DE69428963T2

DE69428963T2 - Verfahren und vorrichtung zur verarbeitung von signalen für einen ultraschallinspektionsapparat

Info

Publication number: DE69428963T2
Application number: DE69428963T
Authority: DE
Inventors: Hidekazu Horigome; Yukinori Iizuka; Akira Murayama; Shin Nakazawa
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1993-06-07
Filing date: 1994-06-07
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2014-06-08
Also published as: CN1112374A; DE69428963D1; KR950703144A; US5671154A; EP0654666A1; WO1994029714A1; KR0160003B1; EP0654666A4; EP0654666B1; CN1035690C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschallprüfvorrichtung, die einen Ultraschallimpuls zu einem Zielobjekt sendet und ein von dem Zielobjekt erfaßtes Echosignal analysiert, um einen an dem Zielobjekt vorhandenen Defekt festzustellen, und im spezielleren auf eine Signalverarbeitungsvorrichtung, bei der nach einem vorübergehenden Umwandeln eines erfaßten Hochfrequenzechosignals in ein Digitalsignal das Rauschen des Digitalsignals vermindert wird.
Der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert auf dem Dokument EP-A-0 119 844.
Eine Ultraschallprüfvorrichtung ist normalerweise so ausgebildet, wie es in Fig. 25 dargestellt ist. Eine Ultraschall- Sende-Empfangseinheit 1 sendet ein Impulvsignal mit einer vorbestimmten Periode T&sub0; zu einer an einem Zielobjekt 2, wie zum Beispiel Stahlmaterial, vorgesehenen Sonde 3, und zwar entweder direkt oder durch ein VerzögerurLgsmaterial, wie zum Beispiel Wasser.
Wie in Fig. 26 gezeigt ist, wandelt die Sonde 3 das empfangene Impulssignal in einen Ultraschallimpuls um, um den Ultraschallimpuls an das Zielobjekt 2 anzulegen. Der an das Zielobjekt 2 angelegte Ultraschallimpuls wird von einer Bodenfläche 2a des Zielobjekts 2 reflektiert und wieder von der Sonde 3 empfangen.
Die Sonde 3 wandelt die reflektierte Welle in ein elektrisches Signal um, um das elektrische Signal zu der Ultraschall-Sende-Empfangseinheit 1 zu senden. Die Ultraschall- Sende-Empfangseinheit 1 verstärkt das elektrische Signal und sendet das verstärkte Signal als Echosignal zu einer Signalverarbeitungsvorrichtung 4.
Das Echosignal beinhaltet ein Bodenflächen- (B) Echo 5a, das der von der Bodenfläche 2a reflektierten Welle entspricht, sowie ein Defekt- (F) Echo 5b, las durch einen Defekt verursacht ist. Außerdem wird eine Frequenz des Ultraschallimpulses durch die Dicke oder dergleichen eines Ultraschall-Schwingungserzeugers festgestellt, der in die Sonde 3 integriert ist.
Die Frequenz des für die Prüfung verwendeten Ultraschallimpulses wird auf mehrere MHz bis 10 und mehrere MHz eingestellt. Bei dem Frequenzbereich der Signalwellenformen des Bodenflächenechos 5a und des Defektechos 5b, die in dem Echosignal enthalten sind, handelt es sich somit um einen großen Bereich von 0 Hz bis 10 sowie mehreren MHz.
Die Signalverarbeitungsvorrichtung 4 führt verschiedene Signalverarbeitungsprozesse mit dem von der Ultraschall- Sende-Empfangseinheit 1 empfangenen Echosignal b aus, und die Signalverarbeitungsvorrichtung 4 zeigt ein Signalverarbeitungsresultat sowie die Anwesenheit/Abwesenheit eines Defekts auf einer Anzeigeeinheit 6 an.
In diesem Fall wird zur Ausführung eines Signalverarbeitungsvorgangs an dem Echosignal sowie zum Anzeigen des Echosignals ein mit dem Impulssignal synchronisiertes Triggersignal von der Ultraschall-Sende-Empfangseinheit 1 zu der Signalverarbeitungsvorrichtung 4 zugeführt.
Bei der in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildeten Defektprüfvorrichtung beinhaltet das von der Ultraschall- Sende-Empfangseinheit 1 abgegebene Echosignal zusätzlich zu dem Bodenflächenecho 5a und dem Defektecho 5b ein größeres Ausmaß an Rauschen. Wenn ein in dem Ultraschallimpuls vorhandenes Ausmaß an Rauschen hoch ist, verschlechtert sich die Zuverlässigkeit eines Prüfresultates beträchtlich. Das Rauschen läßt sich grob in elektrisches Rauschen und Materialrauschen klassifizieren.
Das elektrische Rauschen entsteht durch externes Rauschen, das durch Mischen einer elektromagnetischen Welle in die Sonde 3, die Ultraschall-Sende-Empfangseznheit 1, ein Verbindungskabel oder dergleichen hervorgerufen wird, sowie durch internes Rauschen, das durch einen Verstärker oder dergleichen erzeugt wird, der in die Ultraschall-Sende-Empfangseinheit 1 integriert ist.
Eine sich in dem Zielobjekt 2 ausbreitende Ultraschallwelle wird durch die Kristallkorngrenzfläche eines Materials zerstreut. Diese zerstreute Ultraschallwelle wird von der Sonde 3 empfangen. Das von der Sonde 3 abgegebene Echosignal beinhaltet die empfangene zerstreute Ultraschallwelle als Streuecho. Bei diesem zerstreuten Echo handelt es sich um das vorstehend beschriebene Materialrauschen.
Die Verminderung des in dem Echosignal vorhandenen Rauschens ist sehr wichtig, um eine Ultraschallprüfung mit hoher Genauigkeit durchzuführen.
Herkömmlicherweise wird ein Analogfilter zum Reduzieren von Rauschkomponenten verwendet, die in dem Echosignal vorhanden sind. Zum Beispiel wird ein Bandpaßfilter (BPF), das ein Durchlassen der Frequenzkomponente des Ultraschallechos bewirkt, für elektrisches Rauschen mit einer weiten Frequenzkomponente verwendet.
Zusätzlich wird ein Tiefpaßfilter (TPF) oder ein Bandpaßfilter für Materialrauschen verwendet, und zwar unter Ausnutzung der Tatsache, daß die Frequenzvecteilung des Defektechos 5b geringer ist als die eines Streuechos. Bei Verwendung eines analogen Filters können auf diese Weise in dem Echosignal vorhandene Rauschkomponenten auf ein Niveau vermindert werden, das gleich oder geringer als ein vorbestimmtes Niveau ist.
Es ist allgemein bekannt, daß sich die Foeauenzverteilung eines Defektechos durch die Ultraschalldämpfungseigenschaften des Zielobjekts 2 ändert. Wenn ein Bandpaßfilter für Materialrauschen verwendet werden soll, das durch ein Streuecho oder dergleichen dargestellt wird, wird wünschenswerterweise ein Filter mit optimalen Eigenschaften hinsichtlich des Zielobjekts 2 verwendet.
Da sich jedoch die Durchlaßfrequenzeigenschaften des Analogfilters nicht einfach verändern lassen, muß eine große Anzahl von Filtern bereitgestellt werden, die jeweils den Ultraschalldämpfungseigenschaften der Materialien der Zielobjekte 2 entsprechende Durchlaßfrequenzeigenschaften aufweisen.
Bei Verwendung von verschiedenen Filtern in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften der Zielobjekte 2 entstehen somit Schwierigkeiten in der Praxis hinsichtlich der Betreibbarkeit oder der wirtschaftlichen Vorteile.
Zum Eliminieren der vorstehend genannten Probleme wird eine Digitalsignal-Verarbeitungstechnik vorgeschlagen. Genauer gesagt, es wird das von der Ultraschall-Sende-Empfangseinheit 1 abgegebene Echosignal einer A/D-Wandlung unterzogen. Ein Digitalfilter wird für das Echosignal verwendet, das in ein Digitalsignal umgewandelt wird, um eine Rauschkomponente zu entfernen.
Zum Beispiel kann ein FIR-Digitalfilter (FIR = Finite Impulse Response) seine Durchlaßeigenschaften frei ändern. Aus diesem Grund kann dann, wenn dem Material des Zielobjekts 2 entsprechende Durchlaßfrequenzeigenschaften vorgegeben werden, ein für das Echosignal optimaler Rauschverminderungsvorgang durchgeführt werden.
Es wird eine Abtastberechnung für eine Signalverarbeitungs- Betriebsgeschwindigkeit unter Verwendung dieses Verfahrens durchgeführt. Zur Durchführung einer FIR-Digitalfilterung der 128-ten Ordnung in bezug auf Daten mit 1024 Stellen, muß die Summe der Produkte 128 · 1024 mal durchgeführt werden. Unter der Annahme, daß die Summe der Produkte einmal durch fünf Befehlsschritte berechnet wird, sind (128 · 1024 · 5) Befehlsschritte notwendig.
Wenn ein allgemeiner Computer mit einer Geschwindigkeit von ca. 10 MIPS verwendet wird, ist somit eiae Zeit von 128 · 1024 · 5/(40 · 10&sup6;) = ca. 16 ms erforderlich. Da in der Praxis eine Zeit für den Datentransfer zwischen einem Speicher und einer CPU zusätzlich zu der vorstehend genannten Zeit hinzukommt, ist ferner eine zusätzliche Zeit erforderlich.
Ferner wird in einem Stahlwerk oder dergleichen eine am Produktionsort erfolgende Überprüfung durchgeführt, um eine Prüfung des sich bewegenden Zielobjekts 2, wie zum Beispiel einer Stahlplatte, auszuführen. In diesem Fall handelt es sich bei einem zu prüfenden Bereich des Zielobjekts 2 um einen Bereich, auf den der Ultraschallimpuls auftrifft. Wenn eine sich wiederholende Periode T&sub0; des Ultraschallimpulses lang ist, kann aus diesem Grund nicht die gesamte Oberfläche des Zielobjekts 2 überprüft werden.
Aus diesem Grund wird die sich wiederholende Periode T&sub0; des Ultraschallimpulses im allgemeinen auf einen kürzeren Wert als 1 ms eingestellt. Zur Durchführung des Digitalsignal-Prozesses an dem Echosignal muß ein Signalverarbeitungsvorgang innerhalb einer Zeitdauer von 1 ms beendet sein, wobei es sich um die sich wiederholende Periode T&sub0; des Ultraschallimpulses handelt.
Zur Durchführung des Digitalsignal-Prozesses in einem Stadium, in dem der Ultraschallimpuls die vorstehend genannte hohe Frequenz von mehreren MHz bis 10 uni mehreren MHz aufweist, muß dieses Hochfrequenzechosignal direkt einer A/D- Wandlung unterzogen werden. Da das Echosignal eine breite Frequenzverteilung von 0 Hz bis 10 sowie mehreren MHz aufweist, muß nach einem Abtasttheorem die A/D-Wandlung bei einer Abtastfrequenz Fs von mindestens 20 MHz oder mehr durchgeführt werden. Außerdem muß ein Arbeitsprozeß an Abtastdaten durchgeführt werden, die bei der hohen Abtastfrequenz Fs gebildet werden.
Zur Erfüllung von zwei Bedingungen in Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen Digitalsignal-Prozeß ist ein mit hoher Geschwindigkeit arbeitender Computer erforderlich, der eine Arbeitsgeschwindigkeit von ca. 1000 MIPS hat. Da ein solches System sehr teuer ist, kann das System derzeit nicht in eine aktuelle Ultraschallprüfvorrichtung integriert werden.
Es kann ein Betriebselement verwendet werden, das in der Lage ist, an einem Digitalsignal einen Verarbeitungsvorgang in kontinuierlicher Weise durchzuführen. In diesem Fall wird das Digitalsignal mit einer zeitlichen Steuerung eingegeben/- ausgegeben, die der Zeitdauer der Abtastperiode des Betriebselements entspricht, und ein Signalveraroeitungsvorgang wird in kontinuierlicher Weise durchgeführt. Aus diesem Grund wird eine Betriebszeit nicht länger als die sich wiederholende Periode T&sub0; des Ultraschallimpulses .
Ein Digitalfilter-Betriebselement, das mit einer Geschwindigkeit der Abtastfrequenz fs = 20 MHz oder mehr betrieben wird, steht derzeit nicht zur Verfügung.
Aus diesem Grund kann bei einer online arbeitenden Ultraschallprüfvorrichtung, die unter der Bedingung betrieben werden muß, daß die sich wiederholende Periode T&sub0; des Ultraschallimpulses einen Wert von 1 ms oder weniger hat, ein Digitalsignal-Prozeß derzeit nicht leicht an einem Echosignal durchgeführt werden.
