausgewertet. Die Wandstärke D des Werkstücks 1 ergibt sich dann nach der Gleichung und die Schallgeschwindigkeit c nach der Formel Aus den oben erläuterten Verfahrensprinzipien ergibt sich die Realisierbarkeit eines Verfahrens zur unabhängigen Bestimmung sowohl der Schallgeschwindigkeit von Longitudinal- und Transversalwellen als auch der Wandstärke von planparallelen oder parallel gekrümmten Werkstücken 1 mittels V-Durchschallung. Dabei erfolgt eine Richtungsvariation der akustischen Achsen der Schallsender und Schallempfänger nach dem Prinzip der Gruppenstrahler entweder durch Variation der Signalfrequenz der Gruppenstrahler gemäß Fig. 2 oder durch Variation der Phasendifferenz zwischen benachbarten Einzelschwingern von Gruppenstrahlern gemäß Fig. 3.As in the case of the phased array according to FIG. 2, the measuring process takes place in two steps. Instead of the signal frequency, however, the phase difference + is used to pivot the sound beam. The phase differences + 1 and + 2 associated with the maximum received signals are recorded and evaluated. The wall thickness D of the workpiece 1 then results from the equation and the speed of sound c according to the formula The method principles explained above make it possible to implement a method for the independent determination of both the speed of sound of longitudinal and transverse waves and the wall thickness of plane-parallel or parallel-curved workpieces 1 by means of V-transmission. The direction of the acoustic axes of the sound transmitters and receivers is varied according to the principle of group radiators, either by varying the signal frequency of the group radiators according to FIG. 2 or by varying the phase difference between adjacent individual transducers of group radiators according to FIG. 3.

Die Meßanordnung zur Durchführung des Meßverfahrens besteht aus einem sendenden ersten Gruppenstrahlerpaar 3 und einem empfangenden zweiten Gruppenstrahlerpaar 4, welche ihrerseits jeweils aus zwei Gruppenstrahlern 5, 6 bzw. 7, 8 bestehen, wie in Fig. 1 dargestellt ist.The measuring arrangement for carrying out the measuring process consists of one transmitting first phased array pair 3 and a receiving second phased array pair 4, which in turn each consist of two group emitters 5, 6 or 7, 8, as shown in FIG.

Durch synchrones Verschwenken der akustischen Achsen der Gruppenstrahler 5 und 7 wird das maximale Empfangssignal gesucht. Dies tritt dann auf, wenn die Schnittpunkte der akustischen Achsen des sendenden Gruppenstrahlers 5 einerseits und des empfangenden Gruppenstrahlers 7 andererseits auf der Rückwand 18 des Werkstücks 1 liegen.By synchronously pivoting the acoustic axes of the phased array 5 and 7, the maximum received signal is searched for. This occurs when the Points of intersection of the acoustic axes of the transmitting phased array 5 on the one hand and the receiving phased array 7 on the other hand on the rear wall 18 of the workpiece 1 lie.

In einem zweiten Verfahrensschritt wird durch synchrones Schwenken der akustischen Achsen der außen liegenden Gruppenstrahler 6 und 8 ebenfalls das maximale Empfangssignal gesucht.In a second step, synchronous swiveling is used the acoustic axes of the external phased radiators 6 and 8 likewise searched for maximum received signal.

Aus den beiden den maximalen Empfangs signalen entsprechenden Signalfrequenzen bei Einsatz eines Gruppenstrahlers gemäß Fig. 2 bzw. Phasendifferenzen bei Einsatz eines Gruppenstrahlers gemäß Fig. 3 werden die Schallgeschwindigkeiten und die Bauteildicken gemäß den Formeln (2) und (3) bzw. (5) und (6) bestimmt.From the two signal frequencies corresponding to the maximum received signals when using a phased array according to FIG. 2 or phase differences when using of a phased array according to FIG. 3 are the speeds of sound and the component thicknesses determined according to formulas (2) and (3) or (5) and (6).

