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Anordnung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung mittels Ultraschall
nach dem Resonanzverfahren
Bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung mittels Ultraschall
nach dem Resonanzvrfahren wird der z.B. piezoelektrische Schallgeber mit einer stetig
veränderbarten Frequenz eines elektrischon Hochfrquenzgenerators erregt. Wird. der
Schallgeber gegen das auf seine Länge oder auf Fehlstellungen zu untersuchende Werkstück
gedrückt, so erfolgt beim Auftreten einer Resonanz zwischen der Schallfrequenz und
einer Dickenschwingung des Werkstückes ein. plötzlicher Anstieg des Anodenstromes
des elektrischen Hochfrequenzgenerators. Bei jeder Resonanzstelle ändert sich der
Andenstrom um einen bestimmten, allerdings relativ kleinen Betrag, so daß man all
der Veränderung des Ausschlages des Anodenstrommeßinstrumentes die Resonzstellen
ermitteln kann. Außerhalb der Resonanapunkte fließt jedoch ebenfalls ein anodenstrom
bestimmter Größe durch das Instrument, so daß das Auffinden der Resonanzstellen
wegen des störenden Anodenruhestromes nicht ganz licht durchgeführt werden kann.
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Nab hat nun bereits versucht, den Anodenruhe-Strom durch einen entsprechenden,
einer Gleichstromquelle entnommenen Hilfsstrom mit umgekehrtem Vorzeichen zu kompensieren
und damit das Instrument in einer eindeutigen Ruhestellung zu halten, so daß von
diesem im Resonanzfalle lediglich die Änderung des Anodenstromes, d. h. d J, angezeigt
wird.
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Diese Anodentruhestromkompensierung gilt jedoch nicht für alle z.
B. mittels des Drehkondensators einstellbaren Frequenzen. Verändert man. nämlich
die Frequenz des elektrischen hochfrqeunzgenerators in weiten Bereich, so dabei
eine stetige
Änderung des Anodenstromes nicht zu vermeiden.
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Bisher mußte daher der Kompensierungsstrom der äußeren Hilfsstromquelle
beim Durchdrehen der Abstimmung des Hochfrequenzgenerators dauelrnd von Hand nachgeregelt
werden, damit das Meßinstrument, wie gewünscht, tatsächlich nur den im Resonzuzfalle
auftretenden Differenzstrom anzeigte. Abgesehen von der umständlichen Bedienung
einer solchen Kompensieurmgseinricyhtung hat man bei dieser noch den Nachteil in
Kauf zu nehmen, daß zur Anzeige ein relativ uNempfinldliches Meßinstrument Verwendung
finden muß, da über dieses ein größerer Strom fließen kann, wenn bei einer Frequenzänderung
der Kompensationsabglleich versehentlich nicht gleichzeitig und vollständig vorgenommen
wird.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einer selbsttätigen
Kompensation des das Meßinstrument durchflienenden Ruhestromes und besteht darin,
daß zur Erzeugung des Kompensationsstromes ein zusätzlicher elektrischer Hochfrequenzgenerator
vorgessehen ist, dessen Abstimmittel mit denjenigen des bereits vorhandenen elektrischen
Hochfrequenzgenerators synchronisiert sind. Die neue Anordnung besteht also aus
zwei Hochfrequenzgeneratoren, von, denen der eine in üblicher Weise den Ultraschallschwinger
erregt, während der andere lediglich zur ruhestromkompensation dient. In dem zusätzlichen
elektrischen hochfrequenzgenerator, der nicht auf elinen Schwinger arbeitet, kann
im Resonanafalle kein Stromanteil # J entstehen.
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Der Anodenstrom des hilfssenders fließt nun ebenfalls über das Anodenstrommeßinstrument
des Erregergenerators, jedoch in umgekehrter Phasenlage. hierdurch wird er Ausschlag
des Meßinstrumentes, der den Anodenstrom des Erregergenerators anzeigt, gerade kompensiert.
Wird jetzt die Abstimmung sowohl des Erregergenerators als auch des Hilfssenders
gemeinsam verädert, so ändern sich die Anodenströme beider Generatoren in gleichem
Sinne. Da der Anodenstrom des Hilfsgenerators das Meßinstrument in entgegeneesetzter
Richtung durchfließt wie der Anodenstrom des Erreger. generators, bleibt das Meßinstrument
bei Frequenzänderungen in seiner Nullstellung, und man erhält lediglich d ; a. nn.
einen Ausschlag an diesem. wenn der mit dem Erregergenerator verbundene Ultraschallschwinger
mit einer Resonanzfrequenz der Dickenschwingung des Werk stückes erregt wird.
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Da beim Durchdrehen der Abstimmung die Kompensationsbedingung für
alle Frequenzen erfüllt ist, kann nunmehr auch ein hochempfindliches Meßinstrument
Verwendung finden., was für die Auswertung dr meßergebnisse von hoher Bedeutung
ist.
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Anstatt den Anodenstrom zu kompensieren, kann man selbstverständlich
auch den Gitterstrom in entsprechender Weise kompensieren, da auch dieser im Resonanzfaelle
eine charakteristische Änderung erfährt. Es ist natürlich auch möglich, jede andere
Betriebsgröße im Sinne. der Erfindung zu kompensieren, sofern diese im Resonanzfalle
eine charakteristische Änderung erfährt.
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Ein. Ausführungsbeispeil der Erfindung soll an.
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Hand einer Figur näher erläutert werden. Der Erregergenerator I speist
einen Ultraschallquarz 2, der auf das Werkstück 3 aufgesetzt ist. Der Anodenstrom
des Generators I durchfließt das Meßinstrument 4 4 in der durch den Pfeil angezeigten
Richtung. Die Frequenzänderung des Hochfrequenzgenerators. 1 wird durch Verdrehen
seines Drehkondensators 5 beweirkt. Dieser Drehkondensator ist mit einem entsprechenden
Drehkondensator 6 des Hilfsgenerators 7 gekuppelt. Dieser jedoch ist nicht wie der
Erregergenerator I an einen Quarz angeschlossen, sondern ist mit einer nicht weiter
bezeichneten Kapazität verbunden. Der Anodenstrom des Hilfsgenerators 7 durchfließt,
wie durch den Pfeil angedeutet, ebenfalls das Meßinstrument 4, jedoch durchläuft
der Anodenstrom dieses Generators das Meßinstrument 4 in umgekehrter Phasenolge
wie der Anodenstrom des Erregergenerators 1. Bei einem Resonanzpunkt ändert sich
der Anodenstrom deis Erregergenerators I infolge der' akustischen Rückwirkung. Der
Anodernstrom des Hilfsgenerators 7 dagegen behält die entsprechende Größe, sol daß
von dem Anodenstrommeßinsgrument 4 lediglich der gewünschte charakteristische Differenz
strom angezeigt wird, während Anodenstrolmändlerungen, diie durch die Abstimmung
oder durch sonstige Vorgänge, z. B.
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Netz sp annungseinflüsse hervorgerufen werden, ohne Einfluß auf den
Ausschlag des Instrumentes bleiben.