Ferner wird bei der Ultraschallprüfung in allgemeinen Streuecho erzeugt, das durch Reflektion von der Kristallkorngrenzfläche des genannten Zielobjektmaterials verursacht wird. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, steigt die Impulsbreite eines von der Oberfläche des Zielobjekts reflektierten Oberflächenechös (S-Echo) an. Echos, wie zum Beispiel Streuecho oder ein in der Nähe des Oberflächenechos auftretendes Echo sind keine durch einen Defekt verursachten Echos und werden als falsche Echos bezeichnet.
Als Maßnahme zum Reduzieren dieses falschen Echos wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein falsches Echo unter Verwendung eines Frequenzfilters aus einem Echosignal entfernt wird, das dadurch gewonnen wird, daß ein Ultraschallimpuls mit großer Bandbreite zum Auftreffen auf ein Zielobjekt veranlaßt wird (japanische Patentanmeldung KOKAI mit der Veröffentlichungsnummer 2-186261). Dieses Verfahren geht davon aus, daß die Frequenz eines Defektechos aledriger ist als die Frequenz von Streuecho.
In Abhängigkeit von dem Zielobjektmateriel ist jedoch die Frequenz von Echogras nicht sehr verschieden von der Frequenz eines Defektechos, wobei Echogras durch das das Digitalfilter beinhaltende Frequenzunterscheidungsverfahren möglicherweise nicht vollständig entfernt wird. Außerdem ist hinsichtlich eines falschen Echos in der Nähe eines Oberflächenechos die Frequenz dieses falschen Echos im großen und ganzen gleich der Frequenz des Defektechos.
Wie im Fall des Streuechos kann aus diesem Grund das falsche Echo nicht durch das Frequenzfilter entfernt werden. Das heißt, es gibt keine Technik zum effektiven Entfernen des falschen Echos.
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe einer Signalverarbeitungsvorrichtixng für eine Ultraschallprüfvorrichtung, die in der Lage ist, einen Digitalsignal-Prozeß an einem Echosignal durchzuführen, um Rauschen zu vermindern, während eine sich wiederholende Periode eines Ultraschallimpulses kurz gehalten wird.
Zusätzlich zu dem genannten Ziel besteht ein zweites Ziel in der Angabe einer Signalverarbeitungsvorrichtung einer Ultraschallprüfvorrichtung, die in der Lage ist, ein falsches Echo effektiv zu entfernen, geringes Rauschen sowie erwartetes Rauschen zuverlässig zu reduzieren und die Defekterfassungsgenauigkeit weiter zu verbessern.
Zum Erreichen dieser Ziele wird bei der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung angegeben, wie sie in Anspruch 1 angegeben ist. Weiterbildungen derselben sind in den Unteransprüche angegeben.
Im folgenden wird das Arbeitsprinzip der vorliegenden Erfindung erläutert, die in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet ist.
Wie vorstehend erwähnt wurde, muß zur Ausführung eines online erfolgenden Prüfvorgangs eine sich wiederholende Periode T&sub0; eines Ultraschallimpulses auf mehrere ms oder weniger vorgegeben werden. Bei einem von der Ultraschall-Sende-Empfangseinheit abgegebenen Hochfrequenzechosignal handelt es sich bei einem Meßdauerintervall TM, das zum aktuellen Bestimmen eines Defekts erforderlich ist, um eine Zeitdauer ab der Sendezeit des Ultraschallimpulses bis zu der Zeit des Auftreffens eines Bodenechos und beträgt höchstens mehrere zehn us. Dieses Meßdauerintervall TM ist beträchtlich kürzer als die sich wiederholende Periode T&sub0; des Ultraschallimpulses (TM < T&sub0;).
Das Echosignal b in dem Meßdauerintervall TM wird einer A/D- Wandlung in ein Digitalsignal mit einer rohen Abtastfrequenz fs unterzogen. Von den Abtastdaten, die das in das Digitalsignal umgewandelte Echosignal bilden, werden alle Abtastdaten, die innerhalb des Meßdauerintervalls TM liegen, unter Verwendung einer der Abtastfrequenz fs entsprechenden Schreibfrequenz fW in einer Speichereinheit gespeichert, die zum Beispiel durch ein FIFO- (First-In-First-Out-) Register gebildet ist.
Die in dieser Speichereinheit gespeicherten Abtastdaten werden sequentiell mit einer Frequenz ausgelesen, die niedriger ist als die Schreibfrequenz fW, d. h. mit einer Auslesefrequenz fR, bei der das nächste Digitalfilter einen Datenprozeß in zufriedenstellender Weise durchführen kann.
Ein Frequenzdiskriminierungsprozeß wird mit dem ausgelesenen digitalen Echosignal mit Frequenzeigenschaften durchgeführt, die das Rauschen in dem nächsten Digitalfilter in effektiver Weise maximal dämpfen. Eine Rauschkomponente, die in dem dieses Digitalfilter durchlaufenden digitalen Echosignal vorhanden ist, wird somit beträchtlich vermindert. Die Anwesenheit/Abwesenheit eines Defekts wird auf cer Basis des Echosignals bestimmt, dessen Rauschkomponente vermindert ist.
In diesem Fall ist die Anzahl NM der Abtastdaten eines Echosignals, die in einer Speichereinheit, wie dem FIFO-Register, gespeichert sind, die Anzahl von Daten, die in dem Meßdauerintervall TM vorhanden sind. Aus diesem Grund ergibt sich eine Dauer TR, die zum Auslesen von allen in der Speichereinheit gespeicherten NM-Abtastdaten erforderlich ist, durch die nachfolgende Gleichung (1).
TR = TM (fs/fR) ...(1)
Es sei angenommen, daß eine durch Addieren dieser Schreibdauer TR sowie des Meßdauerintervalls TM erzielte Zeitdauer kürzer ist als die sich wiederholende Periode T&sub0; des Ultraschallimpulses. Wenn in diesem Fall die rächste Periode T&sub0; gestartet wird, verbleiben keine nachfolgenden Abtastdaten in dem FIFO-Register.
Aus diesem Grund braucht das Digitalfilter lediglich einen Prozeß an Digitaldaten ausführen, die sequentiell bei der Lesefrequenz fR abgegeben werden, die niedriger ist als die Abtastfrequenz fs. Außerdem ist die Anzahl NM der Digitaldaten, an denen ein Arbeitsprozeß in der sich wiederholenden Periode T&sub0; von einem Ultraschallimpuls durchgeführt werden muß, beträchtlich geringer als die Anzahl von Digitaldaten, die in allen Zeitintervallen einer sich wiederholenden Periode T&sub0; in dem Echosignal vorhanden sind. Aus diesem Grund können die Digitaldaten innerhalb der sich wiederholenden Periode T&sub0; in zufriedenstellender Weise verarbeitet werden.
Genauer gesagt, es braucht kein Hochleistungs-Digitalfilter, das zur Ausführung eines speziellen Hochgeschwindigkeitsprozesses in der Lage ist, als Digitalfikter verwendet zu werden.
Zum Erreichen des zweiten Zieles wird bex der vorliegenden Erfindung im Unterschied zu dem Digitalfilter in der Signalverarbeitungsvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung ein synchrones Addier/Mittelwertbildungsfilter verwendet. Außerdem wird eine synchrone lkddier/Mittelwertbildungsschaltung anstelle eines Digitalfilters verwendet.
Bei Verwendung des synchronen Addier/Mittelwertbildungsfilters kann ein Echosignal in jeder sich wiederholenden Periode T&sub0; jedes Ultraschallimpulses gemittelt werden, und die Rauschminderungseffizienz läßt sich stark verbessern. Wie im Fall eines Digitalfilters braucht auch in diesem Fall kein Hochleistungsfilter verwendet zu werden, das zur Ausführung eines speziellen Hochgeschwindigkeitsprozesses in der Lage ist.
Die anstelle eines Digitalfilters verweniete synchrone Addier/Mittelwertbildungsschaltung hat, wie das vorstehend genannte synchrone Addier/Mittelwertbildungsfilter, eine Funktion zum Mitteln eines digitalen Echosignals in dem Meßdauerintervall TM. In jedem Echosignal enthaltene Rauschkomponenten weisen jeweils verschiedene Phasen auf.
Wenn eine große Anzahl von Echosignalen zusammenaddiert und gemittelt wird, heben sich die Rauschkomponenten aus diesem Grund auf, und die Rauschanteile werden insgesamt vermindert. Aus diesem Grund wird der Rauschabstand eines in dem Echosignal vorhandenen Defektechos größer.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Ultraschallprüfvorrichtung, in die eine Signalverarbeitungsvorrichung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung integriert ist;
Fig. 2 eine Ansicht zur Erläuterung der schematischen Ausbildung eines Digitalfilters, das in die Vorrichtung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 integriert ist;
Fig. 3 ein Zeitsteuerungsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1;
Fig. 4A ein Wellenform-Diagramm eines Echosignals, das in ein FIFO-Register der Vorrichtung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 einzuspeisen ist;
Fig. 4B ein Wellenform-Diagramm eines Echosignals, das von dem FIFO-Register der Vorrichttung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 abgegeben wird;
Fig. 5 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Ultraschallprtfvorrichtung, in die eine SignalverarbeitungsvorricLtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung integriert ist;
Fig. 6 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Ultraschallprüfvorrichtung, in die eine Signalverarbeitungsvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel integriert ist;
Fig. 7 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Ultraschallprüfvorrichtung, in die eine Signalverarbeitungsvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel integriert ist;
Fig. 8 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Ultraschallprüfvorrichtung, in die eine Signalverarbeitungsvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel integriert ist;
Fig. 9 ein Zeitsteuerungsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 8;
Fig. 10 ein Blockdiagramm zur Erläuterariz der schematischen Ausbildung einer Ultraschallpräfvorrichtung, in die eine Signalverarbeitungsvorrictxtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel integriert ist;
Fig. 11 ein Zeitsteuerungsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 10;
Fig. 12 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Ultraschallpriifvorrichtung, in die eine Signalverarbeitungsvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel integriert ist;
Fig. 13 ein Zeitsteuerungsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 12;
Fig. 14 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Ultraschallprüfvorrichtung, in die eine SignalverarbeitungsvorrictLtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel integriert ist;
Fig. 15 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung eines synchronen Addier/Mittelwertbildungsschaltung in der Vorrichtung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 14;
Fig. 16 ein Wellenform-Diagramm eines Echosignals zur Erläuterung der Wirkung der Vorrichtung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 14;
Fig. 17 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen einer durchschnittlichen Anzahl Na von Malen und einem RauschaDstand zur Erläuterung der Wirkung der Vorrichtuag des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 14;
Fig. 18 eine Ansicht zur Erläuterung eines Hauptteils, der aus einer Signalverarbeitungsvorrichtung einer Ultraschallprüfvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel extrahlert ist;