Somit besteht das Verfahren darin, für zwei verschiedene Positionen des Ultraschallsenders und des Ultraschallempfängers diejenigen Frequenzen f1 bzw. f2 oder diejenigen Phasendifferenzen + 1' 2 zu bestimmen, bei denen eine maximale Signalübertragung erfolgt. Wenn dies der Fall ist, reflektiert die Rückwand 18 das vom sendenden Gruppenstrahler 5 bzw. 6 eingeschallte Ultraschallsignal infolge des jeweiligen Einschallwinkels gerade so, daß der reflektierte Schall bzw. die Hauptkeulen des reflektierten Schalls genau in den zugeordneten empfangenden Gruppenstrahler 7 bzw. 8 einfällt.Thus, the procedure consists of two different positions of the ultrasonic transmitter and the ultrasonic receiver those frequencies f1 and f2 or those phase differences + 1 '2 to be determined for which a maximum Signal transmission takes place. If so, the back wall 18 reflects that from the transmitting phased array 5 or 6 ultrasound signal as a result of the respective angle of incidence just so that the reflected sound or the main lobes of the reflected sound exactly in the assigned receiving phased array 7 or 8 occurs.

In Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt, bei der die Verschwenkung der akustischen Achsen frequenzabhängig ist.4 is a block diagram of an apparatus for performing of the method shown in which the pivoting of the acoustic axes is frequency-dependent is.

Das erste Gruppenstrahlerpaar 3 ist mit dem Ausgang eines Leistungsteilers 20 verbunden, der es gestattet, die über seinen Eingang 21 eingespeiste Energie gleichmäßig auf die in Fig. 4 dargestellte rechte Hälfte oder die linke Hälfte des ersten Gruppenstrahlerpaares 3 zu verteilen. Diese Hälften entsprechen den Gruppenstrahlern 5, 6 in Fig. 1.The first phased array pair 3 is connected to the output of a power splitter 20 connected, which allows the energy fed in via its input 21 evenly on the right half shown in Fig. 4 or the left half of the first group radiator pair 3 to distribute. These halves correspond to the phased array 5, 6 in Fig. 1.

Die Umschaltung des Leistungsteilers 20 erfolgt mit Hilfe eines Steuerwerks 22, das auch einen über eine Leistungsendstufe 23 an den Leistungsteiler 20 angekoppelten Burstgenerator 24 steuert, der auf diese Weise unter der programmierten Kontrolle des Steuerwerks 22 Sinusbursts von etwa 5 bis 10 Wellenlängen erzeugt, deren Mittenfrequenz von Schuß zu Schuß etwa zwischen 1 und 5 MHz kontinuierlich geändert wird.The power divider 20 is switched over with the aid of a control unit 22, which also has one over one Power output stage 23 to the power divider 20 coupled burst generator 24 controls, which in this way under the programmed Control of the control unit 22 sine bursts of about 5 to 10 wavelengths generated, the center frequency of which is continuously between 1 and 5 MHz from shot to shot will be changed.

Die vom Burstgenerator 24 erzeugte Mittenfrequenz wird über einen Frequenzmesser 25 an eine Auswerteeinheit 26 übermittelt, die die Wandstärke D'bzw. die Schallgeschwindigkeit c auf der Grundlage der obigen Gleichungen berechnet.The center frequency generated by the burst generator 24 is a Frequency meter 25 is transmitted to an evaluation unit 26, which determines the wall thickness D'bzw. the speed of sound c is calculated based on the above equations.

Die Auswerteeinheit 26 wird ebenfalls über das Steuerwerk 22 angesteuert, das, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, auf der Ultraschallempfangsseite weiterhin an einen Spitzenwertdetektor 27 sowie einen Leistungssummierer 28 angeschlossen ist.The evaluation unit 26 is also controlled via the control unit 22, that, as can be seen from Fig. 4, continues on the ultrasound receiving side connected to a peak value detector 27 and a power summer 28 is.

