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Vorrichtung zum Feststellen von Löchern oder Rissen in der Oberfläche
von Walzgut
Beim Walzen von Blechen, insbesondere Feinblechen, treten vielfach Löcher
oder Risse im Walzgut auf, die oftmals so klein sind, daß sie mit dem hloßen Auge
nur mit großer Anstrengung wahrgenommen werden können. Es sind daher schon objektiv
arbeitende Verfahren angewandt worden, bei denen das Walzgut mit Licht beleuchtet
wird. Treten die Lichtstrahlen durch ein Loch oder einen Riß, so wird eine Meßphotozelle
beeinflußt, in deren Stromkreis das Vorhandensein dieses Loches oder Risses im Walzgut
erkennbar gemacht werden kann. Es sind jedoch auch bei diesen Verfahren Grenzen
in der Empfindlichkeit gesetzt, so daß unterhalb gewisser Loch- oder Riß abmessungen
in der Flächengröße von etwa O,OI bis O,I mm2 bisher auch mit Photozellen keine
sicheren Feststellungen möglich waren.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglicht eine weitere Erhöhung
der bisher mit Photozellenanordnungen erreichten Empfindlichkeit in der Feststellung
von Walzgutlöchern oder -rissen um rund zwei Größenordnungen; Erreicht wird dieses
Ziel durch Anwendung von zweckmäßigerweise mit der Photozelle oder den Photozellen
zusammenarbeitenden, vorzugsweise zusammengebauten, an sich bekannten Sekundärelektronenvervielfachern.
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Bei der Durchführung dieses Erfindungsgedankens ist insbesondere
folgendes zu beachten: Die an einen Sekuudärelektrouenvervielfacher der genannten
Art weiterhin anzuschließenden normalen Röhrenverstärker sind, um eine Verstärkung
in der Größenordnung von etwa Io5 bis 106 zu erzielen (bei einem angenommenen Pegelverhältnis
von Signal zu Rausch von etwa 60 db), möglichst so zu
dimensionieren,
daß sie eine nicht zu große Bandbreite übertragen. Ein weiteres Erfindu-gsmerkmal
besteht daher darin, einen solchen angeschlossenen Röhrenverstärker ,als Resonanzverstärker
auszubilden und die in Betracht kommende Resonanzfrequenz w, mit in den SEV-Kreis
einzugeben. Man erreicht dieses Ziel am vorteilhaftesten durch eine Brückenschaltung,
in deren einem Zweigpaar erfindungsgemäß je eine Hilfsphotozelle liegt, die zunächst
mit einem Lichtfluß der einzugebenden Verstärkerresonanzfrequenz coO gesteuert werden,
und in deren anderem Zweigpaar die eigentliche mit einem SEV versehene Meßphotozelle
und ein passender Widerstand bzw. zwei solcher MeBphotozellen angeordnet sind.
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Der Erfindungsgedanke sei im folgenden näher erläutert, insbesondere
unter Zuhilfenahme der beiden Fig. I uind 2, die sich auf Ausführungsbeispiele der
Vorrichtung nach der Erfindung beziehen.
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Die Anordnung gemäß der Fig. I besteht aus folgenden grundlegenden
und für die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes ausschlaggebenden Pfeilen:
Es handelt sich im Prinzip um eine Brückenschaltung, deren eines (oberes) Zweigpaar
je eine Photozelles bzw. B enthält. Diese beiden Photozellen stellen lediglich Hilfsmittel
zur Injizierung der dem nachfolgenden Röhrenverstärker zuznführenden Resonanzfrequenz
in den-Brückenkreis dar. Die beiden anderen (unteren) Brückenzweige werden einerseits
durch die eigentliche Meßphotozel.le C mit anschließendem Sekundärelektronenvervielfacher
und andererseits durch einen Widerstand R gebildet.
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Dieser WiderstandR kann im Bedarfsfalle ebenfalls durch eine zweite
Meßzelle mit Sekundärelektronenvervielfacher ersetzt werden, wie in der Abbildung
durch gestrichelte Linien angedeutet ist.