Fig. 19 ein Wellenform-Diagramm eines Echosignals, das ein allgemeines reflektiertes Echo, ein Defektecho und ein falsches Echo beinhaltet;
Fig. 20 ein Wellenform-Diagramm eines Echosignals zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 18;
Fig. 21 ein Wellenform-Diagramm eines Echosignals, dessen falsches Echo durch die Vorrichtung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 18 vermindert ist;
Fig. 22 ein Blockdiagramm zur Erläuterung eines Hauptteils, der aus einer Signalverarbeitumgsvorrichtung noch eines weiteren Ausführungsbeispiels extrahiert ist;
Fig. 23 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Ultraschallprtüvorrichtung, in die eine Signalverarbeitungsvorricrtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel integriert ist;
Fig. 24 ein Zeitsteuerungsdiagramm zur Erläuterung der Wirkung der Vorrichtung des Ausfürrungsbeispiels gemäß Fig. 23;
Fig. 25 eine Ansicht zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer allgemeinen Ultraschallprüfvorrichtung; und
26 Fig. 26 ein Zeitsteuerungsdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Ultraschallprüfvorrichtung gemäß Fig. 25.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nach- > folgend unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer Ultraschallprüfvorrichtung insgesamt, in die eine Signalverarbeitungsvorrichtung gemäß der Erfindung integriert ist. Dabei bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie bei der in Fig. 25 dargestellten Ultraschallprüfvorrichtung in Fig. 1 die gleichen Teile. Auf eine ausführliche Beschreibung der sich entsprechenden Teile wird daher verzichtet.
Eine Taktsignal-Erzeugungsschaltung 10 gibt ein Taktsignal ab, das zum Beispiel eine Frequenz fs = 25 MHz aufweist. Das von der Taktsignal-Erzeugungsschaltung 17 abgegebene Taktsignal wird an eine Ultraschall-Sende-Impfangseinheit 1 angelegt. Außerdem wird dieses Taktsignal auch zu einem A/D-Wandler 11, einem FIFO-Register 12, einer Verzögerungsschaltung 13, einem Schreibdauerzähler 11, einem Lesedauerzähler 15 sowie einem Frequenzteiler 16 geschickt.
Die Ultraschall-Sende-Empfangseinheit führt eine Frequenzteilung des eingegebenen Taktsignals durch und sendet jede vorbestimmte Periode T&sub0; ein Impulssignal zu einer an einem Zielobjekt 2 vorgesehenen Sonde 3, und zwar entweder direkt oder durch ein Verzögerungsmaterial, wie zum Beispiel Wasser.
Die Sonde 3 wandelt das Impulssignal in einen Ultraschall- impuls um und legt den Ultraschallimpuls an das Zielobjekt 2 an. Der an das Zielobjekt 2 angelegte Ultraschallimpuls wird von einer Bodenfläche 2a des Zielobjekts 2 reflektiert und wieder von der Sonde 3 empfangen.
Die Sonde 3 wandelt die reflektierte Welle in ein elektrisches Signal um und schickt das elektrische Signal zu der Ultraschall-Sende-Empfangseinheit 1. Die Ultraschall-Sende- Empfangseinheit 1 verstärkt das empfangene elektrische Signal und schickt das elektrische Signal als Echosignal zu dem A/D-Wandler 11.
Der A/D-Wandler 11 verwendet die Frequenz des Taktsignals als Abtastfrequenz fs und wandelt das EctLosignal in ein Digitalsignal mit Bits um. Ein in das Digitalsignal umgewandeltes Echosignal b&sub1; wird an einen Dateneingangsanschluß D&sub1; des FIFO-Registers 12 angelegt.
Andererseits sendet die Ultraschall-Sende-Empfangseinheit 1 ein Triggersignal zu der Verzögerungsschaltung 13 synchron mit dem Zeitpunkt, zu dem das Impulssignal zu der Sonde 3 gesendet wird. Die Verzögerungsschaltung 13 ist durch eine Art Zähler gebildet. Wenn das Triggersignal in die Verzögerungsschaltung 13 eingegeben wird, beginnt die Verzögerungsschaltung 13 mit dem Messen einer Verzögerungsdauer TD, die unter Verwendung des Taktsignals vorgegeben ist. Wenn die Messung der Verzögerungsdauer TD beendet ist, wird ein Startsignal zu dem Schreibdauerzähler 14 übertragen.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Verzögerungsdauer TD vorgegeben wird, um eine Meßstartzeit des Echosignals zu verzögern, wenn Wasser oder irgendein anderes Verzögerungsmaterial zwischen der Sonde 3 und dem Zielobjekt 2 eingefügt ist.
Bei der Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Distanz zwischen der Sonde 3 und dem Zielobjekt 2 auf 100 mm in Wasser vorgegeben, und zim Auffangen einer reflektierten Welle von dem Zielobjekt 2 ist die Verzögerungszeit TD derart vorgegeben, daß sie folgende Gleichung erfüllt:
TD = 2 · 100 mm/1480 m/s = 135 us
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Geschwindigkeit einer Ultraschallwelle in Wasser mit 1480 m/s vorgegeben ist.
Wenn das Startsignal in der in Fig. 3 gezeigten Weise in den Schreibdauerzähler 14 eingespeist wird, überträgt der Schreibdauerzähler 14 ein Schreiberlaubnzssignal zu dem Schreibsteueranschluß des FIFO-Registers 12. Wenn ein vorbestimmtes Meßdauerintervall TM endet, gibt der Schreibdauerzähler 14 das Schreiberlaubnissignal ab. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Schreiberlaubnissignal auch zu dem nächsten Lesezähler 15 übertragen wird.
Der Lesedauerzähler 15 überträgt ein Leseerlaubnissignal h zu dem Lesesteueranschluß des FIFO-Registers 12 synchron mit der Zeit des Abfallens des Schreiberlaubnissignals . Wenn ein vorbestimmtes Lesedauerintervall TR beendet ist, gibt der Lesedauerzähler 15 das Leseerlaubnissignal frei. Dieses Leseerlaubnissignal wird auch zu einem synchronen Addier/Mittelwertbildungsfilter 17 übertragen.
Es ist darauf hinzuweisen, daß bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Lesedauer TR auf einen Wert festgelegt ist, der das Fünffache des Meßdauerintervalls TM beträgt. Das Meß- dauerintervall TM beinhaltet NM (= 1024) Abtastdaten.
Andererseits teilt der Frequenzteiler 16 die Frequenz fs (= 25 MHz) des Eingangstaktsignals in 1/5 (N = 5) Frequenzen, um frequenzgeteilte Taktsignale D&sub1; (Frequenz fR = 5 MHz) zu bilden, und der Frequenzteiler 16 legt die frequenzgeteilten Taktsignale d&sub1; an das FIFO-Register 12, ein Digitalfilter 18 sowie das synchrone Addier/Mittelwertbildungsfilter 17 an.
Mit einer Schreibfrequenz fW, die der Frequenz (Abtastfrequenz) des Taktsignals entspricht, führt das FIFO-Register 12 eine sequentielle Speicherung von n-Bit Abtastdaten durch, die an dem Dateneingangsanschluß D1 in einem Zeitintervall (Meßdauerintervall TM) eingegeben werden, in dem das Schreiberlaubnissignal auf einen hohen Pegel gesetzt ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden insgesamt 1024 Abtastdaten geschrieben.
Abtastdaten, die in einem Zeitintervall (Lesedauerintervall TR) gespeichert werden, in dem das Leseerlaubnissignal h auf einen hohen Pegel gesetzt ist, werden von einem Datenausgabeanschluß D&sub2; mit einer Lesefrequenz fR sequentiell abgegeben, die der Frequenz des frequenzgeteilten Taktsignals d&sub1; entspricht. Digitale Echosignale b&sub2;, die bei der Lesefrequenz fR sequentiell ausgelesen werden, werden in das nächste Digitalfilter 18 eingegeben.
Das Digitalfilter 18 ist durch ein FIR-Digitalfilter der 128sten Ordnung gebildet, das mit der Frequenz (fR = 5 MHz) des frequenzgeteilten Taktsignals d&sub1; betrieben wird. Das heißt, dieses FIR-Digitalfilter ist durch 128 Multiplizierer 18a, 128 Addierer 18b sowie 128 Verzögertingseinheiten 18c gebildet. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Bezugsymbole C&sub1; bis C&sub1;&sub2;&sub8; Koeffizienten bezeichnen.
Jede Verzögerungseinheit 18c führt eine Verzögerung von 200 ns aus, die einer Periode T&sub1; des frequenzgeteilten Taktsignals d&sub1; entspricht. Dieses FIR-Digitalfilter berechnet die durch die Gleichung (2) dargestellte SumnLe von Produkten hinsichtlich von insgesamt 1024 EingangsdatEn x(kT&sub1;), die sequentiell eingegeben werden, um dadurcr. Ausgangsdaten y(kT&sub1;) zu erhalten.
y(kT&sub1;) = Ci·x(kT&sub1;-iT&sub1;)
k = -∞ bis ∞
Es ist darauf hinzuweisen, daß ein durch die Gleichung (2) dargestellter Frequenzdiskriminierungs-Bearbeitungsvorgang selbstverständlich innerhalb der Periode T&sub1; ( = 200 ns) durchgeführt wird.
Ein digitales Echosignal b&sub3;, an dem das Digitalfilter 18 den durch die Gleichung (2) dargestellten Frequenzdiskriminierungs-Bearbeitungsvorgang durchführt, wird in das nächste synchrone Addier/Mittelwertbildungsfilter eingespeist. Das synchrone Addier/Mittelwertbildungsfilter 17 berechnet den Durchschnitt aus den 1024 Daten, die die durch die Gleichung (2) dargestellten Echosignale b&sub3; bilden und die jede sich wiederholende Periode T&sub0; sequentiell von dem Digitalfilter 18 abgegeben werden.
Genauer gesagt, es berechnet das sychrone Addier/Mittelwertbildungsfilter 17 synchron mit dem Anstegen des Leseerlaubnissignals von dem Lesedauerzähler 15 den von dem Digitalfilter 18 abgegebenen Mittelwert der Daten einer zuvor vorbestimmten Anzahl von Malen zu dem gleichen Zeitpunkt bzw. Zeitintervall. Das synchrone Addier/Mittelwertbildungsfilter 17 überträgt den addierten Mittelwert zu einer nachfolgenden Defektbestimmungseinheit 19 als neues gerütteltes Echosignal b&sub4;.
In der Defektbestimmungseinheit 19 wandelt ein D/A-Wandler 19a das eingegebene gemittelte Echosignal. b&sub4; in ein analoges Echosignal b&sub5; um. Das Echosignal b&sub5; wird durch einen Komparator 19b mit einer vorbestimmten Schwellerspannung VS verglichen. Wenn ein die Schwellenspannung VS üoerschreitendes Echo vorhanden ist, wird ein Defektsignal zu einer nachfolgenden Anzeigeeinheit 20 übertragen. Zusätzlich dazu wird auch das analoge Echosignal b&sub5; zu der Anzeigeeinheit 20 übertragen. Die Anzeigeeinheit 20 zeigt das Echosignal b&sub5; sowie Anwesenheits-/Abwesenheitsinformation über einen Defekt an.
Die Arbeitsweise der Signalverarbeitungsvorrichtung der Ultraschallprüfvorrichtung wird unter Verwendung eines in Fig. 3 dargestellten Zeitsteuerungsdiagramms beschrieben.
Das Triggersignal wird synchron mit der Übertragung des Ultraschallimpulses abgegeben. Das Echosignal wird von der Ultraschall-Sende-Empfangseinheit 1 abgegeben. Das Echo- Signal wird durch den A/D-Wandler 11 in das digitale Echosignal b&sub1; umgewandelt.
Wenn die durch ein Verzögerungsmaterial, wie zum Beispiel Wasser, verursachte Verzögerungsdauer TD nach der Abgabe des Triggersignals verstrichen ist, steigt das Schreiberlaubnissignal an, und 1024 Abtastdaten des digitalen Echosignals b&sub1;, die von dem A/D-Wandler 11 abgegeben werden, werden in das FIFO-Register 12 eingeschrieben.
Eine Dauer, d. h. das Meßdauerintervall TM, das zum Schreiben der 1024 (= NM) Abtastdaten erforderlich ist, beträgt insgesamt 40,96 us, da die Abtastdaten mit der gleichen Frequenz wie der Abtastfrequenz fs (25 MHz) des A/D-Wandlers 11 geschrieben werden und da eine zum Schreiben von Einzeldaten erforderliche Zeitdauer 40 ns beträgt.
