KR800000139B1 - Apparatus for measuring automatically succesive sections of an elongated material - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 프라스틱 재료로 케이블 심선을 피복하는 압출장치의 부분 절개 투시도.1 is a partial cutaway perspective view of an extrusion apparatus covering a cable core with a plastic material.
제2도는 제1도에 도시한 수냉각 트로프의 부분 단면 확대도.2 is an enlarged partial cross-sectional view of the water-cooled trough shown in FIG.
제3도는 초음파 측정용으로 사용되는 4채널중 전형적인 1채널 계통도.3 is a typical one channel schematic diagram of four channels used for ultrasonic measurement.
제4도는 제3도에 도시한 펄서-리시버 회로의 상태도.4 is a state diagram of the pulser-receiver circuit shown in FIG.
제5도는 제2도에 도시한 리시버-논리 회로의 상세도.FIG. 5 is a detailed view of the receiver-logic circuit shown in FIG.
제6도는 제2도에 도시한 장치의 작동에 관련한 파형도.6 is a waveform diagram relating to the operation of the apparatus shown in FIG.
본 발명은 선형 물체의 연속 단면을 초음파로 측정하는 장치에 관한 것으로, 특히 일정한 진로를 따라 전진하고 있는 케이블의 연속 단면 주위에서 압출된 자켓의 두께와 편심률을 초음파로 측정하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for ultrasonically measuring a continuous cross section of a linear object, and more particularly to an apparatus for ultrasonically measuring the thickness and eccentricity of a jacket extruded around a continuous cross section of a cable advancing along a certain path.
통신 산업 분야에서 사용하기 위한 케이블의 한 예에서, 하나의 금속 방습층이 일정한 진로를 따라 전전하고 있는 한 케이블 심선 주위에 종으로 피복된다. 이때 방습층의 중첩단부는 같이 결속되어 방수 밀봉을 형성한다. 그 다음 프라스틱 재료의 자켓이 이심선 및 방습층 위에 압출되어 방습층외면에 한 자켓이 피복된다. 이때 이 자켓이 피복된 케이블은 자켓의 온도를 하강시키기 위해 비교적 긴 수냉트로프(trough)를 통파시킨다.In one example of a cable for use in the telecommunications industry, one metal moisture barrier is bellowed around a cable core wire as long as it is traveling along a certain path. At this time, the overlapping ends of the moisture barrier layer are bound together to form a waterproof seal. A jacket of plastic material is then extruded over the core and moisture barrier to cover one jacket on the outside of the moisture barrier. The jacketed cable then passes through a relatively long water-cooled trough to lower the jacket's temperature.
이 자켓의 편심률 뿐만 아니라 자켓의 벽두께를 계속적으로 검사하는 것이 바람직하다. 자켓을 검사하므로서 자켓의 균일한 두께를 유지할 수 있고 또 적용 가능한 최소의 자켓 두께를 적용하므로서 프라스틱재료의 낭비를 방지할 수 있다.It is desirable to continuously check the jacket thickness as well as the eccentricity of the jacket. By inspecting the jacket, it is possible to maintain a uniform thickness of the jacket and to prevent waste of plastic material by applying the minimum applicable jacket thickness.
또 편심률을 검사하므로서, 압출 장치를 조절하여 최종 생산물의 진원이탈(out-of-round)을 방지할수 있다.By inspecting the eccentricity, the extrusion device can be adjusted to prevent out-of-round of the final product.
종래에는 프라스틱 자켓에 직접 전극을 접촉시켜, 이 전극과 금속층간의 용량을 측정하여, 금속 방습층위로 압출된 프라스틱 자켓의 두께를 검사하는 방식을 채택하였다. 그러나 이들 종래의 동용량 방식은 내부 자켓을 둘러싸는 금속 방습층이 없는 경우에는 사용할 수 없었으며 오프-라인 테스트를 사용하여야만 하였다.In the related art, a method of directly contacting a plastic jacket with an electrode, measuring a capacity between the electrode and the metal layer, and examining a thickness of the plastic jacket extruded onto the metal moisture barrier layer was adopted. However, these conventional capacitive methods could not be used without a metal moisture barrier surrounding the inner jacket and had to use off-line testing.
효과적인 제어를 하기 위해서는, 프라스틱이 케이블 심선위에 압출된 후 가능한 빨리 이 자켓의 두께를 검사하는 것이 좋다. 종래에는, 케이블 자켓의 온도가 내려갈 때까지 케이블 자켓에 전극이 접촉하지 못하도록, 케이블이 수냉트로프를 통과한 후 이들 검사를 실시했다. 자켓 압출이 필연적으로 일어나는 지점에 가까이 있는 비접촉 자켓 두께 측정장치는 압출기에 접속된 궤환 제어 장치를 최적의 상태로 하거나 자켓편심률과 두께를 검사하도록 조정을 행하는 동작자가 사용하기 위해 표시되어 궤환 제어 장치를 최적의 상태로 한다. 이러한 방법을 사용하므로서 자켓 재료의 절약을 기할 수 있는 것이다.For effective control, it is recommended to check the thickness of the jacket as soon as possible after the plastic is extruded over the cable core. Conventionally, these tests were performed after the cable passed through the water cooling trough so that the electrodes did not come into contact with the cable jacket until the temperature of the cable jacket decreased. The non-contact jacket thickness measuring device, which is close to the point where the jacket extrusion inevitably occurs, is marked for use by an operator who makes the feedback control device connected to the extruder optimal or to make adjustments to check jacket eccentricity and thickness. Is optimized. By using this method, the jacket material can be saved.
종래의 측정 장치의 예로서는 미국 특허 제3, 407, 352호와 제3, 500, 185호에 예시된 것이 있으며 각각 브릿지 회로로 공급되는 자기 코일과 용량 픽업 프로브를 이용하였다.Examples of conventional measuring devices include those exemplified in US Patent Nos. 3, 407, 352 and 3, 500, 185, using magnetic coils and capacitive pickup probes supplied to bridge circuits, respectively.
고체 물체의 두께 측정에 초음파를 이용하는 기술은 이미 종래에 공지된 것이며 보통 2가지 기술로 구분할 수 있다. 하나는 펄스를 송신하고 그 돌아오는 반향을 이용하는 펄스반향 이용 방법이여, 또 하나는 공명을 이용하는 것으로서, 초음파신호의 파장이 검사중인 물체의 두께의 정수배에 도달할때가 귀환 신호의 피크라는 원리를 이용하는 방법이다.The technique of using ultrasonic waves to measure the thickness of a solid object is already known in the art and can be generally divided into two techniques. One is the method of using pulse echo, which transmits the pulse and uses the return echo, and the other is using resonance, which uses the principle that the peak of the feedback signal is reached when the wavelength of the ultrasonic signal reaches an integer multiple of the thickness of the object under test. Way.
편심률과 두께의 측정에 있어 초음파 펄스 반향 기술을 이용하는 것이 이상적인 듯하다. 기계적 크리스탈 신호를 만들기 위해 고압 전위를 사용하여 크리스탈을 전기적으로 여기시킨다. 이 기계적 움직임은 압력 또는 음파의 형태로, 냉각트로프의 물과 같은 냉각물질을 통해 측정되는 케이블로 송신된다.Ultrasonic pulse echo technology seems ideal for measuring eccentricity and thickness. The crystal is electrically excited using a high voltage potential to produce a mechanical crystal signal. This mechanical movement is transmitted in a cable, measured in the form of pressure or sound waves, through a cooling material such as water in the cooling trough.
냉각물질과 검사증인 케이블과 같은 물체간의 음향의 비정합에 따라서, 음파 에너지의 일부가 반사될 것이며 또 그 일부는 검사중인 물체 매체를 통해 계속 진행할 것이다. 검사중인 물체의 각 계면에서, 이와 유사한 변형이 생긴다. 반향 신호를 이용하여 자켓의 두께를 측정한다.Depending on the acoustical mismatch between the cooling material and the object, such as the cable for inspection, some of the acoustic energy will be reflected and some will continue through the object medium under test. At each interface of the object under inspection, a similar deformation occurs. Measure the thickness of the jacket using the echo signal.
종래에는, 일반적으로 배관과 같은 선형 물체의 초음파 측정에 있어서, 한 라인 훠커스(Focus)를 가진 크리스탈을 사용하는데, 이 라이 훠커스 배관의 종축과 평행하게 놓이도록 크리스탈을 위치시킨다. 그러나 관의 제조에서는 관의 강도에 의해 관의 연속 단면의 측방향으로의 어떤 상당한 움직임이 배제된다. 이것은 케이블의 연속 단면이 냉각트로프를 통과할 때 생기는 측향 움직임과 같지 않다. 초음파 측정에 관한 종래의 특허로서는 미국특허 제3, 423, 992호, 3, 474, 664호, 3, 509, 752호 및 3, 605, 504호 등이 있다.Conventionally, in the ultrasonic measurement of a linear object, such as a pipe, a crystal with one line focus is usually used to position the crystal so that it lies parallel to the longitudinal axis of the line. However, in the manufacture of the tube, the strength of the tube excludes any significant movement in the lateral direction of the continuous section of the tube. This is not the same as the lateral movement that occurs when the continuous section of the cable passes through the cooling trough. Conventional patents relating to ultrasonic measurement include US Pat. Nos. 3,423,992, 3,474,664, 3,509,752 and 3,605,504.
그러나, 이들 종래의 기술에서는 압출된 직후에 케이블 자켓의 연속 단면의 두께 및 편심률을 측정할수 있는 설비틀 제공하지 못하였고 다만 케이블이 전진하고 있는 동안 의미있는 이들 신호만을 측정할 수 있는 것이었다.However, these prior arts did not provide a framework for measuring the thickness and eccentricity of the continuous section of the cable jacket immediately after extrusion, but could only measure these signals while the cable was moving forward.
본 발명의 방법에서는, 하나의 온 신호와 오프신호가 자켓외부 표면으로 부터의 제1의 반향 펄스의 수신시간과 그 물체의 내부 표면으로부터의 제2의 반향 펄스의 수신 시간간의 경과 시간에 관련하는 온 신호와 오프신호간의 계속 시간에 발생된다. 이들 온 신호와 오프신호는 제1펄스가 시작된 후 소정의 시간 후에 발생하는 제2펄스에 의하여 소정의 최소 진폭을 갖는 제1, 제2 반향 펄스를 수신할 때만이 자동적으로 발생되어 온 신호와 오프 신호간의 경과 시간을 측정한다.In the method of the invention, one on and off signal relates to the elapsed time between the reception time of the first echo pulse from the outer surface of the jacket and the reception time of the second echo pulse from the inner surface of the object. Generated at the time duration between the on and off signals. These on and off signals are automatically generated only when the first and second echo pulses having a predetermined minimum amplitude are received by a second pulse generated a predetermined time after the first pulse is started. Measure the elapsed time between signals.