Der Leistungssummierer 28 ist eingangsseitig mit dem zweiten Gruppenstrahlerpaar 4 verbunden, dessen Hälften den in Fig. 1 dargestellten Gruppenstrahlern 7 und 8 entsprechen. Unter der Steuerung des Steuerwerks 22 überträgt der Leistungssummierer 28 das Ausgangssignal der linken bzw. rechten Hälfte des zweiten Gruppenstrahlerpaars 4 zu einem Empfänger 29 mit einem Demodulierer und Gleichrichter. Der Ausgang des Empfängers 29 ist mit dem Spitzenwertdetektor 27 verbunden, so daß unter der Kontrolle des Steuerwerks 22 die Eingangssignale für die Auswerteeinheit 26 ermittelt werden können, d.h. diejenigen Frequenzen f1 und 2 des Burstgenerators 24, bei denen am Spitzenwertdetektor 27 ein maximales Empfangssignal ermittelt wird. Nach Durchschwenken der akustischen Achsen der beiden Gruppenstrahlerpaare 3, 4 stehen somit am Eingang der Auswerteeinheit 26 die erforderlichen Meßdaten zur Bestimmung der Wandstärke D und der Schallgeschwindigkeit c zur Verfügung. Die weiteren Parameter d, a1 und a2 sind in einem Speicher der Auswerteeinheit 26 gespeichert und werden je nach den geometrischen Verhältnissen der Meßanordnung geändert bzw. erneuert.The input side of the power summer 28 is connected to the second phased array pair 4, the halves of which correspond to the phased array 7 and 8 shown in FIG correspond. Under the control of control unit 22, the power summer transmits 28 the output signal of the left and right halves of the second phased array pair 4 to a receiver 29 with a demodulator and rectifier. The outcome of the Receiver 29 is connected to peak detector 27 so that under control of the control unit 22, the input signals for the evaluation unit 26 are determined can, i.e. those frequencies f1 and 2 of the burst generator 24 at which am Peak detector 27 a maximum received signal is determined. After swiveling through the acoustic axes of the two phased array pairs 3, 4 stand thus the required measurement data for determination at the input of the evaluation unit 26 the wall thickness D and the speed of sound c are available. The other parameters d, a1 and a2 are stored in a memory of the evaluation unit 26 and are changed or renewed depending on the geometric conditions of the measuring arrangement.

In Fig. 5 ist eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Mit Fig. 4 übereinstimmende Baugruppen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Da es schaltungstechnisch einfacher ist, Frequenzen zu verstellen als Phasenschieber bzw. Laufzeitverzögerungsglieder zu verstellen, ist der Schaltungsaufwand für die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung erheblich größer als der für die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung.In Fig. 5 is a further device for carrying out the invention Procedure shown. Assemblies corresponding to FIG. 4 are identical Provided with reference numerals. Because the circuitry makes it easier to adjust frequencies To be adjusted as a phase shifter or transit time delay element is the circuit complexity for the device shown in Fig. 5 is considerably larger than that for the device shown in Fig. 4 shown device.

In Fig. 5 erkennt man wiederum die Gruppenstrahlerpaare 3 und 4, die sendeseitig bzw. empfangsseitig eingesetzt werden. Das Gruppenstrahlerpaar 3 ist über Leistungsverstärker 31 mit Phasenschiebern 32 verbunden, die durch das Steuerwerk 22 programmierbar sind. Auf diese Weise wird zwischen den Einzelschwingern 15 des Gruppenstrahlerpaares 3 eine durch das Steuerwerk 22 festlegbare Phasendifferenz erzeugt, was seinerseits einen bestimmten Einschallwinkel definiert.In Fig. 5 you can again see the phased array pairs 3 and 4, the can be used on the sending or receiving side. The phased array pair 3 is Connected via power amplifier 31 to phase shifters 32, which are controlled by the control unit 22 are programmable. In this way, between the individual oscillators 15 of the Phased array pair 3 has a phase difference which can be determined by the control unit 22 generated, which in turn defines a certain angle of incidence.

Das Steuerwerk 22 steuert einen Leistungsteiler 20, dessen Eingang 21 mit dem Ausgang eines Burstgenerators 34 verbunden ist, der im Gegensatz zum Burstgenerator 24 der Schaltung nach Fig. 4 mit einer konstanten Frequenz arbeitet.The control unit 22 controls a power divider 20, whose input 21 is connected to the output of a burst generator 34, which in contrast to Burst generator 24 of the circuit of FIG. 4 operates at a constant frequency.