Wenn der Schreibvorgang beendet ist, steigt das Leseerlaubnissignal an, und die in dem FIFO-Register 12 gespeicherten 1024 Abtastdaten werden sequentiell ausgelesen. Da die Daten mit der Lesefrequenz fR von 5 MHz ausgelesen werden, beträgt eine zum Auslesen der Daten erforderliche Zeitdauer das Fünffache der Zeitdauer, die zum Schreiben der Daten erforderlich ist. Die Lesedauer TR ist somit festgelegt auf 40,49 · 5 = 203 us. Wenn zum Beispiel Daten mit einer Echosignal-Wellenform, wie sie in Fig. 4A gezeigt ist, in der in Fig. 4B gezeigten Weise ausgelesen werden, wird eire Zeitachse um das Fünffache vergrößert.
Im folgenden wird die Betriebszeit des Digitalfilters 18 betrachtet. In dem Frequenzteiler 16 beträgt die Frequenz fR des Taktsignals d&sub1; 5 MHz, was ein Fünftel der vorausgehenden Abtastfrequenz fs beträgt. Aus diesem Grund wird das Leseintervall der Abtastdaten 200 ns, und dli Betriebsdauer für das Echosignal b&sub2; in einer sich wiederholenden Periode T&sub0; des Ultraschallimpulses beträgt 1024 · 200 ns = 204,8 us.
Im folgenden wird die Betriebszeit des synchronen Addier/Mittelwertbildungsfilters 17 betrachtet. Dieses synchrone Addier/Mittelwertbildungsfilter 17 startet einen Betrieb von 128 · 200 ns = 25,6 us nach dem Beginn der Abgabe eines als Ausgangssignal wirksamen Digitalsignals von dem Digitalfilter 18. Die Betriebszeit wird 204,8 us, da das Ausgangsintervall der von dem Digitalfilter 18 abgegebenen Daten 200 ns beträgt.
Es ist zu erkennen, daß die für die Bestimmung erforderliche Zeitdauer nahezu vernachlässigt werden kann, da die Defektbestimmungseinheit 19 durch eine analoge Schaltung gebildet ist.
Auf diese Weise kann ein digitaler Impulssignalprozeß für das Echosignal , das gemäß einem Ultraschallimpuls abgegeben wird, in zufriedenstellender Weise innerhalb von 0,5 ms durchgeführt werden, wobei es sich bei diesem Wert um die sich wiederholende Periode T&sub0; des Ultraschallimpulses handelt, die für einen online ablaufenden Pzüfvorgang erforderlich ist.
Da somit kein Hochleistungscomputer mit einer sehr hohen Betriebsverarbeitungsgeschwindigkeit verwendet werden muß, werden die Herstellungskosten zur Herstellung einer Ultraschallprüfvorrichtung insgesamt selbst bei Verwendung eines Digitalsignal-Prozesses nicht wesentlich erhöht.
Zusätzlich dazu kann ein Digitalfilter-Verarbeitungsvorgang oder ein synchroner Addier/Mittelwertbildungsfilter-Verarbeitungsvorgang in einfacher Weise an dem Hochfrequenzechosignal durchgeführt werden, das einen hohen Anteil an elektrischem Rauschen und Materialrauschen beinhaltet.
Aus diesem Grund kann bei Vorgabe optimaler Filterbedingungen für den Materialtyp oder bei Vorgabe optimaler Meßbedingungen die in dem Echosignal enthaltene Rauschkzmponente in wirksamer Weise entfernt werden, und die Defekterfassungsgenauigkeit der Ultraschallprüfvorrichtung läßt sich beträchtlich verbessern.
Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Signalverarbeitunjsvorrichtung einer Ultraschallprüfvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in Fig. 5 die gleichen Teile. Auf eine ausführliche Beschreibung einander entsprechender Teile wird daher verzichtet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Taktsignal d&sub1; mit einer durch einen Frequenzteiler 16 l/5-mäßig geteilten Frequenz an dem Taktanschluß eines Lesedauerzählers 15a eingegeben. In dem Lesedauerzähler 15a wird eine in Fig. 3 gezeigte Lesedauer TR gemessen. Aus diesem Grund läßt sich eine Wirkung erzielen, die nahezu die gleiche ist wie die bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1.
Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Signalverarbeitungsvorrichtung einer Ultraschallprüfvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei bezeichnen wiederum die gleichen Bezugszeichen wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in Fig. 6 entsprechende Teile. Auf eine detaillierte Beschreibung einander entsprechender Teile wird daher verzichtet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein von einem Schreibdauerzähler 14 abgegebenes Schreiberlaubnissignal nur zu einem FIFO-Register 12 übertragen, jedoch nicht zu einem Lesedauerzähler 15c übertragen. Ein von einer Ultraschall- Sende-Empfangseinheit 1 abgegebenes Triggersignal wird in den Lesedauerzähler 15c eingespeist.
Beim Eingeben des Triggersignals in diesen Lesedauerzähler 15c beginnt der Lesedauerzähler 15c mit dem Messen einer Wartedauer (TR+TM), die durch Addieren einer Verzögerungsdauer TR und einer Meßdauer TM, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind, zueinander gewonnen wird. Wenn die Messung der Wartedauer (TR+TM) beendet ist, wird ein LeseerlaubnissignaL auf ein hohes Niveau gesetzt. Wenn die Messung der Lesedauer TR beendet ist, wird dieses Leseerlaubnissignal mit hohem Niveau wieder auf das niedrige Niveau zurückgesetzt.
Da der Lesedauerzähler 15c die in Fig. 3 gezeigte Lesedauer TR mißt, läßt sich somit die Wirkung erzielen, die nahezu die gleiche ist wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1.
Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Signalverarbeitungsvorrichtung einer Ultraschallprüfvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie bei dem Auführungsbeispiel der Fig. 1 in Fig. 7 entsprechende Teile. Auf eine ausführliche Beschreibung einander entsprechender Teile wird daher verzichtet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können eine von einer Verzögerungsschaltung 13d gemessene Verzögerungsdauer TD, ein von einem Schreibdauerzähler 14d gemessenes Meßdauerintervall TM und eine durch einen Lesedauerzähler 15d gemessene Lesedauer TR durch eine externe Zeitvorgabeeinheit 21 in beliebiger Weise vorgegeben und geändert werden.
Es gibt verschiedene Arten von Zielobjekten 2, die von der Ultraschallprüfvorrichtung zu prüfen sind. In Abhängigkeit von der Formgebung des Zielobjekts 2 muß somit ein zu prüfender Bereich möglicherweise als von der Oberfläche aus seichter Bereich, von der Oberfläche aus tiefer Bereich oder dergleichen bezeichnet werden.
Außerdem ändert sich auch die Dicke des Zielobjekts 2 beträchtlich. Wenn der zu prüfende Bereich verändert oder vergrößert/verkleinert wird, muß in der vorstehend beschriebenen Weise die Position des Meßdauerintervalls TM in dem Echosignal verschoben werden, oder das Meßclauerintervall TM muß verlängert oder verkürzt werden.
In diesem Fall setzt die Zeitvorgabeeinheit 21 die Verzögerungsdauer TD, das Meßdauerintervall TM sowie die Lesedauer TR auf optimale Werte. Der Anwendungsumfang der Ultraschall-Defekterfassungsvorrichtung, in die die Signalverarbeitungsvorrichtung integriert ist, läßt sich somit in beträchtlicher Weise erweitern.
Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Signalverarbeituncsvorrichtung einer Ultraschallprüfvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Dabei bezeichnen wiederum die gleichen Bezugszeichen wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 in Fig. 8 entsprechende Teile. Auf eine ausführliche Beschreibung der einander entsprechenden Teile wird daher verzichtet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ein A/D-Wandler 11, ein erstes FIFO-Register 12a, ein Digitalfilter 18, eine zweites FIFO-Register 12b, ein D/A-Wandler 22 sowie eine externe Defektbestimmungseinheit 23 entlang des Signalweges eines Echosignals angeordnet, das von einer Ultraschall-Sende- Empfangseinheit 1 abgegeben wird.
Ein Taktsignal , das von einer Taktsignad-Erzeugungsschaltung 10 abgegeben wird und eine Abtastfrequenz fs aufweist, wird an den Schreibtaktanschluß des ersten FIFO-Registers 12a durch ein UND-Glied 14e angelegt und an den Lesetaktanschluß des zweiten FIFO-Registers 12b durch ein UND-Glied 24a angelegt. Zusätzlich wird das Taktsignal ar. den Taktanschluß des D/A-Wandlers 22 angelegt.
Ein Taktsignal d1, das eine Frequenz fj ( = = fs/5) aufweist und von einem Frequenzteiler 16 abgegeben wird, wird an den Lesetaktanschluß des ersten FIFO-Registers 12a und den Schreibtaktanschluß des zweiten FIFO-Registers 12b durch ein UND- Glied 15b angelegt sowie an den Taktanscrluß des Digitalfilters 18 angelegt.
Ein von einer Verzögerungsschaltung 13d abgegebenes Startsignal wird an einen Schreibdauerzähler 14d sowie einen Verarbeitungsdauerzähler 15a angelegt. Wie in einem Zeitsteuerungsdiagramm in Fig. 9 gezeigt ist, legt der Schreibdauerzähler 14d ein Schreiberlaubnissignal mit hohem Pegel nur für ein Meßdauerintervall (A/D-Wandlungsdauer) TM an das UND-Glied 14e an.
Als Ergebnis hiervon empfängt und speichert das erste FIFO- Register 12a bei einer Schreibfrequenz, die der Abtastfrequenz fs entspricht, sequentiell die Abtastdaten eines von dem A/D-Wandler 11 abgegebenen digitalen Echosignals b&sub1; nur für das Meßdauerintervall (die A/D-Unwandlungsdauer) TM.
Zusätzlich dazu legt der Verarbeitungsdagerzähler 15a ein Leseerlaubnissignal mit hohem Pegel an ein UND-Glied 15b nur für eine Lesedauer (Signalverarbeitungsdauer) TR an, die von einer Zeitvorgabeeinheit 21 vorgegebm ist.
Als Ergebnis hiervon liest das erste FIFD-Register 12a bei einer Lesefrequenz fR, die 1/5 der Abtastfrequenz fs beträgt, gespeicherte Daten sequentiell nur für die Lesedauer (Signalverarbeitungsdauer) TR aus und überträgt die Daten als digitales Echosignal b&sub2; zu dem Digitalfilter 18.
Das Digitalfilter 18 führt den vorstehend beschriebenen Frequenzdiskriminierungsvorgang in Echtzeit an Echosignalen b&sub2; aus, die dem Digitalfilter 18 sequentiell zugeführt werden, und zwar mit einer der Lesefrequenz fR emtsprechenden Geschwindigkeit, um ein Echosignal b&sub5;, dessan Rauschkomponente entfernt ist, zu dem zweiten FIFO-Register 12b zu übertragen.
Ein Leseerlaubnissignal für das erste FIFO-Register 12a, das von dem Verarbeitungsdauerzähler 15a abgegeben wird, wird nicht nur dem UND-Glied 15b zugeführt, sondern auch einem Lesedauerzähler 24. Der Lesedauerzähler 24 beaufschlagt das UND-Glied 24a mit einem einen hohen Pegel aufweisenden Leseerlaubnissignal nur für die von der Zeitvorgabeeinheit 21 vorgegebene Lesedauer (Meßdauer) TM, und zwar ab der Anstiegszeit, bei der das Leseerlaubnissignal für das erste FIFO-Register 12a von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel übergeht.
Synchron mit der Lesestartzeit des Echosignals b&sub2; des ersten FIFO-Registers 12a führt das zweite FIFO-Register 12b in der in Fig. 9 gezeigten Weise somit ein sequentielles Empfangen und Speichern der Daten des von dem Digitalfilter 18 abgegebenen Echosignals b&sub3; mit einer Schreibfrequenz durch, die der Lesefrequenz fR des ersten FIFO-Registers 12a entspricht.
Wenn die Signalverarbeitungsdauer (Lesedauer) TR beendet ist und alle Daten des Echosignals b&sub3; gespeichert sind, liest das zweite FIFO-Register 12b die gespeichertEn Daten mit einer fünffachen Lesefrequenz aus, die der ursprünglichen Abtastfrequenz fs entspricht, um die Daten dem nächsten D/A-Wandler 22 als Echosignal b&sub6; zuzuführen.