좀더 상세히 설명하면, 초음파 신호가 투사된 케이블 자켓으로부터 반사된 반향 펄스가 검사되는 기간인 검사 기간을 설정하기 위한 장치가 제공된다. 한초음파 펄스가 케이블자켓내로 투사되고 그 다음 검사중인 물체의 한 표면에서 반사된 제1의 반향 펄스와 그 반대 표변에서 반사된 제2의 반향 펄스가 수신되어 이때 무관한 저레벨 신호의 수신은 격리된다.More specifically, there is provided an apparatus for setting an inspection period which is a period during which echo pulses reflected from a cable jacket on which an ultrasonic signal is projected are examined. Ultrasonic pulses are projected into the cable jacket, and then the first echo pulses reflected from one surface of the object under test and the second echo pulses reflected from the opposite side are received, at which point the reception of irrelevant low-level signals is isolated. .
자격 검사를 위해 제1의 반향 펄스가 검사되고 그 다음 제2의 반향 펄스를 검사한다. 자격 검사 제1의 반향 펄스의 수신에 응답하여 온 신호를 발생하여 제1의 반향 펄스의 자격검사의 검사가 시작되고 자격심사중인 제1의 반향 펄스에 응답하여 제어 펄스의 발생을 가능하게 촉진한다. 제1의 반향 펄스의 검사와 제2의 반향펄스에 관련된 자격검사의 수신에 응답하여, 제2의 반향 펄스에 관련된 자격검사의 특성 검사가 시작되어, 반면에 오프신호가 발생된다. 온 신호와 오프신호간의 지속 기간은 제1반향 펄스의 수신과 제2반향 펄스의 수신간의 경과시간에 관련된다. 온 신호와 오프신호간의 경과시간이 측정되고 가능한 장치의 조건이 유효한 제2 반향 펄스에 응답하여 제어 펄스를 발생하게한다. 측정된 경과시간은 제어펄스의 발생에 응답하여 자켓 두께를 나타나게한다.The first echo pulse is checked for qualification and then the second echo pulse is checked. Qualification check Generates an on signal in response to the receipt of the first echo pulse, thereby starting the inspection of the qualification check of the first echo pulse and possibly facilitating the generation of a control pulse in response to the first echo pulse under qualification. . In response to the examination of the first echo pulse and the receipt of the qualification test associated with the second echo pulse, the characteristic test of the qualification test associated with the second echo pulse begins, while the off signal is generated. The duration between the on signal and the off signal is related to the elapsed time between the reception of the first echo pulse and the reception of the second echo pulse. The elapsed time between the on signal and the off signal is measured and the condition of the device is enabled to generate a control pulse in response to a valid second echo pulse. The measured elapsed time causes the jacket thickness to appear in response to the generation of the control pulse.
본 발명의 특징은 이하 첨부 도면을 참조하여 설명되는 특정 실시예의 상세한 설명에서 더욱 쉽게 이해할 수 있을 것이다.Features of the present invention will be more readily understood in the detailed description of specific embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
제1도를 참조하면, 한 자켓(제2도 참조)이 피복된 케이블(12)을 만들기위해 포리에티렌과 같은 프라스틱재료로 케이블 심선(11)의 연속 단면을 커버할 수 있는 참조번호 10으로 표시한 하나의 장치를 볼 수 있다. 제1도에서 볼 수 있는 바와 같이, 이 장치(10)에는 번호 14로 표시된 압출기와 이압출기의 하류측에 있는 냉각 트로프(16)가 장치되어있다. 심선(11)의 연속 단면은 캡스턴(17)에 의해 프라스틱 물질이 압출되는 압출기(14)를 통해 전진한다. 그 다음 케이블(12)의 연속 단면은 냉각트로프(16)를 통과하여 릴(18)에 감긴다.Referring to FIG. 1, reference numeral 10 may be used to cover the continuous cross-section of the
심선(11) 위로 압출된 자켓(13)(제2도 참조)의 두께 "d"와 이 자켓의 편심률을 가장 효과적으로 조절하기 위해서는, 일반적으로 번호(20)으로 표시된 (제1, 2도 참조) 한 초음파, 자켓 측정 장치를 장치(10) 상에 배치한다. 이 장치(20)는 자켓된 심선(11)의 연속 단면이 수냉트로프(14) 속으로 들어갈 때 즉시 자켓의 두께와 편심률을 검사한다. 이 초음파 자켓 측정장치(20)는 최소한 하나의 크리스탈(21) (제2도 참조)에서 필요로 하는 펄스 반향 측정 기술을 사용하기 위해 설계된 것이다. 냉각 트로프(16)의 물은 케이블 자켓(13)에 초음파 에너지를 전송하기 위한 결합 매체의 역할을 한다.In order to most effectively control the thickness "d" of the
자켓(13)의 두께 "d"를 검사하기 위해서는, 자켓 주위 몇몇 점에서 두께를 측정할 필요가 있다. 이것은 또한 케이블 자켓(13)의 편심률을 측정하기 위해서도 필요한 것이다.In order to check the thickness "d" of the
제2도에서 볼 수 있는 바와같이, 복수의 크리스탈(21-21)을 자켓된 케이블(12)의 원주로부터 일정 거리에 배치한다. 이때 각 크리스탈은 냉각트로프(16)의 물과 같은 냉각매체속에 그 일부가 잠기게 된다. 이들 크리스탈(21-21)은 미소영역에 될수 있는한 많은 에너지를 집중시킬 수 있는 것을 선택해아만 한다. 바람직한 크리스탈은 훠커스 라인을 갖는 것이며, 이 훠커스 라인은 케이블(12)를 횡단한다. 또한 크리스탈(21)의 선택에 중요한 것은 가능한 서로 다른 많은 재료에 대해서 또 제조 환경에 대해서 모든 기대되는 크기의 케이블에 사용할 수 있도록 만들어진 것이어야 한다.As can be seen in FIG. 2, a plurality of crystals 21-21 are arranged at a distance from the circumference of the jacketed cable 12. As shown in FIG. At this time, each crystal is partially submerged in a cooling medium such as water in the cooling trough 16. These crystals 21-21 must choose one that can concentrate as much energy as possible in the micro area. The preferred crystal is one with a focus line, which crosses the cable 12. Also important to the choice of
또 하나의 고려해야할 중요한 특성은 크리스탈(21)의 감쇠율이다. 이 감쇠율이 매우 빠르지 않으면, 자켓(13)의 두께를 확실히 지시할 수 없을 것이다. 즉, 펄스 반향들(제6a도의 반향 I 및 반향 II)이 혼신되어 구별할 수 없게 된다.Another important characteristic to consider is the attenuation of the
몇개의 서로 다른 형의 크리스탈에 대해 시험을 했다. 시험 결과 연지르콘산염 크리스탈이 가장 적당한것으로 밝혀졌다. 왜냐하면 이 크리스탈은 동일 여기에 대해 리듐 황산염 크리스탈 경우의 10MHz 보다 더 큰 진폭 신호를 발생하며 감쇠특성도 더 좋기 때문이다.Several different types of crystals were tested. Testing has shown that soft zirconate crystals are the most suitable. This is because the crystal generates an amplitude signal greater than 10 MHz for the same excitation with better attenuation.
주기적 기계적 응력을 야기하는 전압 임펄스를 사용하여 크리스탈(21-21)을 여기한다. 이들 응력은 여기서는 냉각트로프의 물인 결합 매체속에서 고주파의 압력경사 또는 고주파를 발생시킨다. 감쇠 정현파로 강도가 변하는 이를 고주파는 그 일부가 음향 임피단스의 비정합 때문에 반사된 (6a도의 시간 T) 케이블 자켓(13)의 표면으로 전파된다. 이에 의해 외부 표면 반향 (제6a도의 반향 I)이 발생된다.The crystals 21-21 are excited using voltage impulses that cause periodic mechanical stress. These stresses generate a high frequency pressure gradient or high frequency in the bonding medium, here the water of the cooling trough. This high frequency, whose strength changes with the attenuated sinusoidal wave, propagates to the surface of the
또한 압력파의 일부는 케이블 자켓(13) 내부로 전파되어 이 케이블 자켓의 내향으로 접한 표면에서 제2의 반사가 일어난다. 이것은 제2의 반향 또는 내부 표면 반향 (제6a도의 반향 II)을 결정한다. 표면과 물체간의 상호 관계를 참조하면 여기에 첨부된 명세서와 청구범위에 있는 "계면"이란 단어는 표면이 물체의 방향으로 결정되는 것으로 이해될 것이지만, 꼭 물체에 접착되거나 근접할 필요가 없다.In addition, part of the pressure wave propagates into the
반향 신호간의 시간차 (6a도의 2t)를 결정하는 것이 여기서의 측정 기술이다. 이러한 시간차는 케이블자켓(13)의 두께 "d"에 직접 관련된다.The measurement technique here is to determine the time difference (2t in 6a degrees) between the echo signals. This time difference is directly related to the thickness "d" of the
두께의 데이타는 포리에티렌에서 음속이 일정한 가의 여부에 달려있다. 실험 결과에 의하면 이 속도는 사실상 일정했고, 따라서 식 2d=Vt가 성립한다. 여기서 d=포리에티렌 두께, V=음속, t=반향의 시간차이다. 반향의 시간차는 측정되고, 음속 V는 알고 있어서 (약 0.051cm/μs), d는 쉽게 결정된다.The data of thickness depend on whether or not the speed of sound is constant in polystyrene. Experimental results show that this velocity is virtually constant, so the equation 2d = Vt holds. Where d is the thickness of the polystyrene layer, V is the speed of sound, and t is the reverberation time. The reverberation time difference is measured, and the sound velocity V is known (about 0.051 cm / μs), so d is easily determined.