Empfängerseitig sind die Einzelschwinger 15 über Vorverstärker 35 mit programmierbaren Phasenschiebern 36 verbunden. Je nach der vom Steuerwerk 22 vorgegebenen Phasenverschiebung oder Laufzeitverzögerung in den Phasenschiebern 36 erhält das Gruppenstrahlerpaar 4 einen Empfangswinkel, in dem die Richtungscharakteristik des Gruppenstrahlerpaares 4 eine besonders hohe Empfindlichkeit aufweist. Durch Verstellen der Phasenschieber 32 und 36 gestattet das Steuerwerk 22 es somit, die akustischen Achsen der Gruppenstrahlerpaare 3 und 4 zu verschwenken.The individual oscillators 15 are on the receiver side via preamplifiers 35 connected to programmable phase shifters 36. Depending on the control unit 22 predetermined phase shift or propagation delay in the phase shifter 36 the phased array pair 4 receives a reception angle in which the directional characteristic of the group radiator pair 4 has a particularly high sensitivity. By Adjusting the phase shifter 32 and 36, the control unit 22 thus allows the to pivot acoustic axes of the phased array pairs 3 and 4.

Die Ausgangsspannungen der Phasenschieber 36 gelangen über einen Leistungssummierer 28 zu einem Spitzenwertdetektor 27, der an eine Auswerteeinheit 26 angeschlossen ist. Die Auswerteeinheit 26 ist weiterhin mit einem Phasenmesser 27 verbunden, der die Phasendifferenz zwischen benachbarten Einzelschwingern 15 liefert. Da die Auswerteeinheit 26 sowie der Spitzenwertdetektor 27 und der Leistungssummierer 28 vom Steuerwerk 22 kontrolliert werden, gestattet es die in Fig. 5 dargestellte Schaltung, diejenigen Phasenwerte festzustellen, bei denen am Spitzenwertdetektor 27 ein maximales Signal auftritt. Die Auswerteeinheit 26 berechnet dann gemäß den oben angegebenen Gleichungen (5) und (6) die Wandstärken und die Schallgeschwindigkeiten. Wie bereits oben im Zusammenhang mit Fig. 4 erwähnt, sind die weiteren Parameter d, a1 und a2 in einem Speicher der Auswerteeinheit 26 gespeichert und werden je nach den geometrischen Verhältnissen der Meßanordnung geändert bzw. erneuert. Wenn statt ebener Werkstücke gekrümmte Werkstücke vermessen werden, enthält die Auswerteeinheit 26 auch noch Informationen über den Radius bzw.The output voltages of the phase shifters 36 pass through a power summer 28 to a peak value detector 27, which is connected to an evaluation unit 26 is. The evaluation unit 26 is also connected to a phase meter 27, the the phase difference between adjacent individual oscillators 15 supplies. Since the evaluation unit 26 as well as the peak value detector 27 and the power summer 28 from the control unit 22 are controlled, the circuit shown in Fig. 5 allows those Determine phase values at which the peak value detector 27 has a maximum signal occurs. The evaluation unit 26 then calculates in accordance with the equations given above (5) and (6) the wall thicknesses and the speed of sound. As in the Mentioned in connection with FIG. 4, the further parameters d, a1 and a2 are in one Memory of the evaluation unit 26 is stored and depending on the geometric Conditions of the measuring arrangement changed or renewed. If instead of flat workpieces The evaluation unit 26 also contains curved workpieces to be measured Information about the radius or

den Krümmungsradius des Werkstücks.the radius of curvature of the workpiece.

Selbstverständlich können die oben erörterten Verfahren und Vorrichtungen auch eingesetzt werden, wenn statt eines ebenen Werkstücks 1 ein gekrümmtes Werkstück, beispielsweise ein Rohr 41, untersucht wird. In Fig. 6 sind für diesen Fall die Schallaufwege und die verschiedenen von der Auswerteeinheit 26 bei der Berechnung in Betracht zu ziehenden Größen dargestellt. Bezeichnet man den Außen-Krümmungsradius mit R, so ergibt sich die Wanddicke D durch Auflösen der folgenden Gleichung nach D: Zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit c geht man dann mit der aus der Gleichung (7) ermittelten Wandstärke D in die folgende Gleichung ein: Für R-> oQ und damit für #1 # 0, #2 ergeben sich die bereits oben angegebenen Gleichungen für den planparallelen Fall.Of course, the methods and devices discussed above can also be used if, instead of a flat workpiece 1, a curved workpiece, for example a pipe 41, is examined. For this case, FIG. 6 shows the sound paths and the various variables to be taken into account by the evaluation unit 26 in the calculation. If the outer radius of curvature is denoted by R, then the wall thickness D is obtained by solving the following equation for D: To determine the speed of sound c, the wall thickness D determined from equation (7) is then entered into the following equation: For R-> oQ and thus for # 1, # 0, # 2, the above equations result for the plane-parallel case.