Der D/A-Wandler 22 empfängt die Daten des Echosignals b&sub6; mit der Abtastfrequenz fs und wandelt die Daten in ein analoges Echosignal b&sub7; um und überträgt das Echosignal b&sub7; zu der externen Defektbestimmungseinheit 23.
Fig. 9 zeigt ein Zeitsteuerungsdiagramm pur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung des in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiels. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, mißt eine Verzögerungsschaltung 13d eine Verzögerungsdauer TD synchron mit einem Triggersignal .
Die Messung der Schreibdauer (Meßdauerintervall) TM und der Signalverarbeitungsdauer (Lesedauer) TR wird somit gestartet.
Wenn die Signalverarbeitungsdauer (Lesedauer) TR beendet ist, wird die Lesedauer TM für das zweite FIFO-Register 12b gestartet.
Bei der Signalverarbeitungsvorrichtung der Ultraschallprüfvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung wird nur in einem Zeitintervall, in dem ein Frequenzdiskriminierungsprozeß an einem eingegebenen Echosignal in dem Digitalfilter 18 durchgeführt wird, die Zeitachse des Echosignals um das Fünffache von 25 MHz auf 5 MHz vergrößert. Wenn der Frequenzdiskriminierungsvorgang in dem Digitalfilter beendet ist, wird die Zeitachse wieder auf die ursprüngliche Achse zurückgeführt, um das Echosignal in das analoge Echosignal b, umzuwandeln.
Ein Defektbestimmungsvorgang für das analoge Echosignal b&sub7; kann in zufriedenstellender Weise selbst dann durchgeführt werden, wenn ein Defektereignis in dem Echosignal bei einer hohen Frequenz von ca. 25 MHz auftritt. Wenn dieses analoge Echosignal b&sub7; an die allgemeine Ultraschallprüfeinheit angelegt wird, kann somit eine Prüfung in einfacher Weise an einem Zielobjekt 2 vorgenommen werden.
Da die Rauschkomponente des Echosignals b&sub7; in diesem Fall durch das Digitalfilter 18 beträchtlich unterdrückt wird, kann die allgemeine Ultraschallprüfeinheit einen Defekt mit hoher Genauigkeit feststellen.
Fig. 10 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Signalverarbeitunjsvorrichtung einer Ultraschallprüfvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Dabei bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 in Fig. 10 Entsprechende Teile. Auf eine ausführliche Beschreibung einander entsprechender Teile wird daher verzichtet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird als Digitalfilter 18a ein Filter verwendet, das nach dem vorübergehenden Speichern aller Daten eines von einem ersten FIFO-Register 12a abgegebenen Echosignals b&sub2; in dem Multiplizierer 18a ein Frequenzdiskriminierungsvorgang unter Verwendung aller Daten durchgeführt wird, wobei nach Beendigung dieses Vorgangs das Ergebnis desselben als digitales Echosignal b&sub6; abgegeben wird.
Aus diesem Grund gibt eine Zeitvorgabeeinheit 21a zusätzlich zu einer Verzögerungsdauer TD, einer Schreibdauer (Meßdauerintervall)TM sowie einer Lesedauer TR eine Datenverarbeitungsdauer TP vor, die für den Frequenzdiskriminierungsvorgang in dem Digitalfilter 18a erforderlich ist.
Ein Leseerlaubnissignal h eines Lesedauerzählers 15a für das erste FIFO-Register 12a wird an ein UND-Glied 15b angelegt sowie an einen Datenverarbeitungsdauer-Zähler 26 angelegt. Wie in einem Zeitsteuerdiagramm in Fig. 11 dargestellt ist, beginnt der Datenverarbeitungsdauer-Zähler 26 synchron mit dem Ansteigen des Leseerlaubnissignals mit dem Messen der von der Zeitvorgabeeinheit 21a vorgegebenen Datenverarbeitungsdauer TP und gibt ein Datenverarbeitungsdauersignal mit hohem Pegel ab.
Wenn die Datenverarbeitungsdauer Tp endet, fällt das Datenverarbeitungsdauersignal auf einen niedrigen Pegel, und ein nächster Schreibdauerzähler 26 legt an ein UND-Glied 26b ein Schreiberlaubnissignal an, das nur für eine der Lesedauer TR entsprechende Zeitdauer auf einem hohn Pegel gehalten bleibt, und legt das Schreiberlaubnissignal an einen Lesedauerzähler 24 eines zweiten FIFO-Registers 12b an.
Wie in dem Zeitsteuerungsdiagramm der Fig. 11 gezeigt ist, schreibt somit bei Beendigung der Datenverarbeitungsdauer TP in dem Digitalfilter 18a das zweite FIFC-Register 12b die Daten eines von dem Digitalfilter 18a abgegebenen Echosignals b&sub3; bei einer Frequenz fR, die 1/5 einer rbtastfrequenz fs beträgt. Wenn der Schreibvorgang von allen Daten beendet ist, werden die Daten sequentiell bei der ursprünglichen hohen Abtastfrequenz fs ausgelesen und als Echosignal b&sub6; an einen nachfolgenden D/A-Wandler 22 angelegt.
Da bei der Signalverarbeitungsvorrichtun; der Ultraschallprüfvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung das Echosignal b&sub3;, an dem das Digitalfilter 18a einen Frequenzdiskriminierungsvorgang ausführt, unter Verwendung des zweiten FIFO-Registers 12b auf das Echosignal b&sub6; mit einer ursprünglichen Zeitachse zurückgeführt werden kann, läßt sich eine Wirkung erzielen, die nahezu die gleiche ist wie die bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel die Datenverarbeitungsdauer Tp der Zeitvorgabeeinheit 21a verändert wird, läßt sich ferner der Inhalt eines Frequenzdiskriminierungsvorgangs in dem Digitalfilter 18a beliebig ändern.
Fig. 12 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Signalverarbeitungsvorrichtung einer Ultraschallprüfvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Dabei bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 in Fig. 12 emtsprechende Teile. Auf eine ausführliche Beschreibung der sich überschneidenden Teile wird daher verzichtet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine weitere Signalspeicherverarbeitungsschaltung, die durch ein drittes FIFO- Register 12aa, ein zweites Digitalfilter 18b und ein viertes FIFO-Register 12bb gebildet ist, einer Signalspeicherverarbeitungsschaltung parallel geschaltet, die durch ein erstes FIFO-Register 12a, ein erstes Digitalfiller 18b und ein zweites FIFO-Register 12b eines A/D-Wandlers 11 sowie durch das erste FIFO-Register 12a, das erste Digitalfilter 18, das zweite FIFO-Register 12b und einen D/A-Wandler 22 gebildet ist, die in den Signalweg eines Echosignals eingefügt sind, das von einer in Fig. 8 gezeigten Ultraschall-Sende-Empfangseinheit 1 abgegeben wird.
In einer Zeitvorgabeeinheit 21b können gsgenüber einer Verzögerungsdauer TD, einer Schreibdauer (Meßdauer) TM, einer Lesedauer (Verarbeitungsdauer) TR für das erste und das zweite FIFO-Register 12a und 12b der oberen Signalspeicherverarbeitungsschaltung jeweils eine Verzcgerungsdauer TDD, eine Schreibdauer (Meßdauer)TMM und eine Lesedauer (Verarbeitungsdauer) TRR für das erste und das zweite FIFO-Register 12aa und 12bb der unteren Signalspeicherverarbeitungsschaltung gesetzt werden.
Wenn in der in einem Zeitsteuerungsdiagramm in Fig. 13 dargestellten Weise die Verzögerungsdauer TDD der unteren Signalspeicherverarbeitungsschaltung entsprechend oder länger als eine Dauer (TD + TM) gesetzt wird, die durch Addieren der Schreibdauer (Meßdauer) TM zu der Verzögerungsdauer TD der oberen Signalspeicherverarbeitungsschaltung gewonnen wird, kann jeweils eine Vielzahl von Defektechcs 5a und 5b an verschiedenen zeitlichen Positionen an einem Echosignal extrahiert werden, um dadurch einen Frequenzeiskriminierungsvorgang unter Verwendung der Digitalfilter 18 und 18b durchzuführen.
Die einem Digitalsignalvorgang unterzogenen Echosignale b&sub6; und b&sub6;&sub6; werden miteinander synthetisiert, und ein ursprüngliches analoges Echosignal b&sub7; kann durch den D/A-Wandler 22 gewonnen werden.
Mit der vorstehend erläuterten Ausbildung läßt sich nicht nur ein Effekt erzielen, der nahezu identisch mit dem des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 8 ist, sondern es ist auch möglich, die Vielzahl von Defektechos 5a und 5b durch den einzelnen A/D-Wandler 11 sowie den einzelnen D/A-Wandler 22 zu analysieren.
Zusätzlich dazu können die Meßdauern (Sctxreibdauern) TM und TMM für die Defektechos 5a und 5b an dem Echosignal in Abhängigkeit von den Skalen und Typen von Defekten auf optimale zeitliche Breiten gesetzt werden.
Fig. 14 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Signalverarbeitungsvorrichtung einer Ultraschallprüfvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Dabei bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 in Fig. 14 entsprechende Teile. Auf eine ausführliche Beschreibung der sich überschneidenden Teile wird daher verzichtet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Digitalfilter 18 in der Vorrichtung des in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiels ersetzt durch eine synchrone Addier/Mittelwertbildungsschaltung 27. Diese synchrone Addier/Mittelwertbildungsschaltung 27 hat die Funktion einer Mittelwertbildung über eine Vielzahl von Perioden (Na Malen) eines digitalen Echosignals b&sub2;, das von einem ersten FIFO-Register 12a abgegeben wird, jedesmal dann, wenn eine Ausgangsperiode T&sub0; eines Ultraschallimpulses verstrichen Lst. Ein durch Mittelwertbildung von Na Echosignalen b&sub2; erzieltes digitales Echosignal b&sub8; wird in ein nächstes, zweites FIFO-Register 12b eingegeben.
Die synchrone Addier/Mittelwertbildungsschaltung 27 führt einen Addier/Mittelwertbildungsvorgang des Echosignals b&sub2; unter Verwendung eines frequenzgeteilten Taktsignals d&sub1; durch, das von einem Frequenzteiler 16 abgegeben wird und eine Frequenz fR aufweist.
Fig. 15 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung der synchronen Addier/Mittelwertbildungsschaltung 27. NM (= 1024) 8-Bit-Daten, die das Echosignal b&sub2; bilden, das sequentiell aus dem ersten FTO-Register 12a bei einer der Frequenz fR des frequenzgeteilten Taktsignals d&sub1; entsprechenden Lesefrequenz fR ausgelesen wird, werden in einen ersten Signalspeicher 28 geschrieben und in einen Addierer 29 eingegeben, um einen digitalen Addiervorgang durchzuführen.
In dem ersten Signalspeicher 28 sind in cler in Fig. 15 gezeigten Weise 256 Bereiche 28a zum Speichern der Echosignale b&sub2; gebildet. Aus diesem Grund hat jeder Bereich 28a eine Anzahl von NM (1024) Adressen, und 3-Bit-Daten können unter jeder Adresse gespeichert werden.
Eine Schreibadresse WA&sub1; der die Echosignale b&sub2; für den ersten Signalspeicher 28 bildenden Daten wird durch einen ersten Schreibadressenzähler 30a bezeichnet. Ferner wird eine Leseadresse RA&sub1;, die verwendet wird, wenn die in dem ersten Signalspeicher 28 gespeicherten Echosignale b&sub2; ausgelesen werden sollen, durch einen ersten Leseadressenzähler 30b bezeichnet. Die Zähler 30a und 30b werden durch das frequenzgeteilte Taktsignal d&sub1; angetrieben.
Außerdem wird die Leseadresse RA&sub1; des ersten Leseadressenzählers 30b zu Beginn auf einen Wert gesetzt, der in bezug auf die Schreibadresse WA&sub1; des ersten Schreibadressenzählers 30a um eine durchschnittliche Anzahl Na von Malen der Bereiche 28a verzögert (kleiner) ist.