각 크리스탈 (21-21)은 복수의 채널 (22-22) (제3도 참고) 중 관련된 것과 전기적으로 접속되어있다 각 채널 (22-22)에는 해당 크리스탈(21)과 일직선을 이루는 물체의 여러 내부 표면에서 수신된 펄스 반향들간의 시차를 케이블 자켓(13)의 두께에 비례하는 출력으로 변환시키는 복수의 소자들이 설치되어있다.Each crystal 21-21 is electrically connected to the associated one of the plurality of channels 22-22 (see also FIG. 3). Each channel 22-22 has a number of objects in line with the corresponding
또, 다른 소자를 추가하여 4개의 채널 (22-22)과 함께 번호 25로 표시된 하나의 전기 회로를 구성한다. 두께 및 편심률에 대한 회로 (25)의 출력은 콘솔(26) (제2도 참조)에 표시된다.In addition, another element is added to form one electrical circuit, indicated by the
제3도를 참조하면, 전형적인 채널 (22, 22)을 도시하고 있으며 여기에는 4채널에서 공통인 다른 소자들도 포함되어 있다. 채널 (22-22)각각에는 크리스탈 (21-21)중 관련된 것들을 하나씩 포함하고 있고, 이들 크리스탈은 번호 27로 표시된 관련 펄서 리시버에 전기적으로 접속되어있다. 펄서 리시버(27)는 특수 설계된 것으로서 관련 크리스탈에서 자연 주파수로 신호를 발생하도록 각 싸이클에서 크리스탈(21-21)의 관련된 것에 펄스를 최초 전송하기 위해 사용된다. 연속적으로 각 싸이클에서 펄서 리시버(27)가 작동하여 검사중인 케이블(12)로부터 펄스 반향을 수신한다.Referring to FIG. 3,
이 펄서 리시버(27)는 선(28)을 따라 리시버 논리회로(29)에 전기적으로 접속되어 있다. 리시버 논리회로(29)는 펄스 반복 주파수 회로(PRF)(30)에서 명령을 받자마자 펄서 리시버(27)를 동작시켜 관련 변환기크리스탈(21)을 펄스하게 한다.This
제3도에서 알 수 있는 바와같이, 펄스 반복 주파수회로(30)는 선(31)을 따라 리시버 논리회로(29)에 접속되어있다. 리시버 논리회로 (29)는 검사중인 케이블(12)로부터 수신된 반향 펄스를 검사하여 자켓(13)두께의 측정에 무관한 이들 펄스를 제거할 수 있다.As can be seen in FIG. 3, the pulse repetition frequency circuit 30 is connected to the
이와같이, 리시버 논리회로(29)는 제 1 및 제2 반향 신호를 구별할 수 있을 뿐만 아니라 잡음 스파이크와 유효 신호를 구별할 수 있는 고유 정보를 가지고 있어야만 한다.As such, the
리시버 논리회로 (29)는 복수의 십진 카운터(33-33)를 포함하는 카운터(32)에 전기적으로 접속되어있다.The
이 카운터(32)는 리시버 논리회로(29)에서 나온 출력펄스의 폭을 측정하는 것이다. 이 카운터(32)는 발전기(36)에 의해 펄스되며 (제6도의 발진기 출력 참조), 펄서 리시버(36)에 의해 수신된 펄스가 리시버논리회로(32)에 의해 유효한 것으로 판명되면 한 버퍼 메모리에 펄스 카운트를 저장한다.This
카운트(22)에서 나온 저장된 디지탈 카운트는 디지탈카운트를 아날로그 전압으로 변환시키는 디지탈-아날로그 변환기(37)에 전이된다.The stored digital count from the
이 디지탈-아날로그 변환기(36)의 기능은 카운터(32) 내에 저장된 디지탈 카운트와 일치하는 아날로그전압을 제공하는 것이다. 이 전압 이 해당채널을 위한 두께의 표시이다. 적당히 스케일된 아날로그 전압이 그 채널(22)의 계기(37) (제2도 참조)에 계속적으로 나타난다. 이 표시에 의해 동작자가 한 채널에 해당하는 원주의 일부에서 케이블 자켓의 두께 "d"를 연속적으로 검사할 수 있는 것이다.The function of this digital-to-analog converter 36 is to provide an analog voltage that matches the digital count stored in the
선택적인 방법으로, 버퍼에 저장된 카운터 출력을 디지탈전자 계산기(도시하지 않음)에 접촉시켜, 데이타분석 및 감소를 행 할 수도 있다.Alternatively, the counter output stored in the buffer may be contacted with a digital electronic calculator (not shown) to perform data analysis and reduction.
케이블 자켓(13)의 편심률을 측정하기 위해, 편심을 측정 회로(38)가 채널(22-22)의 각 디지탈-아날로그 변환기(36)에 접속되어 있다. 이 편심률 측정회로(38)는 제2도에 보인바와 같이 케이블 자켓(13)의상, 하단에서 자켓 두께를 비교하고, 좌, 우단간에서 자켓(13)의 상, 하단에서 자켓 두께를 비교하고, 좌, 우단간에서 자켓 두께 "d"를 비교하기 위한 것이다. 물론, 이들 비교 측정을 수평축과 수직축을 따라서 할 필요는 없다. 케이블 자켓(13)의 좌표축에 대해 원점에 대칭인 곳에서 하면된다.In order to measure the eccentricity of the
편심룰 측정회로(38)는 제2도에 보인바와 같이 자켓(13)의 상단 두께에서 하단 두께를 빼고, 이 값을 100배 하고 공칭 자켓두께로 나누어 공칭 자켓 두께의 백분율을 만들어낸다.The eccentric
이와같은 계산은 케이블 자켓(13)의 좌우측 부분에서의 두께에 대해서도 행해진다. 이들 측정값은 각각 편심률 측정 회로(38)와 연결된 상-하 계기(39)와 좌우 계기(40)에 표시된다.This calculation is also performed on the thickness at the left and right portions of the
펄스 반복 주파수회로(30)는 PRF 시간이라 불리는 어떤 시간에 선(31)을 지나 상기 제 1 채널용 접점(43)에 신호( )를 인가하여 선(44)를 따라 펄싱소자(48) 또는 광학 아이소레이터 (제5도 참조)의 입력(47)에 이 신호가 인가되도록하기 위한 것이다. 펄싱 소자(48)는 펄서 리시버(27)에 한 펄스를 인가하고 펄서 리시버를 제어하여 관련 변환기(21)에서 압력파가 방사되도록 한다.The pulse repetition frequency circuit 30 applies a signal to the
펄서리시버(27)는 제1 SCR(54)이 온 되도록 이 제 1SCR(54)의 제어전극(53)에 고압 전류 펄스가 인가되게 하기 위해 펄싱 소어(48)로 부터 펄스가 인가되는 트리거링회로(51)(제4도)를 포함하고 있다.The
SCR(54)는 상업상 이용할 수 있는 소자로서 싸이레이숀과 같은 동작 특성을 갖는 2-상태 반도체소자이다. 정상적인 때는 비-도전 상태로 있는 SCR(54)에는 음극(56)과 양극(57)이 있으며, 양극(57)은 정전압원(58)과 같은 외부 수단에 의해 순방향으로 바이어스된다. 제어전극(53)은 바이어스 전압에 의해 적절히 여기될 때 작용하여 SCR(54)를 도전 상태로한다.The SCR 54 is a commercially available element and is a two-state semiconductor element having an operation characteristic such as a cycle. Normally, the SCR 54, which is in a non-conductive state, has a
제4도에서 볼 수 있는 바와같이, 제1SCR(54)의 양극(57)은 접점(59)와 접점(61)을 지나 제2SCR(63)의 음극(62)에 직렬로 접속되어있다. 접점(61)은 제2SCR(63)의 게이트(64)에 연결되 어 있다. SCR(63)의 양극(66)은 접점(67, 68)을 지나 SCR(71)의 음극(69)에 접속되어있다. 접점(68)은 SCR(71)의 제어전극(72)에 연결되어있다.As can be seen in FIG. 4, the
최종적으로, SCR(71)의 양극(73)은 접점(74, 76)을 지나 SCR(78)의 음극(77)에 접속되어 있고, 접점(76)은 SCR의 게이트(79)에 접속되어있다.Finally, the
또, SCR(78)의 양극(81)은 접점(82)를 통해 접지(83)에 접속되어있다. SCR(54, 63, 71, 78)은 각각 병렬로 접속된 저항(84, 86, 87, 88)을 가지고 있다. 접점(82)는 선(89)를 따라 저항(84, 86-88)의 직렬단에 접속된 접점(91)에 연결되고 그 다음 캐패시터(92)를 통해 접점(93)에 접속된다. 이 접점(93)은 다이오드(96)의 음극(94)에 접속되고 양극은 접점(98)을 통해 변환기(21-21)의 관련된 것에 접속되어 있다. 다이오드(96)은 진폭이 작은 잡음 신호를 차단하는 역할을 한다. 만일 이 다이오드(96)가 없다면, 회로의 방 전부에서 나온 작은 잡음 신호가 접점(93)을 통해선(98)에 이동되어 관련 변환기(21)에서 나온 반향 신호를 저감시키게된다. 이들 저레벨 잡음 신호에 응답하여, 다이오드(96)는 정 또는 부 익스 커숀에 대해 개방 회로로 작용한다. 이 브로킹 다이오드(96)는 접점(98)을 통해 선(101)을 따라 또 저항(102)을 통해 접점(103)에 접속되고 광역 영상증폭기(106)의 입력단(104)에 접속되어있다. 이 증폭기(106)의 입력단(104)에서 큰 부전압이 니타나는 것을 피하기 위해, 다이오드(107)을 접점(103)에 접속되어 있는 선(108)에 삽입하였다.The
광역, 저잡음, 영상증폭기(106)에서 케이블(12)로부터의 귀환 반향 신호를 수신, 증폭, 전송한다. 저레벨 전류귀환 신호는 약 1-3V정도로 증폭되어야만한다. 광역 영상증폭기(106)는 사용된 반도체 소자가 저잡음 특성을 갖는 것을 선택해야 한다. 이와같이하여, 리시버 논리회로(29)로 전송을 하기 위해 수신되고 증폭된 신호는 잡음에 기인한 신호보다 더욱 강해지고 따라서 의미있는 신호의 탐지를 가능하게 하는 것이다.A wide area, low noise,
검사를 위해 반향 펄스가 회로(25)에 의해 수신되는 동안 잡음 레벨을 감소시키기 위한 설비를 펄서 리시버회로(27)에 설치하는 것은 내부 자켓의 두께를 측정하기 위해 장치(20)을 사용할 때 특히 중요하다. 내부 자켓으로부터 수신된 펄스반향은 진폭이 외부 자켓으로부터 수신된 것보다 더 작다. 이것은 내부 자켓의 포리에티렌 표면이 더 불균일하기 때문이다. 내부 자켓의 피크 및 계곡에 의해 케이블의 타게트 면적이 감소되고, 따라서 반향 신호의 전단부 진폭이 감소하게 된다. 이 위상차는 저진폭을 갖는 위상에 의해서 증가될 수 있다. 또한 이들 피크 및 계곡은 전기 반향 신호의 일부에서 위상차를 발생한다. 반향 신호강도가 내부 및 외부 자켓간에서 또 케이블의 크기에 따라 변화하지만, 모든 형태의 포리에티렌 케이블에 대해 고정된 이득장치를 사용할 수 있다.Installing a device in the
내부자켓은 케이블심선(11) 주위에서 수축되고 약간 불균일한 외향 표면이 생긴다. 이에비해, 외부 자켓은 이 외부자켓의 외향 표면이 더 균일하게 되도록하는 관형 금속 시일드위로 압출된다. 이것은 저임계픽업을 위한 셋팅을 불가피하게하고 잡음신호를 픽업하기 위한 기회를 부득이 증가시켜야 한다.The inner jacket shrinks around the
SCR(54, 63, 71, 78)과 펄서 리시버(27)의 광역 영상 증폭기(106)를 포함하는 회로의 펄스 발생기 부분에 접속된 다이오드(96)는 리시버(27)가 반향을 청취하는 시간중에 임피던스 레벨을 높이는 기능을 한다. 이에 의해 장치(20)의 작동에 관계한 잡음의 관점에서 더욱 양호한 광역 영상 증폭기의 작동을 가능하게한다.A
다이오드(96)은 회로(27)의 펄스 형성 부분 또는 펄스 발생기를 광역 영상 증폭기(106)에 접속시키는 선(89)상에 위치하여, 제1방향으로 회로를 오픈시킨다. 또 다른 방향, 제14도에 보인 바와같이 왼쪽으로는 다이오드(96)에 의해 변환기(21-21)중의 하나를 펄싱하는 부전류의 통로가 형성된다.The
탐지장치는 기대된 신호의 특성에 적용된다. 예를들면, 변환기(21)와 케이블(12)간의 거리와 물매체에서의 음파의 전파속도를 알수있기 때문에, 펄스반향신호가 기대되는 시간간격은 일반적으로 알 수 있다. 따라서, 초음파장치(20)는 이시간 간격동안만 펄스 반향 신호를 받아들이도륵 설계되어있다.The detection device is adapted to the characteristics of the expected signal. For example, since the distance between the
포리에티렌의 두음성 특성, 즉 전파속도와 음향 임피던스는 특히 중요하다. 이들은포리에티렌의 온도에 따라 달라지며, 따라서, 광대한 온-라인 검사가 필요하다.The polyacoustic properties of foretylene, ie the propagation speed and acoustic impedance, are particularly important. These depend on the temperature of the porietirene and therefore require extensive on-line inspection.