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Die beiden Brückendiagonalen bestehen einerseits aus der Hochspannungsqnelle,
deren. Positivspannung den oberen Brückenzweigen über einen Ausgleichswiderstand
Rv zugeführt wird, und zwar zweckmäßigerweise einstellbar. Die z.weite Diagonale
wird durch einen Schwingkreis LCk gebildet, der auf die Verstärkerresonanzfrequenz
o, abgestimmt ist. Hierbei werden die Anlaufströme der Photozellen A und B dadurch
kompensiert, daß die entgegengesetzt gerichteten Photoströme sich durch entsprechende
Wahl des Reihenkondensators C1 im Schwingkreis aufheben. Der Schwingkreis LCk ist
jeweils kapazitiv mit den Anschluß punkten der Brückenzweige verbunden. Die beiden
Photozellen A und B, die nicht die eigentlichen Meßzellen darstellen, sondern -
wie schon erwähnt - nur als Hilfsmittel dienen, werden durch eine Lichtquelle G
belichtet, deren Lichtintensität ebenfalls in der vom Schwingkreis LCk erzeugten
Resonanzfrequenz c90 schwankt.
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Die verschiedenen Zwischenelektroden des SEV in Verbindung mit der
Meßphotozelle C sind an verschiedene Punkte eines Spannungsteilers geführt, tder
parallel zu der die eine Brückendiagonale billdenden Hochspannungsquelxle aingeordnet
ist Man hat es bei der dargestellten Meßbrücke mit einer außerordentlich empfindlichen
Schaltung zu tun, die bewirkt, daß bei einer Belichtung der Photokathode der Meßzelle
C das Brückengleichgewicht gestört wird, so daß von dem einen (rechten) Verbindungspunkt
der beiden Brückenzweige aus eine wirksame Spannung als Funktion der Resonanzfrequenz
w, und dem Lichtfluß an der Vervielfältigerkathode C entnommen werden kann.
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Eine gegenüber der Fig. I in vorteilhafter Weise noch vereinfachte
Schaltung zeigt die Fig. 2. Hier wird über einen Transformator T eine mittels des
Potentiometers P regelbare Hochfrequenzspannung aus einem Hochfrequenzgenerator
D an eine der Photokathode der Meßzelle C vorgelagerte Sekundäremissionskathode
E des Elektronenvervielfachers herangeführt. Da hierbei außerdem die Vervielfacherelektroden
aus dem Hochspannungsteiler Sp mit ihrer Betriebsgleichspannung gespeist werden,
schwankt die Spannung an dieser SEV-Elektrode E um die Betriebsgleichspannung als
Mittelwert im Rhythmus der Hochfrequenz w,, und damit schwankt auch der Vervielfacherausgangsstrom
bei Belichtung in diesem Rhythmus. Ferner befindet sich im Anodenstromkreis des
Sekundärelektronenvervielfachers C außer dem Strombegrenzungswiderstand R ein Audenwiderstand,
der aus einem Schwingkreis Lk Ch besteht, der auf o, abgestimmt ist. Das eine Ende
dieses Schwingkreises ist geerdet, während das andere dem angeschlossenen Hochfrequenzverstärker
zugeführt wird. Die einzelnen SEV-Elektroden, die in Reihe an der auigedrückten
Hochspárinung liegen, sind einzeln durch parallele Kondensatoren überbrückt, deren
Kapazität z. B. in der Größenordnung von etwa 0,1 Mikrofarad liegt.
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Der optische Teil der Gesamtanordnung ist vorzugsweise wie folgt
beschaffen: Das zu prüfende Walzgut wird über eine von unten-her beleuchtete Mattscheibe
geleitet, wobei das Licht seitlich durch eine Labyrinthanordnung abgedichtet wird.
Unmittelbar über dem durchlaufenden Walzgut ist eine Auffangoptik vorgesehen, die
den Lichtfluß, der durch ein Loch oder einen Riß im Walzgut hindurchgelangt, auf
die lichtempfindliche Kathode des Sekundärelektronenvervielfachers gelangen läßt.