RA&sub1; = WA&sub1; - NM·Na
WA&sub1;-1024·Na .......(3).
Genauer gesagt, es werden die Daten jedes eingegebenen Echosignals b&sub2; sequentiell unter Adressen gespeichert, die durch die Schreibadresse WA&sub1; bezeichnet wird, die synchron mit dem frequenzgeteilten Taktsignal d&sub1; erhöht wird. Gleichzeitig werden Daten an einer Wellenformposition die mit der der Echosignale b&sub2; identisch ist, die in dem ersten Signalspeicher 28 in einem Na-ten vorausgehenden Vorgang gespeichert wurden, synchron mit diesem Schreibvorgang ausgelesen.
Es ist darauf hinzuweisen, daß dann, wenii die Schreibadresse WA&sub1; und die Leseadresse RA&sub1; die Endadresse des ersten Signalspeichers 28 erreichen, die Schreibadresse WA&sub1; und die Leseadresse RA&sub1; zu der Startadresse zurückkehren.
Die Daten des Echosignals b&sub2;, die in dem Na-ten vorausgehenden Vorgang gespeichert wurden und aus dem ersten Signalspeicher 28 ausgelesen werden, werden in einen Subtrahierer 31 eingegeben, um einen anschließenden digitalen Subtrahiervorgang auszuführen.
Außerdem besitzt ein zweiter Signalspeiclier 32 eine Anzahl von NM (= 1024) Adressen, die ein addiertes Echosignal , d. h. ein addiertes Echosignal b&sub8;&sub8; bilden, zum Speichern des addierten Echosignals b&sub8;&sub8;, und es können 16-Bit-Daten bei jeder Adresse gespeichert werden. Die Daten des addierten Echosignals, das von dem Subtrahierer 31 abgegeben wird, werden sequentiell in den zweiten Signalspeicher 32 eingeschrieben. Das aus dem zweiten Signalspeicher 32 ausgelesene addierte Echosignal b&sub8;&sub8; wird in den Addierer 29 eingegeben.
Eine Schreibadresse WA&sub2; aller Daten des addierten Echosignals von dem Subtrahierer 31 wird durch einen zweiten Schreibadressenzähler 33a bezeichnet. Außerdem wird eine Leseadresse RA&sub2; aller Daten des zu dem Addierer 29 übertragenen addierten Echosignals b&sub8;&sub8; durch einen zweiten LeseacLressenzähler 33b bezeichnet. Die Zähler 30a und 30b werden durch den frequenzgeteilten Takt d&sub1; angetrieben.
Synchron mit dem frequenzgeteilten Taktsignal d&sub1; werden die vier Adressenzähler 30a, 30b, 33a und 33b zu Beginn derart eingestellt, daß identische Positionen an den Wellenformsignalen eines Echosignals, d. h. identische Adressen von den 1 bis 1024 Adressen in jedem Bereich 28a und dem zweiten Signalspeicher 32 bezeichnet werden.
Der Addierer 29 addiert 16-Bit-Daten, die das aus dem zweiten Signalspeicher 32 ausgelesene addierte Echosignal b&sub8;&sub8; darstellen, zu 8-Bit-Daten, die das eingegebene Echosignal b&sub2; darstellen, und überträgt addierte Echosignale, die jeweils durch 16-Bit-Daten gebildet sind, zu dem Subtrahierer 31.
Der Subtrahierer 31 subtrahiert alle 8-Bit-Daten des aus dem ersten Signalspeicher 28 ausgelesenen Echosignals von allen 16-Bit-Daten des von dem Addierer 29 eingegebenen addierten Echosignals. Das durch die subtrahierten 16-Bit-Daten gebildete addierte Echosignal wird zu dem zweiten Signalspeicher 32 übertragen sowie zu einem Dividierer 34 übertragen.
Der Dividierer 34 ist zum Beispiel durch einen Bit-Umsetzer gebildet. Der Dividierer 34 dividiert das addierte Echosignal durch eine durchschnittliche Anzahl Na von Malen und überträgt das Rechenergebnis zu dem zweiten FIFO-Register 12b in Fig. 14 als gemitteltes Echosignal d&sub8;.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildeten synchronen Addier/Mittelwertbildungsschaltung 27 beschrieben.
In einem Ausgangszustand, in dem keinerlei Echosignal b&sub2; eingegeben wird, werden zuerst keinerlei Daten des Echosignals in jedem Bereich 28a des ersten Signalspeichers 28 und des zweiten Signalspeichers 32 gespeichert.
Wenn das erste Echosignal b&sub2; von dem ersten FIFO-Register 12a eingespeist wird, wird das Echosignal b&sub2; in dem Startbereich 28a des ersten Signalspeichers 28 gespeichert. Gleichzeitig wird das Echosignal b&sub2; in dem zweiten Signalspeicher 32 gespeichert.
Da zu Beginn keinerlei Signal an jeder Adresse der Bereiche 28a gespeichert ist, die durch die Leseadresse RM des zweiten Signalspeichers 32 und des ersten Signalspeichers 28 bezeichnet sind, wird das eingegebene Echosignal b&sub2; in dem zweiten Signalspeicher 32 ohne Verarbeitung durch den Addierer 29 und den Subtrahierer 32 gespeichert.
Wenn das zweite Echosignal b&sub2; eingegeben wird, addiert der Addierer 29 ein aktuelles Echosignal zu einem ersten vorausgehenden (ersten) Echosignal, um ein addiertes Echosignal zu bilden. Wenn jedoch eine durchschnittliche Anzahl Na von Malen > 2 erfüllt ist, wird keinerlei Signal an jeder Adresse des Bereichs 28a gespeichert, die durch die Leseadresse RA&sub1; des ersten Signalspeichers 28 bezeichnet ist. Aus diesem Grund wird das addierte Echosignal in den zweiten Signalspeicher 32 ohne Verarbeitung durch den Subtrahierer 31 gespeichert.
Auf diese Weise werden bis zu der Eingabe von Echosignalen b&sub2; mit einer durchschnittlichen Anzahl Na von Malen Echosignale sequentiell zu dem zweiten Signalspeicher 32 hinzuaddiert. Wenn die Echosignale b&sub2; mit der durchschnittlichen Anzahl Na von Malen oder mehr eingegeben werden, wird ein Echosignal, das um die Anzahl Na vor einem neu eingecrebenen Echosignal b&sub2; eingegeben wird, ausgelesen und zu dem Subtrahierer 31 übertragen.
Genauer gesagt, es wird bei Eingabe des reuen Echosignals b&sub2; das neue Echosignal b&sub2; zu dem addierten Echosignal b&sub8;&sub8; hinzuaddiert, das in dem zweiten Signalspeicher 32 gespeichert ist, und ein Echosignal, das in dem Na-ten vorausgehenden Vorgang eingegeben worden ist, wird von dem addierten Echosignal b&sub8;&sub8; subtrahiert. Der zweite Signal speicher 32 speichert somit stets das addierte Echosignal b&sub8;&sub8;, dem die neueste Anzahl Na von Echosignalen hinzuaddiert ist.
Auf diese Weise wird das durch Mittelung der neuesten Anzahl Na von Echosignalen erzielte Echosignal b&sub8; von dem Dividierer 34 ausgegeben.
Bei der Signalverarbeitungsvorrichtung der in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildeten Ultraschallprüfvorrichtung besitzen in jedem Echosignal b&sub2; enthaltene Rauschkomponenten jeweils unterschiedliche Phasen, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Aus diesem Grund wird eine große Anzahl von Echosignalen zueinander addiert und gemittelt, wobei sich die Rauschkomponenten aufheben. Die Rauschkomponenten insgesamt werden vermindert, und der Rauschabstand von in den Echosignalen enthaltenen Defektechos nimmt zu.
Da eine synchrone Mittelung im Hinblick auf Daten erzielt werden kann, die die Zweiseiten-Amplitudnwellenform eines Echosignals aufweisen, kann der Effekt einer Rauschminderung größer sein als bei einem Verfahren zum synchronen Mitteln einer Einseiten-Amplitudensignalwellenform, die nach Erfassen eines Echosignals durch eine Umhüllende gewonnen wird.
Außerdem kann die durchschnittliche Anzahl Na von Malen in einfacher Weise geändert werden durch entsprechendes Einstellen der Beziehung zwischen den Zählwerten WA&sub1; und RA&sub1; des ersten Schreibadressenzählers 30a und des ersten Leseadressenzählers 30b.
Wenn eine große Anzahl von Echosignalen gemittelt wird, kann ein unerwartet starkes Rauschen unterdrückt werden. Genauer gesagt, es tritt ein Ultraschallimpuls etwa 1000 oder mehr Male pro Sekunde auf. Soweit eine visuelle Beobachtung durchgeführt wird, kann aus diesem Grund selbst bei Eingabe eines unerwartet hohen Rauschens, das einen Schwellenwert übersteigt, eine Person das Rauschen nicht von dem Ultraschallimpuls unterscheiden.
Bei einer online arbeitenden Prüfvorrichtung wird jedoch der Signalpegel eines Echosignals jedesmal mit einem Schwellenwert verglichen, wenn der Ultraschallimpuls eingegeben wird, um dadurch die Anwesenheit/Abwesenheit eines Defekts zu bestimmen. Selbst wenn irgendein unerwartetes Rauschen auftritt, wird aus diesem Grund das Vorhandensein eines Defekts entschieden.
Wenn Echosignale gemittelt werden, kann aus diesem Grund zusätzlich zu dem Ausmaß des vorstehend genannten allgemeinen Rauschens auch das Ausmaß von unerwartetem Rauschen auf 1/Na reduziert werden, und es kann verhindert werden, daß das unerwartete Rauschen fälschlicherweise als Defekt gewertet wird. Die Zuverlässigkeit der Vorrichtung insgesamt läßt sich somit noch weiter verbessern.
Fig. 16 zeigt eine Meßzeichnung zur Erläuterung eines Vergleichs zwischen den Wellenformen von Echosignalen, die nicht in die synchrone Addier/Mittelwertbildungsschaltung 27 eingegeben werden, sowie Wellenformen von Echosignalen, die durch die synchrone Addier/Mittelwertbildungsschaltung 27 gemittelt werden, wobei die durchschnittliche Anzahl Na von Malen auf 4 festgesetzt ist. Wie in Fig. 16 gezeigt ist, versteht es sich, daß der Rauschabstand eines Defektechos (F-Echo) in den gemittelten Echosignalen beträchtlich erhöht ist.
Außerdem kann die synchrone Addier/Mittelwertbildungsschaltung 27 mit der ausgezeichneten Rauschverminderungs- funktion, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, bei der Vorrichtung des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels Anwendung finden.
Genauer gesagt, es kann das Digitalfilter 18 bei der Vorrichtung des Ausführungsbeispiels in Fig. 1 durch die synchrone Addier/Mittelwertbildungsschaltung 27 ersetzt werden, und das synchrone Addier/Mittelwertbildungsfilter 17 kann weggelassen werden.
Selbst wenn das Digitalfilter 18 durch die synchrone Addier/Mittelwertbildungsschaltung 27 ersetzt wird, kann somit eine Rauschkomponente, die in einem von dem FIFO-Register 12 abgegebenen Echosignal enthalten ist, beträchtlich vermindert werden.
Fig. 18 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung eines Hauptteils, der von einer Signalverarbeitungsvorrichzung einer Ultraschallprüfvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung extrahiert ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß die gleiche Signalverarbeitungseinheit wie die des in Fig. 14 gezeigten Ausführungsbeispiels als Signalverarbeitungseinheit im Anschluß an eine Ultraschall-Sende-Empfangseinheit 1 für ein Echosignal verwendet wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Zielobjekt 2a zum Beispiel auf einem Prüfband in einer Produktionsfabrik bei einer Geschwindigkeit in einer vorbestimmten Richtung durch Förderrollen 35a, 35b, 36a und 36b befördert. Eine Sonde 3 ist durch einen Halterungsmechanismus 38 gehaltert, in dem Wasser 37 dicht eingeschlossen ist, so daß die Sonde 3 nicht mit dem Zielobjekt 2a in Berührung ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden eine Auftreffperiode T&sub0; von Ultraschallimpulsen hinsichtlich des Zielobjekts 2a sowie eine Bewegungsgeschwindigkeit des Zielobjekts 2a eingestellt, und die Ultraschallimpulse treffen an verschiedenen Positionen mit Intervallen von 1 mm auf. Durch die Ultraschallimpulse gewonnene Echosignale b&sub2; werden durch eine synchrone Addier/Mittelwertbildungsschaltung 27 gemittelt.