매체에서의 종음파(전단응력파는 여기서는 증요하지않음)의 속도 방정식은 다음과 같다.The velocity equation of the longitudinal wave in the medium (shear stress wave is not required here) is
여기서 V1=종속도.Where V 1 = longitudinal velocity.
μ =전단계 수μ = number of steps
ρ =밀도ρ = density
Kc=체적 탄성 계수Kc = volume elastic modulus
포리에티렌의 음향 임피던스는 매우 중요하다. 왜냐하면 이것이 반향 신호의 크기에 영향을 주기 때문이다. 음향 임피던스 방정식은 다음과 같다.The acoustic impedance of polystyrene is very important. Because this affects the magnitude of the echo signal. The acoustic impedance equation is as follows.
Z=ρV1 Z = ρV 1
두매체 계면에서의 반사량은 음향 임피던스의 차가 증가함에 따라 증가한다. 이 정도의 임피던스 부정합이 반향 진폭을 결정한다. 물과 포리에티렌의 계면이 제1반향을 결정하고 포리에티렌과 공기, 강철, 알루미늄 또는 프러딩 화합물간의 계면이 제2반향을 결정한다.The amount of reflection at the two media interfaces increases as the difference in acoustic impedance increases. This amount of impedance mismatch determines the echo amplitude. The interface between the water and the polystyrene determines the first echo, and the interface between the polystyrene and the air, steel, aluminum or frudding compound determines the second echo.
실험에 의하면, 포리에티렌에 대한 음향 임피던스는 고온에 대해서 감소한다. 특히 제1반향은 진폭이 제2반향 보다 매우 작다. 이것은 제2포리에티렌 표면에서 더큰 음향 부정합이 생기기 때문이다. 또 제2반향 신호는 주기가 제1방향 신호보다 더 길다. 이들 신호 특성은 리시버 논리회로(29)의 "정보"설계에 유리하게 이용된다. 신호의 크기가 표면의 불균일에 기인하여 상당히 변화되는 내부 자켓의 측정에 있어, "정보"는 특히 유익한 것이다. 만일 반향의 진폭 또는 지속기간을 최소치 이하로 순간적으로 떨어 뜨리면, 부정확한 측정이 이루어지지는 않는다. 그대신, 최종의 양호한 측정은 카운터(32)를 버퍼하는 리지스타에 남아 정확한 두께출력을 유지한다.Experiments have shown that the acoustic impedance for porietirene decreases with high temperatures. In particular, the first echo is much smaller in amplitude than the second echo. This is because larger acoustic mismatch occurs at the surface of the second polystyrene. The second reflection signal has a longer period than the first direction signal. These signal characteristics are advantageously used for the "information" design of the
리시버 논리회로(29)는 다음과 같은 기대되는 신호특성을 검사하도록 설계되어있다. 즉(1) 신호에 반향이 펄스송신후 일정한 시한(윈도우 폭이라함) 내에 발생되는지 여부, (2) 각 반향의 초기 극성이 부정적인지 여부, (3) 제1 반향 펄스가 제2 반향 펄스가 반향펄스에 비하여 지속기간이 더짧은지 여부, (4) 제1반향과 제2 반향간에 최소한 200ns의 시한이 존재하는지 여부, (5) 제2 반향펄스의 진폭이 요구된 제1반향 펄스의 최소치보다 더큰지 여부 (제6(a)도 참조), (6) 제2반향 펄스가 최소한 0.700ms의 지속기간동안 지속하는지 여부등을 체크한다. 만일 이들 특성이 제1, 제2 반향 펄스의 특성순서에 대해 충족된다면, 리시버 논리회로(29)에서 리드 펄스형의 명령이 카운터(32)에 전달되어 시간 2t(제6h도 참조)동안 기록된 카운트를 유효 데이타로 저장한다.The
제5도에서 접점(43)은 단안정 멀티바이브레이터(112)의 입력단(111)에 접속되어있다. 이 멀리바이브레이터(112)는 출력단(115)으로부터 선(113)을 따라 제2 단안정 멀티바이브레이터(114)에 인가되는 지연 펄스를 발생한다. 멀티바이브레이터(114)의 한 출력단(116)은 선(117)을 따라 접점(118)을 통해 정전압 임계검파기 또는 비교기(120)의 입력단(119)와 부전압 비교기(122)의 입력단(121)에 접속되어있다.In FIG. 5, the
임계검파기(120, 122)는 리시버 논리회로(29)의 비교기부분(123)에 포함되어있다. 제5도에 보인 바와같이, 회로(28)의 이 비교기부분(123)에는 RF입력단(124)이 있고 이 입력단(124)은 광역 영상 증폭기(106에 접속되어있다. 입력(124)은 임계검파기(120, 122)의 입력단(126, 127)에 각각 인가된다.
검파기(120, 122)에는 임계치가 초과할 때 부의 진출력이 나타난다. 제5도에 보인바와 같이, 임계검파기(120)의 출력(128)은 부의 논리를 가진 NOR게이트(131)의 입력(129)으로 인가된다. 이 NOR게이트는 입력(129) 또는 다른 입력(133)에 부레벨 또는 저레벨이 인가되면, 그 출력(134)에는 정레벨 또는 고레벨이 나타난다. 검파기(122)의 출력(132)은 NOR게이트(131)의 다른 입력단(133)에 인가된다.
NOR게이트(131)의 출력(l34)은 접점(136, 137)을 거쳐 입력신호의 극성을 바꾸는 인버터(138)에 인가되고, 그 다음 선(139)를 따라 플립플롭(141)에 전달되어 이 플립플롭을 셋트한다.The output l34 of the NOR
플립-플롭(141)은 펄스 반복 주파수회로(30)에 접속된 크레어 또는 리셋트 입력(142)를 가지고 있고 또 접점(144)를 통해 홀드-오프 펄스 발생기의 입력(146)에 접속된 한 출력단(143)을 가지고 있다. 홀드-오프 펄스 발생기(147)는 일종의 단안정 멀티바이브레이터로서, 선(148)을 통해 유효펄스발생기(149)에 접속되어 있다. 이 유효 펄스 발생기(149)도 단안정 멀티바이브레이터이다.The flip-
멀티바이브레이터(149)의 출력(151)은 선(152)를 따라 정의진 NAND 게이트(154)의 입력(153)에 접속되어 있다. 또한 제5도에 도시된 바와같이, 접점(166)은 선(156)을 따라 NAND 게이트(154)의 다른 입력(157)에 접속되어 있다. 정신호가 동시에 NAND 게이트(154)의 입력(153, 157)에 인가되면, 부레벨 또는 저레벨의 출력이 출력단(158)에 나타난다.The
NAND 게이트(154)의 출력(158)은 선(159)를 따라 플립-플롭(162)의 셋트 입력(162)에 접속되어 있다. 플립-플롭(162)은 지연된신호에 의해 리셋트 된다. 이것은 밀티바이브레이터(112)의 출력(115)으로부터의 지연펄스의 후단부에 의해 플립-플롭의 입력(163)에 리셋트 신호를 인가하는 것에 기인한다.The output 158 of the NAND gate 154 is connected along the
플립-플롭(162)의 출력(164)은 선(166)을 따라 접점(167)을 통해 플립-플롭(169)의 "D"입력으로 표시된 입력(168)에 접속된다. "C"입력으로 표시된 플립-플롭(169)의 크럭입력(171)은 선(173)을 따라 멀티바이브레이터(149)의 출력(172)에서부터 인가된다.The
입력(170)에 인가된 펄스 반복 주파수신호()에 의해 크레어된 플립-플롭(169)은 출력(174)에서 한신호를 발생하고 이 신호는 선(176)을 따라 정 NAND 게이트(178)의 한입력(177)에 전송된다. 접점(137)은 선(179)를 따라 접점(181)을 거쳐 NAND게이트(178)의 제2입력(182)에 접속된다. NAND게이트(178)의 출력(183)은 선(184)를 따라 플립-플롭(187)의 입력(186)에 접속된다.Pulse repetition frequency signal applied to input 170 ( Flip-flop 169, which is generated by the < RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI > The
플립-플롭(187)은 펄스 반복주파수회로(30)로부터 나온 리셋트 입력(188)을 가지고 있고 이것은 멀티바이브레이터(112)에 의해 발생된 펄스의 후단부에 지연된다. 플립-플롭(187)의 출력(189)은 선(191)을 따라 정 NAND게이트(193)의 입력(192)에 접속된다. 또한, 접점(144)는 선(194)를 따라 NAND게이트(193)의 다른 입력(196)에 접속되어 있다. 이 NAND게이트는 제5도에 보인바와 갈이 부 또는 저출력 펄스를 발생한다.The flip-
플립-플롭(187)의 또 하나의 출력(197)은 선(198)을 따라 단안정 멀티바이브레이터(201)의 입력(199)에 접속되어 있다. 밀티바이브레이터(201)은 제2펄스반향의 특성을 검사하기 위한 홀드-오프 펄스 발생기로 작용한다. 그 출력(202)은 선(203)을 따라 접점(204)와 선(206)을 통해 제2반향 유효펄스 발생기(208)의 입력(207)에 접속되어 있다. 이 발생기(208)도 단안정 멀티바이브레이터이다.Another
이 멀티바이브레이터(208)의 출력(209)은 선(211)을 따라 정NAND게이트(213)의 한 입력(212)에 접속되어있고, 이 NAND게이트의 다른 입력(214)은 선(216)을 따라 접점(181)에 연결되어 있다. NAND게이트(213)은 출력(217)에서 부신호를 발생하여 선(218)을 따라 입력(21l)을 통해 플립-플롭(219)을 셋트하도륵 되어있다.The
플립-플롭(219)은 소위 링잉 플립-플롭으로서, 펄스반복주파수회로(30)에서부터 나온 리셋트 입력(222)를 가지고 있다. 또 이 플립-플롭(219)은 출력(223)에서 한 신호를 발생하여, 선(224)을 따라 정NAND게이트(227)의 입력(226)에 전달되도록 되어있다. 이 NAND게이트(227)은 선(229)을 따라 접점(167)에 접속된 입력(226)과 입력(228)에 정 또는 고 신호를 인가하자마자 부 또는 저신호를 발생하고, 신호가 선(231)을 따라 단안정 멀티바이브레이터(233)인 펄스 발생기의 입력(232)에 전달되어 이 멀티바이브를 작동시키는 것이다.Flip-flop 219 is a so-called ringing flip-flop and has a
접점(204)는 선(236)을 따라 검파기 회로(123)에 있는 진폭 비교기(238)의 입력(237)에 접속되어 있다. 이 비교기(238)의 출력(239)은 선(241)을 따라 플립-플롭(242)에 접속되어 있다. 이 플립-플롭(242)도 펄스 반복주파수회로(30)에서부터 나온 리셋트입력(240)을 가지고 있다. 이 플립-플롭(242)에서 부터 나온 출력(243)은 선(244)를 따라 멀티바이브레이터(233)의 입력(246)에 접속되어 있다. 이 멀티바이브레이터(233)의 또하나의 입력(247)은 선(248)을 따라 멀티바이브레이터(114)의 출력(249)에 접속되어 있다.The
멀티바이브레이터(233)는 윈도우 폭의 끝에 명령이 떨어지자마자 기억장치(도시되지 않음)에 카운트를 저장시키는 리드펄스를 발생시키도록 되어있다.The
장치(20)의 작동을 양호하게 하기 위해, 케이블(12)의 상면위로 약 3.8 내지 7.6cm의 물이 있다는 것을 알아야 한다. 또 크리스탈 변환기(21-21)의 각각의 하단 부분도 물에 적셔져 있어야만 한다. 현존하는 설비에서 이들 요건을 충족하는 것은 약간 어려운 일이다.In order to facilitate the operation of the
원통형의 장치를 변환기중 최상의 것 위에서 케이블(12)와 계합하게 설치하는 방법도 있다. 이때는 이용기에 진공을 가하여 그 내부로 물을 끌어 올려 그 내부의 크리스탈의 하단 부분이 물에 적셔지도록 한다.Another method is to install the cylindrical device in engagement with the cable 12 on the best of the transducers. At this time, vacuum is applied to the user to draw water into the inside so that the lower part of the crystal inside the water is wetted.