Claims (11)

Verfahren zum Bestimmen der Wandstärke eines Werkstückes und/oder der Schallgeschwindigkeit in einem Werkstück sowie Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Bestimmen der Wandstärke eines Werkstückes mittels Ultraschall, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß ein Ultraschallwellen sendendes erstes und ein Ultraschallwellen empfangendes zweites lineares Gruppenstrahlerpaar, die jeweils aus zwei in Strahlungsrichtung in einem Abstand voneinander angeordnete Gruppenstrahler bestehen, in Strahlungsrichtung in einem vorherbestimmten Abstand voneinander auf die Oberfläche des zu untersuchenden Werkstückes aufgesetzt werden, daß durch den sendenden ersten Gruppenstrahler des ersten Gruppenstrahlerpaares durch Schwenken der Schallbündelachse Ultraschallwellen unter mehreren Einschaliwinkeln in das Werkstück eingeschallt werden, die durch den bezüglich des Mittelpunktes zwischen den Gruppenstrahlerpaaren symmetrisch zum ersten sendenden Gruppenstrahler angeordneten empfangenden ersten Gruppenstrahler des zweiten Gruppenstrahlerpaares nach einer Reflexion an der Werkstückrückwand empfangen werden, wobei der die Richtcharakteristik bestimmende Empfangswinkel des empfangenden ersten Gruppenstrahlers synchron zum Einschallwinkel geändert wird, daß der Einschallwinkel und der entsprechende Empfangswinkel ermittelt werden, bei denen das Empfangssignal die maximale Amplitude aufweist, daß für den sendenden zweiten Gruppenstrahler des ersten Gruppenstrahlerpaares und den empfangenden zweiten Gruppenstrahler des zweiten Gruppenstrahlerpaares der Einschallwinkel und der entsprechende Empfangswinkel ebenfalls ermittelt werden, bei denen die maximale Amplitude des Empfangssignals auftritt und daß aus den den beiden maximalen Empfangssignalen zugeordneten Winkelsteuergrößen und dem Abstand der sendenden ersten und zweiten Gruppenstrahler vom Mittelpunkt zwischen den Gruppenstrahlerpaaren der der Wandstärke des Werkstückes entsprechende Abstand zwischen der Werkstückoberfläche und dem auf der Werkstückrückwand liegenden Reflexionspunkt bestimmt wird. Method for determining the wall thickness of a workpiece and / or the speed of sound in a workpiece and the device for carrying it out the method PATENT CLAIMS 1. Method for determining the wall thickness of a workpiece by means of ultrasound, d a d u r c h g e - indicates that an ultrasonic waves sending first and a second pair of linear phased emitters receiving ultrasonic waves, each of two arranged at a distance from one another in the direction of radiation Group emitters exist, in the direction of radiation at a predetermined distance are placed from each other on the surface of the workpiece to be examined, that by the transmitting first phased array of the first phased array pair by pivoting the sound beam axis ultrasonic waves at several angles are insonified into the workpiece by the with respect to the center between the phased array pairs symmetrically to the first transmitting phased array arranged receiving first phased array of the second phased array pair are received after a reflection on the workpiece rear wall, the directional characteristic determining reception angle of the receiving first phased array synchronous to the The angle of incidence is changed that the angle of incidence and the corresponding reception angle can be determined in which the received signal has the maximum amplitude, that for the transmitting second phased array of the first phased array pair and the receiving second phased array of the second phased array pair the insonification angle and the corresponding reception angle can also be determined at which the maximum Amplitude of the received signal occurs and that from the two maximum received signals associated angle control variables and the spacing of the transmitting first and second Phased array from the midpoint between the phased array pairs or the wall thickness of the workpiece corresponding distance between the workpiece surface and the reflection point on the back wall of the workpiece is determined. 