Bei der Signalverarbeitungsvorrichtung der Ultraschallprüfvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung werden Na Echosignale d&sub2;, die sequentiell in die synchrone Addier/Mittelwertbildungsschaltung 27 eingegeben werden, zu Echosignalen an unterschiedlichen Positionen mit Intervallen von 1 mm. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, beinhaltet jedes Echosignal eine große Anzahl von falschen Echos, die durch Ausbreiten eines reflektierten Echos (F-Echc) oder von Streuecho verursacht werden.
Wenn die Auftreffpositionen der Ultraschallimpulse in bezug auf das Zielobjekt 2a geringfügig verändert werden, kommt es bei jedem falschen Echo sowie dessen Phase zu einer großen Veränderung. Wenn eine große Anzahl von Echosignalen addiert und gemittelt wird, lassen sich somit in den Echosignalen enthaltene falsche Echos reduzieren.
Fig. 21 zeigt eine grafische Darstellung eines Echosignals, das durch Mittelung von Echosignalen erzielt wird, die durch Verschieben der Auftreffposition des in Fig. 19 gezeigten Echosignals jeweils in geringfügiger Weise gewonnen werden. Wie in Fig. 21 gezeigt ist, versteht es sich, daß falsche Echos in der Nähe eines Oberflächenechos (S-Echo) sowie ein Defektecho (F-Echo) beträchtlich vermindert werden.
Unter der Annahme, daß die Bewegungsgescliwindigkeit des Zielobjekts 2a auf 2,5 m/s eingestellt ist, daß die Auftreffperiode T&sub0; des Ultraschallimpulses auf 1 ms (Frequenz f&sub0; = 1 kHz) eingestellt ist und daß die durchschnittliche Anzahl Na von Malen auf 4 eingestellt ist, handelt es sich bei Fig. 20 um eine Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwischen den Echosignalen b&sub2;, die in die synchrone Addier/Mittelwertbildungsschaltung 27 eingegeben werden sollen und sich an vier A/D-Wandlerpositionen P&sub1;, P&sub2;, P&sub3; und P&sub4; befinden, sowie einem gemittelten Echosignal b&sub8;, das von der synchronen Addier/Mittelwertbildungsschaltung 27 abcregeben wird. Es ist zu erkennen, daß das Ausmaß von Streuecho (falschem Echo) in der Nähe des Defektechos beträchtlich vermindert ist.
Fig. 22 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung eines Hauptteils, der von einer Signalverarbeitungsvorrichtung einer Ultraschallprüfvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung extrahiert ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind sieben Sonden 3a in Einer Richtung in geringfügigen Intervallen von zum Beispiel 1 mm angeordnet. Es ist darauf hinzuweisen, daß eine Vielzahl von Sonden, die in einer derartigen Weise angeordnet sind, im allgemeinen als Sondenfeld bezeichnet werden. Ein spezieller Sender 39 legt ein Impulssignal an jede Sonde 3a an. Von den sieben Sonden 3a abgegebene Echosignale werden jeweils von speziellen Empfängern 40 empfangen.
Vier Multiplexer 41 und vier Multiplexer 42 sind mit den Sendern 39 bzw. den Empfängern 40 verbunden. Jeder der Multiplexer 41 und 42 wird durch eine Multiplexer-Steuereinheit 43 geschaltet und gesteuert, der ein Triggersignal c&sub1; mit einer Periode von zum Beispiel 1 ms zugeführt wird, das von einer Triggerschaltung 45 abgegeben wird.
Von den Multiplexern 42 abgegebene Echosignale werden miteinander synthetisiert und durch einen Verstärker 46 verstärkt. Ein durch den Verstärker 46 verstärktes Echosignal wird in einen A/D-Wandler 11 gemäß Fig. 14 eingegeben. Die gleiche Signalverarbeitungseinheit, wie die in Fig. 14 gezeigte, wird als Signalverarbeitungseinheit für die Echosignalverarbeitung von dem A/D-Wandler 11 verwendet.
Die Multiplexer-Steuereinheit 43 schaltet und steuert die Multiplexer 41 und 42 folgendermaßen. Wenn ein erstes Triggersignal c&sub1; von der Triggerschaltung 45 abgegeben wird, wählt der erste Multiplexer 41 den ersteix Sender 39 aus, der zweite Multiplexer 41 wählt den zweiten Sender 39 aus, und der dritte sowie der vierte Multiplexer 41 wählen den dritten bzw. vierten Sender 39 aus. Zusätzlich dazu wählen der erste, zweite, dritte und vierte Multiplexer 42 den ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Empfänger 40 aus.
Infolgedessen werden die erste bis vierte Sonde 3a angetrieben, und Echosignale von der ersten bis vierten Sonde 3a werden durch den ersten bis vierten Empfänger 40 von dem ersten bis vierten Multiplexer 42 empfangen. Vier von dem ersten bis vierten Multiplexer 42 abgegebene Echosignale werden miteinander synthetisiert, durch den Verstärker 46 verstärkt und dem A/D-Wandler 11 als neues Echosignal zugeführt.
Wenn ein zweites Triggersignal c&sub1; von der Triggerschaltung 45 abgegeben wird, wählen der erste bis vierte Multiplexer 41 jeweils den zweiten bis fünften Sender 3 aus, und der erste bis vierte Multiplexer 42 wählen jeweils den zweiten bis fünften Empfänger 40 aus. Als Ergebnis hiervon werden Echosignale für die zweite bis fünfte Sondie 3a von dem Verstärker 46 synchron mit dem zweiten Triggersignal c&sub1; abgegeben.
Wenn ein drittes Triggersignal c&sub1; von der Triggerschaltung 45 abgegeben wird, wählen in ähnlicher Weise der erste bis vierte Multiplexer 41 jeweils den dritten bis sechsten Sender 39 aus, und der erste bis vierte Multiplexer 42 wählen jeweils den dritten bis sechsten Empfänger 40 aus. Als Ergebnis hiervon werden Echosignale für die dritte bis sechste Sonde 3a synchron mit dem dritten Triggersignal. d&sub1; von dem Verstärker 46 abgegeben.
Wenn ein viertes Triggersignal c&sub1; von der Triggerschaltung 45 abgegeben wird, werden außerdem Echosignale für die vierte bis siebte Sonde 3a von dem Verstärker 46 abgegeben.
Wenn ein fünftes Triggersignal c&sub1; von der Triggerschaltung 45 abgegeben wird, werden Echosignale für die erste bis vierte Sonde 3a von dem Verstärker 46 abgegeben.
Genauer gesagt, es werden dann, wenn das Triggersignal c&sub1; viermal abgegeben wird, vier Arten von Echosignalen für die Sonden 3a abgegeben, deren Kombination sich wiederum ändert.
Die vier Arten von Echosignalen haben den Effekt einer Verschiebung der Auftreffposition eines Ultraschallimpulses wie in dem Fall, in dem das in Fig. 18 gezeigte Zielobjekt 2a im wesentlichen 1 mm um 1 mm bewegt wird. Wenn eine durchschnittliche Anzahl Na von Malen in der synchronen Addier/- Mittelwertbildungsschaltung 27 auf 4 gesetzt ist, können somit in dem Echosignal vorhandene falsche Echos ohne tatsächliche Bewegung eines Zielobjekts 2 reduziert werden.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Kombinationen der bei jedem Triggersignal c&sub1; auszuwählenden Sonden 3a nicht auf die vorstehend genannten Kombinationen [1 bis 4], [2 bis 5], [3 bis 6] und [4 bis 7] begrenzt sind. Wenn zum Beispiel neun Sonden 3a verwendet werden, können Kombinationen als ungeradzahlige oder geradzahlige Sonden ausgewählt werden, wie zum Beispiel die Kombinationen [1357], [2468] und [3579].
Fig. 23 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Ausbildung einer Signalverarbeituncrsvorrichtung einer Ultraschallprüfvorrichtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei bezeichnen die gleichen Bezugszeichen bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 14 in Fig. 23 entsprechende Teile. Auf eine ausführliche Beschreibung von sich überschneidenden Teilen wird daher verzichtet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein von einer Taktsignal- Erzeugungsschaltung 10 abgegebenes Taktsignal mittels eines Frequenzteilers 47 in ein 1/n&sub1; Taktsignal frequenzgeteilt. Das frequenzgeteilte Taktsignal wird durch eine monostabile Schaltung 48 (stabile Kippschaltung MU) einer Wellenumformung in ein Triggersignal mit geringer Impulsbreite unterzogen.
Das Triggersignal wird an eine Verzögerungsschaltung 13d und eine Ultraschall-Sende-Empfangseinheit 1 angelegt. Die Taktsignal-Erzeugungsschaltung 10, der Frequenzteiler 47 und die monostabile Schaltung 48 bilden eine Triggererzeugungseinrichtung.
Im allgemeinen ist der Frequenzbereich eines Ultraschallimpulses , der auf ein Zielobjekt 2 auftreffen soll, sehr breit, d. h. 10 MHz oder mehr. Zum Erfüllen eines Abtast- Theorems bei dem A/D-Wandler 11 muß somit eine Abtastfrequenz fs, die durch die Frequenz des Taktsignals dargestellt ist, auf etwa 25 MHz festgelegt werden. Zum Eindämmen der Herstellungskosten für den A/D-Wandler 11 muß andererseits die Abtastfrequenz fs auf eine so niedrig wie mögliche Frequenz festgelegt werden.
Nur dann, wenn die Signalverarbeitungsvorrichtung von dem Taktsignal mit einer Frequenz von 25 MHz angetrieben wird, wie dies in Fig. 24 gezeigt ist, wird jedoch das an den A/D- Wandler 11 angelegte Taktsignal nicht mit dem von der Ultraschall-Sende-Empfangseinheit 1 abgecebenen Triggersignal synchronisiert. Aus diesem Grund variiert eine Abtastdauer in dem A/D-Wandler 11 mit einem Maximum von 40 ns.
Dieses Ausmaß an Schwankung (Jitter bzw. Flattern) bedeutet, daß in einer synchronen Addier/Mittelwertbildungsschaltung 27, wie sie in Fig. 24 dargetellt ist, eine Versetzung mit maximal 40 ns an der Abtastposition der jeweiligen Daten jedes Echosignals b&sub2; auftritt.
Zum Beispiel beträgt bei einem Ultraschallimpuls mit einer Frequenz von 10 MHz eine Periode 100 ns. Aus diesem Grund entspricht der vorstehende Schwankungsfehler von 40 ns nahezu der halben Wellenlänge dieser Periode. Wenn Na Datensignale b&sub2; zusammenaddiert und gemittelt werden, können somit Rauschkomponenten nicht angemessen aufgehoben werden, und ein optimaler Rauschabstand läßt sich nicht gewährleisten.
Wie in Fig. 23 gezeigt ist, wird aus diesem Grund ein Abtast- Taktsignal von einer Taktsignal-Erzeugiangsschaltung 10 zu dem A/D-Wandler 11 übertragen, und gleichzeitig wird das identische Taktsignal einer Frequenzteiliing unterzogen und an die Ultraschall-Sende-Empfangseinheit 1 sowie die Verzögerungsschaltung 13d als Triggersignal angelegt. Die Ultraschall-Sende-Empfangseinheit 1 sendet ein Impulssignal zu einer Sonde 3 synchron mit diesem Triggersignal .
Selbst wenn die Abtastfrequenz fR für den A/D-Wandler 11 gering ist, kann das Ausmaß der Erzeugung von Jitter unterdrückt werden, in einem Echosignal enthaltene Rauschkomponenten lassen sich in zuverlässiger Weise aufheben, und der Rauschabstand des Echosignals läßt sich bei geringen Herstellungskosten noch weiter steigern.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt ist. Bei jeder der Vorrichtungen der Ausführungsbeispiele wird ein FIFO-Register als Speichereinrichtung zum Speichern der jeweiligen Abtastdaten eines AD-gewandelten Echosignals verwendet. Anstatt des FIFO-Registers kann jedoch ein Dualport-RAM verwendet werden, bei dem ein Schreibanschluß und ein Leseanschluß voneinander unabhängig vorgesehen sind.