여기서 사용하는 용어중 "검사한다"거나 "측정한다"는 것은 어떤 측정 양을 기준치에 대해 비교하는 것으로 해석한다. 예를들면, 임계검파기(120, 122)는 반향 펄스가 최소한 임계진폭보다 큰 것인지를 체크한다. 한편, 비교기(238)는 제2반향펄스의 피크진폭이 일정치보다 더 큰가를 비교한다. 물론 장치(20)을 좀더 복잡하게 구성하여 실제 지속시간과 실제진폭이 나타나게 할 수도 있다.As used herein, the term "inspect" or "measure" is interpreted as comparing a measurement quantity to a reference value. For example,
검사 과정에서 허용되는 오차율에 따라서, 장치(20)는 좀 더 복잡하지 않게 구성할 수도 있다. 예를들면, 채널(22)은 기록된 어떤 제2펄스의 검사로서 제2반향 펄스의 피크진폭을 일정시간후 허용하여, 두필스의 임계치를 자동적으로 체크할 수 있다. 물론 이것은 요구된 임계치를 갖는 제1반향 펄스가 유효펄스라는 가정하에서이다. 선택적인 것으로, 장치(20)은 제2반향 펄스의 피크진폭이 일정치보다 더 큰 경우, 두 펄스의 임계치가 일정치보다 위에 있는지를 체크하고 또 제1반향 펄스의 지속시간이 일정치보다 더 짧은지를 체크하도록 구성할 수 있다.Depending on the error rate allowed during the inspection process, the
여기서 설명되는 한 실시예에서 제1, 제2반향 펄스가 유효하다면 이들 반향 펄스간의 타임 카운트를 기록한다. 제1펄스는 그 진폭이 일정 임계치보다 크고 그 지속시간이 일정치보다 짧으면 유효한 것이다. 또 제2펄스는 그 피크 진폭이 일정치를 초과하고 그 지속기간이 일정치보다 터 클때 유효한 것이다. 제1, 제 반향 펄스의 유효 연속은 윈도우 폭에 나타나야 한다.In one embodiment described herein, if the first and second echo pulses are valid, the time count between these echo pulses is recorded. The first pulse is valid if its amplitude is greater than a certain threshold and its duration is shorter than a certain value. The second pulse is effective when its peak amplitude exceeds a certain value and its duration is larger than a certain value. The effective sequence of the first and first echo pulses should appear in the window width.
본 발명은 실제 펄스 진폭치와 지속 시간을 나타나게 할수도 있고 또 검사중인 자켓의 특정 재료와 관련된 것들과 비교하기 위한 반향 펄스의 주파수 내용도 나타나게 할 수도 있다.The present invention may reveal the actual pulse amplitude value and duration, and may also reveal the frequency content of the echo pulse for comparison with those associated with the particular material of the jacket under test.
본 장치는 케이블(12)의 전진하는 동안 케이블 자켓 두께를 동적으로 측정하기 위한 것이기 때문에 복잡한 구조를 피할 수 없다. 따라서 관벽 두께의 측정에서와 다르게, 측정 과정은 케이블의 측향 운동과 자켓(13)의 변형을 고려해야만 한다. 종래의 장치에서는 케이블의 사이즈나 다른 패래미터가 변하면 수동으로 조작해야만 했다. 그러나 본 발명의 장치에서는 이들 변화에 대해 자동적으로 조정된다.Since the device is for measuring the cable jacket thickness dynamically during advancing of the cable 12, a complicated structure is inevitable. Thus, unlike in the measurement of pipe wall thickness, the measurement process must take into account the lateral movement of the cable and the deformation of the
논리회로는 종래의 진공관에서 경험한 것보다 케이블 자켓에서의 비교적 더 많은 불완전 상태를 고려하여 고유정보를 가져야만 한다.The logic circuit must have unique information in view of the relatively more incomplete state in the cable jacket than has been experienced in conventional vacuum tubes.
여기서 사용된 논리소자, 즉 NAND게이트와 NOR게이트 그리고 쌍안정소자, 즉 플립플롭과, 단안정소자 즉, 일단락 멀티바이브레이터등은, 고레벨 또는 정레벨 전압이"1"을 나타내고 저레벨 또는 제로레벨 전압이 "0"을 나타내는 정 논리 회로의 입장에서 그 작동을 설명한다. 또한 일반적으로 전체적인 신호 발생 방법에 있어, 여러 소자의 입력 및 출력은 고레벨 또는 저레벨의 입장에서 설명된다.The logic elements used here, that is, the NAND gate, the NOR gate, and the bistable element, i.e., flip-flop, the monostable element, i.e., the single-ended multivibrator, have a high level or a constant level voltage of "1" and a low level or zero level voltage. The operation of the positive logic circuit showing "0" is explained. In general, in the overall signal generation method, inputs and outputs of various devices are described in terms of high level or low level.
정 NAND케이트에서는 그 전체입력단에 고레벨의 입력이 주어질 때만이 저레벨의 출력이 발생된다. 그리고 그 밖의 다른 어떤 입력 조합에 대해서도 출력은 항상 고레벨이다.In a positive NAND gate, a low level output is generated only when a high level input is applied to the entire input terminal. And for any other input combination, the output is always high.
부 NOR게이트에서는 어떤 입력단이 든 하나라도 저레벨의 신호가 가해지면 항상 고레벨의 출력이 발생된다. 그리고 저레벨의 입력이 전혀 없을 경우에만 저레벨의 출력이 발생되는 것이다.In the negative NOR gate, if a low level signal is applied to any of the input terminals, a high level output is always generated. The low level output is generated only when there is no low level input.
플립-플롭이라는 것은 두개의 안정 상태를 갖는 바이어스 테이블 멀티바이브레이터를 의미한다. 이 플립-플롭은 그 입력단에 하나의 입력을 인가하여 한 상태에서 다른 상태로 스위치 되기 위한 복수의 입력을 포함할 수 있다. 또, 전형적으로 플립-플롭은 두개의 출력단이 있으나, 그중의 하나만을 사용한다. 이플립-플롭이 제1의 리셋트 또는 크레어 상태에 있을 때 고레벨 또는 "1" 출력은 저출력 전압 레벨을 발생하고 "0" 출력은 고출력 전압 레벨을 발생한다. 출력전압 리벨은 이 플립-플롭이 제2의 상태에 셋트될때 역으로 된다.Flip-flop means a bias table multivibrator with two steady states. The flip-flop may include a plurality of inputs for applying one input to its input stage and switching from one state to another. Typically, flip-flops have two output stages, but only one of them is used. The high level or "1" output produces a low output voltage level and the "0" output produces a high output voltage level when the flip-flop is in the first reset or crease state. The output voltage level is reversed when this flip-flop is set to the second state.
일단락 멀티 바이브레이터란, 이 입력이 "1"을 인가하자마자 "0"에서 "1"로 가는 입력에 선택된 지속시간을 갖는 "1"레벨의 단일 출력 펄스가 나타나는 일종의 모노 스테이블 멀티 바이브레이터이다. 지연 일단락은 일정 지속 시간을 갖는 "1"의 출력 펄스에 의해 "1"이 그 입력단에 인가된 후 일정 기간의 지연이 생기는 멀티바이브레이터를 가리키는 것이다.A single-ended multivibrator is a type of monostable multivibrator in which a single output pulse of level "1" appears with a selected duration on an input going from "0" to "1" as soon as this input is applied to "1". The delay loop refers to a multivibrator in which a delay of a certain period occurs after "1" is applied to the input terminal by an output pulse of "1" having a constant duration.
인버터란 입력에 "1"이 인가될 때 "0"의 출력을 발생하고 역으로 "0"가 입력에 인가될 때는 "1"의 출력을 발생하는 회로를 의미한다.The inverter refers to a circuit that generates an output of "0" when "1" is applied to the input and conversely generates an output of "1" when "0" is applied to the input.
종래의 플립-플롭의 리셋트 또는 크레어 입력단에 신호를 인가하면 이 플립-플롭이 리셋트 된다는 것에 주의해야 한다. 플립-플롭을 리셋트하면 먼저 고레벨을 나타내게 된 그 출력단자에는 저레벨이 나타나게 된다. 이와갈이 리셋팅에 의해 저레벨의 입력은 고레벨로 바뀌게 된다.It should be noted that applying this signal to the reset or crere input of a conventional flip-flop will reset this flip-flop. Resetting the flip-flop causes a low level to appear at its output terminal, which first shows a high level. This reset causes the low level input to change to a high level.