2. Verfahren zum Bestimmen der Schallgeschwindi-gkeit in einem Werkstück mittelts Ultraschall, d a -durch gek e nnze ic hnet , daß ein Ultraschallwellen sendendes erstes und ein Ultraschallwellen empfangendes zweites lineares Gruppenstrahlerpaar, die jeweils aus zwei in Strahlungsrichtung in einem Abstand voneinander angeordnete Gruppenstrahler bestehen, in Strahlungsrichtung in einem vorherbestimmten Abstand voneinander auf die Oberfläche des zu untersuchenden Werkstückes aufgesetzt werden, daß durch den sendenden ersten Gruppenstrahler des ersten Gruppenstrahlerpaares durch Schwenken der Schallbündelachse Ultraschallwellen unter mehreren Einschallwinkeln in das Werkstück eingeschallt werden, die durch den bezüglich des Mittelpunktes zwischen den Gruppenstrahlerpaaren symmetrisch zum ersten sendenden Gruppenstrahler angeordneten empfangenden ersten Gruppenstrahler des zweiten Gruppenstrahlerpaares nach einer Reflexion an der Werkstückrückwand empfangen werden, wobei der die Richtcharakteristik bestimmende Empfangswinkel des empfangenden ersten Gruppenstrahlers synchron zum Einschallwinkel geändert wird, daß der Einschallwinkel und der entsprechende Empfangswinkel ermittelt werden, bei denen das Empfangs signal die maximale Amplitude aufweist, daß für den sendenden zweiten Gruppenstrahler des ersten Gruppenstrahlerpaares und den empfangenden zweiten Gruppenstrahler des zweiten Gruppenstrahlerpaares der Einschallwinkel und der entsprechende Empfangswinkel ebenfalls ermittelt werden, bei denen die maximale Amplitude des Empfangssignals auftritt und daß aus den den beiden maximalen Empfangssignalen zugeordneten Winkelsteuergrößen, den Abständen der sendenden ersten und zweiten Gruppenstrahler vom Mittelpunkt zwischen den Gruppenstrahlerpaaren sowie den Abständen der Einzelschwinker der Gruppenstrahler und der der maximalen Empfangsamplitude zugeordneten Frequenz die Schallgeschwindigkeit im Werkstück bestimmt wird.2. Method for determining the speed of sound in a workpiece by means of ultrasound, denoting that an ultrasound wave is used transmitting first and a second pair of linear phased emitters receiving ultrasonic waves, each of two arranged at a distance from one another in the direction of radiation Group emitters exist, in the direction of radiation at a predetermined distance are placed from each other on the surface of the workpiece to be examined, that by the transmitting first phased array of the first phased array pair by pivoting the sound beam axis ultrasonic waves at several angles of incidence are insonified into the workpiece by the with respect to the center between the phased array pairs symmetrically to the first transmitting phased array arranged receiving first phased array of the second phased array pair are received after a reflection on the workpiece rear wall, the directional characteristic determining reception angle of the receiving first phased array synchronous to the The angle of incidence is changed that the angle of incidence and the corresponding reception angle can be determined in which the received signal has the maximum amplitude, that for the transmitting second phased array of the first phased array pair and the receiving second phased array of the second phased array pair the insonification angle and the corresponding reception angle can also be determined at which the maximum Amplitude of the received signal occurs and that from the two maximum received signals associated angle control variables, the distances between the transmitting first and second Phased array from the center point between the phased array pairs and the distances the individual oscillator of the group radiators and that of the maximum reception amplitude assigned frequency the speed of sound in the workpiece is determined. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geke nnze ic hn et , daß ein Schwenken der Schallbündelachse und ein Schwenken des Empfangswinkels durch Verändern der Steuersignalfrequenz von Gruppenstrahlern erfolgt, deren benachbarte jeweils entgegengesetzt polarisierte Einzelschwinger um 1800 phasenverschobene Ulttaschallwellen aussenden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized geke nnze ic hn et, that a pivoting of the sound beam axis and a pivoting of the angle of reception by Changing the control signal frequency of phased array takes place, their neighboring single oscillators polarized in opposite directions by 1800 phase-shifted ultrasonic waves send out. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gek ennzei chn e t , daß die Wandstärke D aus den den beiden maximalen Empfangssignalen zugeordneten Steuersignalfrequenzen f1 und 2 sowie den halben Abständen a1 zwischen den ersten Gruppenstrahlern der Gruppenstrahlerpaare und den halben Abständen a2 zwischen den zweiten Gruppenstrahlern der Gruppenstrahlerpaare nach der Gleichung berechnet wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the wall thickness D from the two maximum received signals associated control signal frequencies f1 and 2 and half the distances a1 between the first phased array of the phased array and half the distances a2 between the second phased array of the phased array pairs according to the equation is calculated. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeic hn e t , daß die Schallgeschwindigkeit c aus den den beiden maximalen Empfangssignalen zugeordneten Steuersignalfrequenzen f1 und f2 sowie den halben Abständen a1 zwischen den ersten Gruppenstrahlern der Gruppenstrahlerpaare und den halben Abständen a2 zwischen den zweiten Gruppenstrahlern der Gruppenstrahlerpaare nach der Gleichung berechnet wird, wobei der Mitten-Mitten-Abstand zwischen den Einzelschwingern mit d bezeichnet ist.5. The method according to claim 3, characterized gekennzeic hn et that the speed of sound c from the two maximum received signals associated control signal frequencies f1 and f2 and half the distances a1 between the first phased array of the phased array and half the distances a2 between the second phased array of the phased array pairs the equation is calculated, the center-to-center distance between the individual transducers being denoted by d. 6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g ek ennze ic hn et , daß bei fester Steuersignalfrequenz ein Schwenken der Schallbündelachse der sendenden Gruppenstrahler durch Verändern der Phasendifferenz erfolgt, mit der benachbarte Einzelschwinger der Gruppenstrahler angeregt werden, und daß ein Schwenken des Empfangswinkels der empfangenden Gruppenstrahler durch Verändern der Phasendifferenz erfolgt, mit der die von benachbarten Einzelschwingern gelieferten Empfangssignale überlagert werden.6. The method according to claim 1 or 2, characterized g ek ennze ic hn et, that with a fixed control signal frequency a pivoting of the sound beam axis of the transmitting Phased array takes place by changing the phase difference with the neighboring Individual oscillators of the group radiators are excited, and that a pivoting of the reception angle the receiving phased array takes place by changing the phase difference, with which superimposes the received signals supplied by neighboring individual transducers will. 7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h gek e n n z e i c h n e t , daß die Wandstärke D aus den den beiden maximalen Empfangssignalen zugeordneten Phasendifferenzen + 1 und + 2 sowie den halben Abständen a1 zwischen den ersten Gruppenstrahlern der Gruppenstrahlerpaare und den halben Abständen a2 zwischen den zweiten Gruppenstrahlern der Gruppenstrahlerpaare nach der Gleichung berechnet wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the wall thickness D from the phase differences + 1 and + 2 assigned to the two maximum received signals and half the distances a1 between the first phased array of the phased array and half the distances a2 between the second phased array Phased array pairs according to the equation is calculated. 8. Verfahren nach Anspruch 6,, d a d u r c h g e -kennzei chn et, daß die Schallgeschwindigkeit c aus den den beiden maximalen Empfangssignalen zugeordneten Phasendifferenzen + 1 und 4> 2 sowie dem halben Abstand a1 zwischen den ersten Gruppenstrahlern der Gruppenstrahlerpaare und dem halben Abstand a2 zwischen den zweiten Gruppenstrahlern der Gruppenstrahlerpaare nach der Gleichung berechnet wird, wobei der Mitten-Mitten-Abstand zwischen den Einzelschwingern mit d bezeichnet ist.8. The method according to claim 6, dadurchge -kennzei chn et that the speed of sound c from the phase differences associated with the two maximum received signals + 1 and 4> 2 and half the distance a1 between the first phased array of the phased array pairs and half the distance a2 between the second phased array of the phased array pairs according to the equation is calculated, the center-to-center distance between the individual transducers being denoted by d. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e -k ennzeic hnet , daß sie im Abstand voneinander ein sendendes erstes und ein empfangendes zweites lineares Gruppenstrahlerpaar (3, 4) mit jeweils einem ersten und einem zweiten Gruppenstrahler (5, 6, 7, 8) aufweist, wobei die innen liegenden ersten Gruppenstrahler (5, 7) in einem Abstand (2 . a1) und die außen liegenden zweiten Gruppenstrahler (6, 8) in einem größeren Abstand (2 . a2) voneinander angeordnet sind, daß wahlweise der erste oder der zweite Gruppenstrahler (5, 6) des ersten Gruppenstrahlerpaares (3) an eine einen Leistungsteiler (20) und einen Burstgenerator (24, 34) enthaltende Ansteuerschaltung angeschlossen ist, durch die der Einschallwinkel des Ultraschalls veränderbar ist, daß wahlweise der erste oder der zweite Gruppenstrahler (7, 8) des zweiten Gruppenstrahlerpaares (4) an eine einen Leistungssummierer (28) und einen Spitzenwertdetektor (27) enthaltende Empfangsschaltung angeschlossen ist, durch die bei sich veränderndem Einschallwinkel und sich veränderndem Empfangswinkel für den ersten Gruppenstrahler (7) und den zweiten Gruppenstrahler (8) des zweiten Gruppenstrahlerpaares (4) die dem jeweils maximalen Empfangssignal zugeordneten Winkelsteuergrößen (f1> f2 + 2) erfaßt werden und daß der Spitzenwertdetektor (27) mit einer Auswerteeinheit (26) verbunden ist, durch die gesuchte Meßgröße (D, c) aus den von dem Spitzenwertdetektor (27) ausgezeichneten Winkelsteuergrößen (f1, 2 1> für für die Einschallwinkel- und Empfangswinkelverschwenkung errechenbar ist.9. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 8, d u r c h g e -k ennzeic hnet that they are at a distance from each other transmitting first and a receiving second linear phased array pair (3, 4) each with a first and a second group radiator (5, 6, 7, 8), wherein the inner first group radiators (5, 7) at a distance (2. a1) and the second group radiators (6, 8) located on the outside at a greater distance (2 . a2) are arranged from each other that either the first or the second phased array (5, 6) of the first group radiator pair (3) to a power splitter (20) and a control circuit containing a burst generator (24, 34) is connected by which the angle of incidence of the ultrasound can be changed, that optionally the first or the second group radiator (7, 8) of the second group radiator pair (4) one including a power summer (28) and a peak detector (27) Receiving circuit is connected, through which when the angle of incidence changes and changing reception angle for the first array radiator (7) and the second phased array (8) of the second phased array pair (4) which each maximum received signal associated angle control variables (f1> f2 + 2) detected and that the peak value detector (27) is connected to an evaluation unit (26) is, by the measured variable (D, c) searched for from the peak value detector (27) excellent angle control variables (f1, 2 1> for the beam angle and Receiving angle pivoting can be calculated. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gek ennze ic hnet , daß die akustischen Achsen der Gruppenstrahler (5, 6, 7, 8) frequenzabhängig sind und daß der Burstgenerator (24) durchstimmbar ist, wobei durch den Spitzenwertdetektor (27) jeweils bei der Frequenz (f1, f2) des Empfangssignals mit der maximalen Amplitude ein Ausgangssignal für die Auswerteeinheit (26) erzeugbar ist.10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the ic hnet acoustic axes of the group radiators (5, 6, 7, 8) are frequency-dependent and that the burst generator (24) is tunable, with the peak value detector (27) each at the frequency (f1, f2) of the received signal with the maximum amplitude an output signal for the evaluation unit (26) can be generated. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die Einzelschwinger (15) der Gruppenstrahlerpaare (3, 4) über steuerbare Phasenschieber (32, 36) mit dem Leistungsteiler (20) bzw. dem Leistungssummierer (28) verbunden sind und daß durch den Spitzenwertdetektor (27) jeweils bei der der maximalen Amplitude des Empfangssignals zugeordneten Phasendifferenz ( + 1 + 2) benachbarter Einzelschwinger (15) ein Ausgangssignal für die Auswerteeinheit (26) erzeugbar ist.11. The device according to claim 9, d a d u r c h g e - indicates, that the individual oscillators (15) of the phased array pairs (3, 4) via controllable phase shifters (32, 36) connected to the power divider (20) or the power summer (28) are and that by the peak value detector (27) in each case at the maximum amplitude the phase difference (+ 1 + 2) of neighboring single oscillators assigned to the received signal (15) an output signal for the evaluation unit (26) can be generated.
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