Claims

1. Signalverarbeitungsvorrichtung für eine Ultraschallprüfvorrichtung, die folgendes aufweist:

- eine Ultraschall-Sende-Empfangseinhsit (1) zum Senden eines Ultraschallimpulses zu einem zu prüfenden Objekt mit einem vorbestimmten Impulsintervall (T&sub0;), zum Empfangen eines von dem Objekt reflektieren Impulses und zum Erzeugen eines Hochfrequenzechosignals;

- eine A/D-Wandlereinrichtung (11) zum Umwandeln des von der Ultraschall-Sende-Empfangseinheit erzeugten Echosignals in ein Digitalsignal mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz (fS)

- eine Speichereinrichtung (12) zum sequentiellen Speichern von Abtastdaten des digitalen Echosignals und zum sequentiellen Abgeben der gespeicherten Abtastdaten; und

- eine Defektbestimmungseinrichtung (19) zum Bestimmen der Anwesenheit oder Abwesenheit eines Defekts auf der Basis des während einer Meßdauer (TM) erzeugten digitalen Echosignals, dadurch gekennzeichnet, daß Meßdauer-BezeichnungseinrichtungerL (13, 14) zum Bezeichnen der Meßdauer (TM) innerhalb des vorbestimmten Impulsintervalls (T&sub0;) vorgesehen sind, wobei die Speichereinrichtung (12) Abtastdaten des Echosignals nur innerhalb der Meßdauer (TM) speichert; daß die Speichereinrichtung (12) so ausgebildet ist, daß sie die Abtastdaten mit einer Schreibfrequenz (fW) einliest, die gleich der vorbestimmten Abtastfrequenz (fS)

ist, und die Abstastdaten mit einer Auslesfrequenz (fr) abgibt, die niedriger als die Schreibfrequenz ist; daß eine Rauschminderungsschaltung vorgesehen ist, die ein FIR-Digitalfilter (FIR = Finite Impulse Response) (18) zum Durchführen einer Frequenzdiskriminierung bei den abgegebenen Abtastdaten (b&sub2;) aufweist; und/oder daß ein synchrones Addier/Mittelwertbildungsfilter (17, 27) vorgesehen und so ausgebildet ist, daß es während einer Vielzahl von Zyklen den Mittelwert von abgegebenen Abtastdaten (b&sub3;) bildet, wobei die Abtastdaten von einem von der Speichereinrichtung (12) und dem FIR-Digitalfilter (18) zyklisch abgegeben werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Meßdauer-Bezeichnungseinriciitungen (13, 14) folgendes aufweisen: eine Verzögerungsschaltung (13) zum Messen einer vorbestimmten Verzögerungsdauer ab einem Beginn des vorbestimmten Impulsintervalls; und einen Schreibdauerzähler (14) zum Übertragen eines Schreiberlaubnissignals zu der Speichereinrichtung, wenn die vorbestimmte Verzögerungsdauer der Verzögerungsschaltung während der Meßdauer abläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Meßdauer-Bezeichnungseinriclitungen folgendes aufweisen: eine Verzögerungsschaltung (13d) zum Messen einer vorbestimmten Verzögerungsdauer ab einem Beginn des vorbestimmten Impulsintervalls; einen Schreibdauerzähler (14d) zum Übertragen eines Schreiberlaubnissignals zu der Speichereinrichtung, wenn die vorbestimmte Verzögerungsdauer des Verzögerungsglieds während cler Meßdauer abläuft; und eine Zeitvorgabeeinheit (21) zum Vorgeben der Verzögerungsdauer und der Meßdauer für die Verzögerunge schaltung und den Schreibdauerzähler.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Speichereinrichtung (12) ein FIFO-Register aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das synchrone Addier/Mittelwerthildungsfilter (27) folgendes aufweist:

- einen ersten Signalspeicher (28) zum ständigen Speichern einer vorbestimmten Anzahl von neuesten Echosignalen, die von der Speichereinrichtung (12) sequentiell abgegeben werden;

- einen zweiten Signalspeicher (32) zum Speichern eines addierten Echosignals, das addiert wird;

- eine Signalleseeinrichtung (30b) zum Auslesen eines Echosignals, das um eine definierte Anzahl vor einem neuesten Echosignal in den ersten Signalspeicher (28) ge- schrieben wird;

- eine Addiereinheit (29) zum Addierer eines von der Speichereinrichtung (12) sequentiell abgegebenen Echosignals zu dem aus dem zweiten Signalspeicher (32) ausgelesenen addierten Echosignal;

- eine Subtraktionseinheit (31) zum Subtrahieren eines Echosignals, das von der Signalleseeinrichtung (30b) ausgelesen wird, von dem von der Addiereinheit (29) abgegebenen addierten Echosignal;

- eine Aktualisierungseinrichtung (33b) für das addierte Echosignal zum Einschreiben des von der Subtraktionseinheit abgegebenen addierten Echosignals als ein neues addiertes Echosignal in den zweiten Signalspeicher (32);

- eine Divisionseinheit (34) zum Dividieren des von der Subtraktionseinheit (31) abgegebenen addierten Echosignals zur Gewinnung eines gemittelten Echosignals.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner Relativ-Verschiebeeinrichtungen (3a, 41, 43) zum relativen Verschieben einer Auftreffposition des Ultraschallimpulses in bezug auf das zu prüfende Objekt aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner Triggersignal-Erzeugungseinrichtungen (10, 47, 48) aufweist, um an die Ultraschall-Sende-Empfangseinheit (1) ein Triggersignal anzulegen, das fit einem Abtastzeitpunkt der A/D-Wandlereinrichtung (11) synchronisiert ist und ein Zeitintervall hat, das länger als ein Abtastintervall ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die ferner folgendes aufweist:

- zweite Meßdauer-Bezeichnungseinrichtungen (13a, 14dd) zum Bezeichnen einer zweiten Meßdauer (TMM) in dem vorbestimmten Impulsintervall (T&sub0;);

- eine zweite Speichereinrichtung (12aa) zum sequentiellen Speichern von Abtastdaten des in das Digitalsignal umgewandelten Echosignals mit einer Schreibfrequenz, die gleich der vorbestimmten Abtastfrequenz während der zweiten Meßdauer (TMM) ist, und zum sequentiellen Abgeben der gespeicherten Abtastdaten mit einer Lesefrequenz, die niedriger als die Schreibfrequenz ist; und

- eine zweite Rauschminderungsschaltung (18b) zum Verarbeiten des Echosignals, das in das Digitalsignal umgewan- delt und von der zweiten Speichereinrichtung sequentiell erzeugt wird, zum Mindern von Rauschen in dem vorbestimmten Impulsintervall (T&sub0;) mit einer Taktrate, die gleich der Lesefrequenz ist, und zum Addieren des Echosignals, das der Rauschminderungsverarbeitung unterzogen wurde, zu dem Echosignal, das von der Rauschminierungsschaltung (18) zu der Defektbestimmungseinrichtung (19) zu übertragen ist.

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