본 발명 원리와 일치하는 초음파 측정장치(20)의 작동 방법을 제4, 5도를 참조 설명한다. 펄스 반복 주파수 회로(30)는 선(41)을 따라 접점(43)에 펄스를 인가하고 그 다음 선(44)를 따라 펄싱장치(48)에 인가한다. 그 다음 광학 아이소레이터(48)는 트리거링 펄스를 트리거링 회로(51)에 인가한다.The operation method of the
트리거링 회로(51)에서 제어전극(53)에 정전압이 인가되어 제1SCR(54)를 동작시키고, 이 제1SCR(54)는 음극 전위에 과도한 양극을 인가하여 제2SCR(63)을 동작시킨다. 이와 마찬가지로 SCR(71, 78)이 모두 동작된다.In the triggering
4개의 SCR(54, 63, 71, 78)은 저항(84, 86-88)에 의해 균등히 나누어진 인가전위를 지탱할 수 있다. 그러나 제1SCR(54)이 도전성으로 주어질 때, 나머지 세 SCR은 인가전위를 지탱하지 못하고 추후설명하는 바와같이 파손된다.The four
이와같이 직렬 접속된 4개의 SCR(54, 63, 71, 78)을 연속 동작시키므르서 캐패시터(92)가 방전하여 관련변환기(21)에 한 전압펄스가 인가된다. 변환기(21)에 인가된 펄스는 부의 펄스로서 크기가 200-250V이고 지속 시간이 약 60ns이다. 이 펄스는 다이오드(96)를 통해 선(98)을 따라 접지에 인가된다. 변환기(21)에 이 펄스를 인가하므로서 변환기(21)에서 자켓된 케이불(21)의 단면과 연동하는 압력파가 발생된다.In this way, the four
SCR(54, 63, 71, 78)이 동작된 직후, 접점(91)의 전위는 낮아 실질적으르 0이며, 반면 접점(93)의 전위는약 200 내지 250V이다. 이 전압에 의해 캐패시터(92)가 방전을 한다. 캐패시터(92)는 즉시 방전하지 않도록 선택된다. 이 캐패시터(92)는 일정 시간후에 다이오드(107)로부터 접점(98)과 다이오드(96)통해 방전한다. 또 이 캐패시터는 이 캐패시터의 전위가 0인 동안 SCR을 통해 방전한다.Immediately after the
그 다음 전원(109)으로부터 전류가 흘러 캐패시터(92)를 원래의 상태로 재충전한다. SCR에서의 전류는 SCR(78)로부터 SCR(54)로 향하는 방향으로 인가된다. 또 이 전류는 수 암페어의 피크 전류에서 SCR이 차단 상태로 되는 전류 레벨 이하로 떨어진다. 이것은 트리거 펄스가 통과한 후부터 그 다음 트리거 펄스가 발생되기 전까지의 동안에 일어난다는 것에 주목해야 한다.Current then flows from
제5도의 리시버 논리회로(29)는 펄서 리시버(27)에 의해 수신된 반향 펄스가 일정한 진폭 범위 이내에 있을 경우 하나의 정 펄스를 발생하도록 되어있다. 리시버 논리회로(29)에는 단향 펄스에 대해 외측 대역과 내측 대역을 결정하기 위한 논리회로가 설치되어 있다. 펄서 리시버(27)에 의해 수신된 반향 펄스의 진폭이 일정치보다 큰 경우, 이 회로는 부 또는 외측대역 펄스를 기록할 것이다.The
펄서리시버(27)에 의해 수신된 한 유효 반향 펄스 셋트는 제6도와 같이 제1단향 펄스 I에 대해 시간 2t만큼 격리되어 있으며, 반향이 개시된 후 약 40 내지 120㎲ 동안 생긴다. 제1반향 펄스는 관련 신호 변환기 크리스탈(21)에서 방사된 펄스가 자켓(13)의 외향 표면에 닿을 때 발생된다. 제2방향펄스 II는 변환기 크리스탈에서 방사된 펄스의 비 반사분이 자켓(13)의 내향 표면에 닿을 때 발생된다.One set of effective echo pulses received by the
반향펄스 I의 진폭은 가열된 포리에티렌 자켓과 냉각 트로프(14)내의 물 사이의 음향 임피던스 부정합의 함수이다. 반향 펄스 II의 진폭은 가열된 포리에티렌 자켓과 심선(11)간의 음향 임피던스 부정합의 함수이다. 또 제1반향펄스는 제2반향펄스보다 진폭과 지속 기간이 더 작다.The amplitude of echo pulse I is a function of the acoustic impedance mismatch between the heated polystyrene jacket and the water in cooling
"윈도우-폭"(제6(b)도 참조, 약 90 내지 120㎲) 동안에는 리시버 논리회로(29)에서 제1반향펄스를 수신하자마자 홀드-오프 펄스(제6(d)도 참조)를 발생한다. 유효 펄스(제6(e)도 참조)는 제1홀드-오프 펄스가 끝난 직후 시작된다. 이 제1유효펄스는 제1반향 펄스의 진폭이 감쇠한 후에 발생되는 것이 바람직하다. 리시버 논리회로(29)에서 정 출력(158)을 지시한다면, 이때 유효 제1펄스가 발생된다. 고로, 제2반향펄스의 초기에, 제2 홀드-오프 펄스가 발생되고, 제2유효 펄스는 제2 홀드-오프 펄스의 종료시 시작한다. 제2유효 펄스는 제1유효 펄스와는 달리 제2반향펄스의 감쇠기간동안 반드시 발생된다. 결과적으로, 제2유효펄스와 관련된 회로 부분은 제2반향 펄스가 임계대역의 일정 제한 밖에 있다는 것을 지시하는 부출력(217)을 나타낸다.During the " window-width " (see also FIG. 6 (b), about 90-120 Hz), a hold-off pulse (see also FIG. 6 (d)) is generated as soon as the
리시버 논리회로(29)가 제1반향 신호로부터 부출력을 수신한 경우, 리시버 논리회로는 제2반향을 찾지 않으며 따라서 제1주기동안 리드 펄스를 발생하지 않는다.'When the
또한 유효펄스는 냉각 트로프(16)의 물 매체에서의 기포등에 기인하는 잡음 신호의 부정한 픽업을 피한다. 만일 잡음 신호가 제1반향 펄스보다 앞서는 경우, 이 회로는 이 잡음 신호를 제1반향 펄스신호로 픽업하고, 그 다음 정말의 제1반향 신호를 제2반향신호로 유효하게 하려고 한다. 이러한 경우, 기대된 정부 연속신호를 수신하지 못한 리시버 논리회로(29)는 리드펄스를 발생하지 못한다.The effective pulse also avoids fraudulent pickup of noise signals due to bubbles and the like in the water medium of the cooling trough 16. If the noise signal precedes the first echo pulse, this circuit picks up this noise signal as the first echo pulse signal and then attempts to validate the true first echo signal as the second echo signal. In this case, the
또, 펄스 반복주파수회로(30)는 채널(22-22)의 동작 및 상호작용을 제어한다. 이를 위해, 펄스 반복주파수회로(30)는 채널(22-22)의 각각에 대해, 주기가 약 1ms인 4개의 펄스 반복속도신호를 하나씩 발생한다. 이 4개의 펄스는 약 250㎲(제6(j)도 참조)까지 스태거되어, 이에 의해 4개의 채널의 동작순서의 스태거링이 일어난다. 이와같이, 상부 채널(22)에서 시작하여 그 다음은 하부로, 또 좌측과 우측 채널로 진행하여, 상부채널에서의 모든 유효한 작동은 하부 채널과 관련된 전이 펄스가 발생하기 전에 제1의 250㎲이내에 일어난다.The pulse repetition frequency circuit 30 also controls the operation and interaction of the channels 22-22. To this end, the pulse repetition frequency circuit 30 generates four pulse repetition rate signals, one for each of the channels 22-22, having a period of about 1 ms. These four pulses are staggered up to about 250 Hz (see also the sixth (j)), whereby staggering of the operation sequence of the four channels occurs. As such, starting in the
PRF회로(30)는 각 싸이쿨 동안 회로(29)를 조절한다.회로에서 나온 부펄스로서 정의된펄스가 플립-플롭(141, 169, 219, 242)각각의 고레벨 또는 "1"의 입력(142. 170, 222, 240)에인가되어, 이들 출력을 저레벨 또는 "0"레벨로 리셋트 한다.펄스의 인가는 검사주기의 시작으로 간주된다. 또한회로(30)는 윈도우-폭(제6(b)도 참조)인 일정시간 동안만 관련 변환기(21)의 반향 펄스를 받아들이도록 회로(29)를 제어한다. PRF회로(30)에서 나온 펄스는 멀티바이브레이터(112)의 입력(111)에 인가된다.The PRF circuit 30 regulates the
멀티바이브레이터(112)에 의해 일정 기간 동안 윈도우 지연(제6(b)도 참조)이 일어나며, 이 윈도우 지연은 플립-플롭(162)의 리셋트 입력(165)에 인가되어 그 "0"출력(164)이 고레벨을 나타내도록 한다. 또한, 이 지연펄스는 플립-플롭(187)의 리셋트 입력(188)에 인가되어 고레벨 출력(197)이 저레벨을 나타내고 저레벨출력(189)이 고레벨을 나타내도륵 한다.The
선(113)에 인가된 지연이 펄스의 후단부에 의해 멀티바이브레이터(114)에서 윈도우-폭 펄스(제6도 참조)를 발생하게 된다. 윈도우 펄스에서의 소우 "윈도우-폭"이란 채널(22)에서 변환기(21-21)에 의해 케이블(12)로 방사된 펄스로부터 유효펄스 반향을 수신하는 시간을 의미하며 이러므로서 산란펄스를 피하게 된다. 윈도우펄스의 끝은 검사싸이클의 끝으로 간주된다. 이때 리시버 논리회로(29)는 반향 펄스의 수신에 따른 측정 과정을 더욱 제어하기 위한 펄스의 발생 여부를 결정한다.The delay applied to line 113 causes the window-width pulse (see FIG. 6) in the multivibrator 114 by the trailing end of the pulse. Sow in Window Pulses "Window-Width" means the time it takes to receive an effective pulse echo from a pulse radiated onto the cable 12 by the transducers 21-21 in
윈도우 펄스는 출력(116)에서 송신되고 접점(118)에 인가되어 검파기(120, 122)를 작동 가능하게 한다. 검파기회로(123)는 증폭기(106)에 의해 입력단자(124)에 인가된 정 또는 부반향 펄스를 검파하기 위한 설비를 갖추고 있다. 여기서 주목할 것은 윈도우 신호가 접점(118)에 나타날 때만이 한쌍의 임계진폭 검파기(120, 122)가 동작한다는 것이다.The window pulse is transmitted at
임계 진폭검파기(120)는 임계검파회로(123)의 입력단(124)에 유효 정반향 펄스를 인가하는 것에 응답하여 NOR 게이트(131)의 입력 (129)에 부신호를 인가하도록 되어있다. 한편, 임계 진폭검파기 (122)도 유효부반향 펄스에 응답하여 NOR게이트(131)의 입력(133)에 부신호를 인가하도록 되어있다.The
임계검파회로(123)는 제l반향 펄스가 최소한 소정임계진폭 이상일때만 NOR게이트(131)에 신호를 인가하도록 되어있다. 소정의 최소 진폭을 가진 반향 펄스를 외측대역이라고 부르며, 진폭검파기(120 또는122)중의 하나로 하여금 부신호를 발생하게 한다. 만일 이 진폭이 소정의 임계진폭치보다 작은 경우에는, 이 진폭을 내측대역이라 부르며, 부신호를 나타나지 않는다.The
포리에티렌자켓(13)이 냉각될 때, 이 자켓에서 나온 반향 펄스의 진폭은 증가한다. 본 발명의 장치는 가능한한 압출기에 가까운 곳에서 자켓의 두께와 편심률을 측정하기 위해 설계된 것이다. 따라서, 여기서의 측정은 가열된 상태의 포리에티렌 재료에 대한 것이다. 검파기(120, 122)는 포리에티렌 자켓(13)의 외향 표면에서 기대된 것과 일치하는 소정의 최소진폭을 가진 펄스만을 검파하도록 선택 조정된다.When the
그 다음, 리시버논리회로(29)는 제1반향 펄스를 검사하여 이 제1반향 펄스의 지속 기간이 일정치 보다 더 크지 않은지를 검사한다. 실험에 의하면, 포리에티렌 자켓의 외향 표면과 물의 계면에서 기대되는 제1펄스는 지속 기간이 매우 짧아, 예를들면 1/2㎲ 정도였다. 이에 비해, 포리에티렌 자켓의 내향표면과 심선 또는 시일드 층간의 계면으로부터 나온 제2반향 펄스는 그 지속기간이 1-2㎲였다. 이것은 고주파 에너지를 제거하려는 포리에티렌 특성과 제2계면에서의 보다 큰 반사 때문에 기인한다. 어떤 유효 신호이건 간에 모두 지속시간 및 진폭의 크기면에서 성립된 기준을 충족할 수 있어야 한다.The
제1반향 펄스의 진폭이 일정치보다 큰 경우, 임계검파기(120 또는 122)는 NOR게이트(131)의 각 입력단자(129 또는 133)에 신호를 인가한다. 그 다음 이에 의해 게이트(131)는 정 또는 고전압 레벨신호를 접점(136, 137)를 거쳐 인버터(138)에 인가된다. 그 다음 이 인버터(138)에서 선(139)를 거쳐 플립-플롭(141)에 부신호가 인가된다. 이에 의해 플립-플롭(141)의 출력(143)이 고레벨전압에 셋트되어 접점(144)에 고레벨신호가 나타난다.When the amplitude of the first echo pulse is greater than a predetermined value, the
플립-플롭(141)은 그 다음 측정 싸이클초에신호를 인가하므로서만이 크레어된다.Flip-
접점(144)에서의 고전압 레벨 신호는 NAND게이트(193)의 입력단(196)에 입력으로 인가된다. 제5도에 보인 바와같이, 플립-플롭(187)의 입력(188)에 인가된 지연펄스는 출력(189)를 고레벨에 리셋트하고, 이에 의해 NAND게이트(193)의 입력(192)에 정 신호가 나타난다. 이에 의해 NAND게이트(193)에서 측정 싸이클의 시각을 의미하는 부출력펄스를 발생하고 카운터(32)에서 카운팅을 시각한다.The high voltage level signal at the contact 144 is applied as an input to the
입력(188)에 지연펄스를 인가하는 이유는 설명할 가치가 있다. 만약 플립-플롭(141)의 출력(143)이 고레벨이며, 플립-플롭(187)의 입력(188)과 플립-플롭(141)의 입력(142)에펄스가 인가되면, 플립-플롭(187)은 플립-플롭(141) 보다 더 빨리 응답할 것이다. 이때 NAND게이트(193)의 두 입력(196, 192)에는 정신호가 나타난다. 이에의해 NAND게이트(193)에는 지속시간이 짧은 출력의 부펄스가 나타날 것이다. 그러나 플립-플롭(141)이 리셋트될때는, 출력(143)은 출력(196)에 저레벨을 나타내는 저레벨이며, 이에 의해 NAND게이트(193)의 펄스 출력이 중단되고 발진기 펄스 카운트가 중단된다.Delay on input 188 The reason for applying the pulse is worth explaining. If the
이를 피하기 위해서, 지연펄스를 플립-플롭(187)의 입력(188)에 인가한다. 이에 의해 출력(189)의 리셋트부가 고레벨로 지연되어, 플립-플롭(141)의 출력(143)이 최소한 부분적으로 유효한 임계 펄스I에 의해 리셋트될 때까지 NAND게이트(193)의 입력(192)에 고레벨이 인가된다.To avoid this, delay A pulse is applied to the input 188 of the flip-
접점(114)에 고레벨이 나타난다는 것은 최소한 부분적으로 유효한 제1반향 신호를 가리킨바. 이러한 가정을 증명하기 위해, 그 지속기간이 약 50ns이고 시간 간격 또는 갭이 신호가 없을때에도 발생하는지를 판단하는 일종의 체크를 시작한다. 이를 위해, 접점(144)에서의 고레벨에 의해 제1홀드-오프 펄스 멀티바이브레이터(147)의 입력(146)에 고레벨신호가 인가된다. 접점(144)에서의 신호는 그 진폭이 임계검파기(120 또는 122)중의 하나에 의해 결정된 관계를 유지하고 있는 한, 유효반향 펄스의 존재를 가리킨다.The high level appearing at contact 114 indicates a first echo signal that is at least partially valid. To prove this assumption, a kind of check is started to determine if the duration is about 50ns and a time interval or gap occurs even when there is no signal. To this end, the high level signal is applied to the input 146 of the first hold-off
접점(144)에 하나의 신호를 인가하므르서 홀드-오프 멀티바이브레이터(147)에서 지연 또는 홀드오프펄스(제6(d)도 참조)가 발생되어 제1펄스가 유효 지속 기간을 가진 것인지(예를들면, 유효 제1반향 펄스로서 자격이 있는 1/2㎲)를 판별한다. 이 홀드오프 펄스 멀티바이브레이터(147)은 지속시간이 1/2㎲인 홀드 오프 펄스를 발생시키기 위한 것이다. 1/2㎲ 후, 홀드 오프 펄스의 후단부에 의해 유효 펄스 멀티바이브레이터(149)에서 약 500ns의 펄스(제6(e)도 참조)가 발생된다.Applying a signal to the contact 144 causes a delay or holdoff pulse (see also sixth (d)) in the hold-
이동안, 이 펄스에 의해 NAND게이트(154)의 입력(153)에 고레벨이 나타나 이 NAND게이트를 동작가능하게 한다. 만일 반향 펄스의 지속 기간이 홀드 오프 펄스보다 더 길다면, 접점(136)에서 선(156)을 거쳐 NAND게이트(154)의 입력(157)에 고레벨이 인가된다. 이에 의해 NAND게이트의 두 입력에 정신호가 가해지고 출력(158)에는 저레벨의 신호가 나타난다.During this time, a high level appears at the
만일 과도한 지속기간 때문에 유효 반향 펄스 I이 수신되지 않았다는 것을 지시하는 반향 펄스가 아직 나타날 경우에는, 이 신호가 기억되지 않는한 신호를 측정하는 것은 중단된다.If an echo pulse still appears indicating that no valid echo pulse I has been received because of excessive duration, measuring the signal is stopped unless this signal is stored.
플립-플롭(162)의 출력(164)은 입력(163)에 인가된 바와같은 지연된펄스에 의해 고레벨로 리셋트 또는 크레어된다. 만일 NAND게이트가 작동하여 반향 펄스의 지속 기간이 500ns 이상인 저레벨이 출력(158)에 나타난다면, 플립-플롭(162)는 셋트되어 그 출력(164)에 저레벨이 나타난다. 출력(164)에서의 저레벨은 접점(167)에도 나타나고 플립-플롭(169)의 소위 "D"입력(168)에도 나타난다.The
크록 입력 또는 "C"입력(171)이 멀티바이브레이터(149)에 의해 발생된 유효펄스의 정후단부에서 발생할때 만일 플립-플롭(169)의 "d"입력이 저레벨이라면, 출력(174)에는 저레벨이 나타난다. 이것은 갭이 없다는 것이며, 즉 제1반향 펄스가 무효것의 이라는 것과 일치한다. 만일 출력(174)이 저레벨을 나타낸다면, NAND게이트(178)는 동작하지 않고 출력(174)은 저레벨로 남아있는다. 그 다음 PRF펄스에 의해 플립-플롭(169)이 리셋트 되려고 한다. 그러나, 출력(174)가 이미 저레벨이기 때문에, 출력은 저레벨로 남아 있는다.When the clock input or " C " input 171 occurs at the leading end of the effective pulse generated by the
한편, 만일 반향 펄스가 홀드 오프 펄스(유효 제1반향 펄스를 나타내는)후에 사라진다면, NAND게이트(154)의 입력(157)에는 고레벨이 나타나지 않는다. NAND게이트(154)는 작동되지 않고 또 플립-플롭(162)을 셋트하지 않으며, 출력(164)에서의 고레벨이 플립-플롭(169)의 "D"입력에 나타난다. "D"입력은 입력(171)에 크록 "C"가 나타날때 고레벨이기 때문에, 출력(174)은 고레벨이며, 게이트(178)의 입력(177)에서 고레벨이 나타나게되어 이 게이트가 작동된다. 펄스가 플립-플롭(169)을 리셋트 하고 출력에 저레벨이 나타나게 할 때 다음 작동싸이클 까지 출력(174)은 고레벨이 남아 있는다.On the other hand, if the echo pulse disappears after the hold off pulse (representing a valid first echo pulse), no high level appears at the input 157 of the NAND gate 154. NAND gate 154 is not activated and does not set flip-flop 162, and a high level at
게이트(178)의 출력(177)에 고레벨이 나타단다면, 제1반향펄스는 시간과 지속기간에 대해 유효한 것이다. 이것이 회로(29)로 하여금 제2반향 펄스를 찾게한다.If a high level appears at the
접점(167)에서 나타나는 고레벨은 NAND게이트(227)의 입력(228)에 고레벨이 나타나게하여 이 게이트를 동작시킨다. NAND게이트(227)의 작동은 수신된 제2펄스가 유효한 경우, NAND게이트에서 리드 펄스를 발생하여 카운터(32)에 카운트가 저장되도록 이 게이트를 작동시킨다.The high level appearing at
제2반향 펄스가 회로(29)의 입력(124)에 의해 수신될때, 임계검파기(120 또는 122)중의 하나는 전술한 바와같이 작동하여 NAND게이트로 하여금 그 출력(134)에서 고레벨 신호를 발생하도록 한다. 이에 의해선(139)를 거쳐 접점(181)을 통해 이미 동작된 NAND게이트(178)의 입력(182)에 고레벨 신호가 인가되어 이 NAND게이트를 작동시킨다.When the second echo pulse is received by the
NAND게이트(178)의 동작(제2반향 펄스의 수신에 부분적으로 기인하는 출력(183)에서의 저레벨이 플립-플롭(187)의 입력(186)에 나타나도록 하여 이 플립-플롭을 셋트한다. 이것이 리시버 논리회로(29)로 하여금 제2반향 펄스를 볼 수 있도록 하는 조건이다. 또, 이것은 카운팅 싸이클의 끝을 의미한다(제6도 참조). 플립-플롭(187)의 셋팅에 의해 출력(189)에서의 저레벨 신호 즉 부신호가 NAND게이트(193)의 입력(192)에 나타나게 되어, NAND게이트를 부작동 상태로 하고 출력에서 저신호의 생산이 중단된다. 이에 의해 카운터(32)(제6(h)도 참고)에 의한 발진기 출력의 카운트가 중단된다.This flip-flop is set so that the low level at the
나머지 싸이클에서는 카운트가 버퍼(도시되지 않음)로 전이되는 제2반향 신호의 유효성을 판단한다. 유효 판정 과정은 제1반향 펄스에 대해 사용했던 것과 유사하게 제2반향 펄스에 대해서도 사용된다. 제2반향 펄스의 지속 기간이 1/2-2㎲라는 것을 기억할 것이다. 제2펄스를 검사하다 리시버 논리회로(29)의 이부분은 1㎲지연을 부가하도록 구성되어 있다. 일단 펄스를 검사하면, 또 아직 임계 진폭이 있으면, 이 펄스는 기억된다.In the remaining cycles, the validity of the second echo signal, in which the count is transferred to a buffer (not shown), is determined. The validity determination procedure is used for the second echo pulse similarly to the one used for the first echo pulse. Note that the duration of the second echo pulse is 1 / 2-2 ms. Examining the Second Pulse This portion of the
플립-플롭(187)의 셋팅은 출력(197)에서의 저레벨 신호를 고레벨로 하고 선(198)을 따라 인가한다. 플립-플롭(187)에서 나온 펄스상승 단부는 배제2홀드 오프 펄스 발생기(201)로 하여금 대략 1.0㎲의 지속기간을 갖는 하나의 펄스를 발생시키게 한다.The setting of flip-
멀티바이브레이터(201)에서 홀드오프지연 펄스를 발생할 때, 한 신호가 접점(204)로 부터 선(236)을 통해 임계 검파기(238)의 입력(237)에 보내져 이 검파기를 작동시킨다. 제2펄스의 정진폭은 임계 검파기(238)에 의해 체크되어 제2반향 펄스의 진폭이 최초 임게치보다 매우 더 큰 소정치를 초과하는지를 검사한다. 제5도에 보인 바와 같이, 임게 검파기(238)은 단지 정신호만 체크한다. 그러나, 본 발명에 의해 부신호를 검사하기 위한 다른 또 하나의 임계 검파기를 회로(123)에 포함시킬 수 있다.When a holdoff delay pulse is generated in the
최대 임계치 진폭이 초과될 경우, 검파기(238)은 선(241)을 따라 플립-플롭(242)의 입력에 저레벨 신호를 인가하여 이 플립-플롭을 셋트하고 출력(243)에 고레벨 신호가 나타나게 한다. 출력(243)에서의 고레벨은 선(244)를 따라 멀티바이브레이터(233)의 입력(246)에 인가되어 이 멀티바이브레이터를 작동시킨다.If the maximum threshold amplitude is exceeded,
멀티바이브레이터(201)에 의해 발생된 펄스의 후단부가 멀티바이브레이터(208)에 나타나서, 이 제2펄스유효 멀티바이브레이터(208)에서는 약 500ns의 유효펄스(제6(g)도 참조)가 발생된다. 이 제2유효 펄스 멀티바이브레이터(208)의 출력(209)에서 선(211)을 따라 NAND게이트(213)의 입력(212)에 고레벨의 신호를 인가한다.The rear end of the pulse generated by the
또, 제5도에 보인 바와 같이, 유효 펄스의 지속 기간동안 정 또는 부 임계치가 초과된 경우는, 접점(137)로부터 선(139)를 따라 접점(181)에 한 신호가 인가되고 그 다음선(216)을 따라 NAND게이트(213)의 입력(214)에 고레벨 신호로서 인가된다. 제2반향 펄스의 임계치 검사는 사실상의 결점이 있는지를 검사하기 위해 필요한 것이다.In addition, as shown in FIG. 5, when the positive or negative threshold is exceeded during the duration of the effective pulse, a signal is applied from the
고레벨 신호는 제2반향 펄스의 존재를 지시하는 임계검파기(120 또는 122)중의 하나로부터 입력(214)에 인가되고 또 멀티바이브레이터(208)로부터 입력(212)로 인가되면, 출력(217)에 저레벨 신호가 나타나 플립-플롭(219)를 셋트한다. 플립-플롭(219)의 셋팅에 의해 고레벨 신호가 선(224)를 거쳐 이미 작동 가능한 NAND게이트(227)의 입력(226)에 나타난다.The high level signal is applied to the
NAND게이트(227)의 작동하고 그 다음 리드펄스를 발생하고 선(231)을 거쳐 이미 진폭 유효에 의해 동작 가능한 일단락 멀티바이브레이터(233)에 저레벨 신호가 인가된다.The low-level signal is applied to the one-
NAND게이트(227)에 의해 멀티바이브레이터(233)에 인가된 저레벨 펄스의 발생은 제1펄스의 지속 기간이 제2반향 펄스에 갭이나타나는 기간인 1㎲보다 더 짧다는 것을 나타내고 또 제2반향 펄스의 지속 기간이 1/2-2㎲라는 것을 나타낸다.The generation of the low level pulse applied to the
윈도우 펄스가 중단되자마자, 리드 펄스를 발생할 것인지에 관한 결정이 이루어진다. 이 윈도우 펄스의 중단은 선(248)을 거쳐 멀티바이브레이터(233)의 입력(247)에, 일단락 단안정 멀티바이브레이터에 의해 인가된 한 신호에 의해 지시된다. 멀티 바이브레이터(242)로 부터의 입력(246)에 의해 이미 동작 가능한 멀티바이브레이터(233)은 NAND게이트(227)로부터 이에 인가된 입력을 가지고 있다. 이 멀티 바이브레이터(233)은 작동되어 카운터(32)를 지시하여 입력(247)에서 윈도우 펄스의 후단부를 수신하는 즉시 NAND게이트(193)으로 부터의 펄스폭을 기록하게 한다.As soon as the window pulse is interrupted, a decision is made whether to generate a read pulse. The interruption of the window pulse is instructed by a signal applied by the one-ended monostable multivibrator to the
발진기(34)에서는 펄스를 발생시킨다. 이들 펄스는 카운터(32)에 의해 카운트되며, 이 카운트는 제1홀드-오프 펄스의 초기점에서 시작하고 제2반향 펄스의 초기점에서 끝나는데 이들간의 차이는 반향 펄스간의 시간 간격의 측정이다. 이 카운터(32)에는 세개의 십진 카운터, 즉 각 십진 카운터에 연관된 4비트 기억장치를 갖는 100, 10 및 1카운터를 포함한다. 적당한 펄스가 정-부 순서로 반향 펄스 I과 II에 대해 발생된다면, 윈도우-펄스의 "윈도우-폭"의 끝에 하나의 리드 펄스가 발생된다. 이에 의해 카운터(32)의 리지스터내에 저장된 카운트는 카운터의 카운팅 부분에서 카운터의 메모리 부분으로 전이된다. 그다음 이 메모리로부터의 카운트는 디지탈-아날로그 변환기(36)에 인가되어 이 디지탈-아날로그 변환기에서 자켓두께를 지시하는 계속적인 전압 출력이 제공된다.The
여기서 주목할 것은, 버퍼에 이미 저장된 카운트는 그 다음 순서의 유효 리드 펄스가 발생되어 관련 카운트를 이 버퍼로 전이시킬 때까지 바뀌지 않는다는 것이다. 회로(25)는 다음 유효 카운트가 수신될 때까지 앞서는 카운트를 버퍼내에 보지하고, 무효 카운트가 수신될 경우에는 이 카운트를 폐기한다.Note that the count already stored in the buffer does not change until the next valid read pulse is generated to transition the associated count to this buffer. The
또, 디지탈-아날로그 변환기는 연속 리드 펄스간에 약 800㎲동안 구동되는 발광체를 포함하고 있다. 이들 발광체중 4개는 장치(20)과 연관된다. 만일 받아들일 수 있는 측정이 행해진 경우, 이발광체들은 그시간의 약 80 내지 90% 동안 온상태로 있게될 것이다. 한편, 이 신호를 잃은 경우에는 크리스탈(21)의 위치이탈이나 채널의 결점을 지시하는 발광이 전혀 없게 된다.The digital-to-analog converter also includes a luminous body that is driven for about 800 ms between successive read pulses. Four of these emitters are associated with the
각 채널(22-22)에 대한 발광체는 본 장치의 작동에 이상이 생긴 경우, 동작자에제 경고하는 경고 등으로 사용된다. 이 발광체는 리드펄스 스트림이 계속 발생되면 계속 온상태에 있다. 그러한 조건하에서 80%의 기본 싸이클 신호가 이 발광체를 구동한다. 케이블이 크리스탈쪽으로 발진할 때에는, 크리스탈이 케이블을 보지 못하는 경우에 여기가 나타나지 않는 것처럼 발광체가 깜박 거리는 경향이 있다.The light emitter for each channel 22-22 is used as a warning to warn the operator when an abnormality occurs in the operation of the apparatus. This light emitter remains on when the lead pulse stream continues to generate. Under such conditions, an 80% basic cycle signal drives this illuminant. When the cable oscillates towards the crystal, the light emitter tends to flicker as if excitation does not appear when the crystal does not see the cable.
장치(20)은 검사중인 자켓(13)의 두께를 기록하는 특징을 가지고 있다. 일반적으로, 최소한 두께가 20mils일 자켓(13-13)은 전혀 문제가 없다. 그러나, 자켓 두께가 이보다 작은 경우에는 문제가 생긴다. 리시버논리회로(29)는 제1홀드오프 펄스발생과 유효 부분에 대해 1㎲당 20mils을 조정하도록 되어 있다.The
예를 들면, 홀드오프펄스 멀티바이브레이터(147)은 관련 크리스탈(21)의 감쇠시간에 최소한 일치하는 시간동안 홀드오프 펄스를 발생해야만 한다. 감쇠 시간이 0.5㎲로 낮은 크리스탈을 선택할 수 있다.For example, the
그다음, 유효 펄스 발생기(149)는 최소한 관련 크리스탈(21) 신호의 1싸이클과 같은 시간동안 하나의 펄스를 발생해야만 한다. 크리스탈(21)은 5매가 싸이클에서 신호를 발생하여 이 펄스 폭은 200ns 정도로 낮아진다.The
이들 두 지속 기간이 결정되면, 장치(20)의 연속적인 작동은 제1반향에 대해 제1홀드 오프 및 유효 판정 과정이 끝날때까지 수신되지 않는 제2반향 펄스에 따라 좌우된다. 장치(20)을 두께 20mils 이하의 자켓을 측정하는데 사용하면 이들 요건들은 만족되지 않는다.Once these two durations are determined, the continuous operation of the
물론, 박벽 자켓에 대해 보통 사용되는 프라스틱 절연 재료를 사용하는 경우에는 이 특정 재료에서의 초음파 압력파의 속도가 비교적 느리기 때문에 반향 펄스간의 시간은 더 길다. 가열된 포리에티렌에서, 기대된 속도는 20mils/㎲이다. 따라서 포리에티렌으로 20mils 이하의 자켓을 만드는 것은 반향 펄스가 중첩한다는 문제를 야기한다. 그러나, 가열된 포리비닐염화물로 된 같은 두께에 대해서는, 반향 I과 II간의 시간 경과가 더 길이 자켓이 얇더라도 반향의 중첩문제를 피할 수 있다.Of course, when using the plastic insulating material commonly used for thin-walled jackets, the time between the echo pulses is longer because the speed of the ultrasonic pressure waves in this particular material is relatively slow. In heated polystyrene, the expected rate is 20 mils / dl. Therefore, making a jacket of 20 mils or less from polyetherene causes the problem of overlapping echo pulses. However, for the same thickness of heated polyvinylchloride, the overlapping problem of echoes can be avoided even if the length of time between echoes I and II is thinner.
물론, 제1표면과, 이 제1표면의 반대측에 있고 이들간에 몇개의 서로 다른 재료층으르 서로 격리된 제2표면간의 두께를 측정하는 것도 본 발명의 범위내에 들어간다. 또한, 케이블 자켓 두께를 측정하는 대신에, 본 발명의 장치는 관에서와 같이 고체코어 또는 공동 코어의 연속 단면을 둘러싸는 커브층의 연속 단면의 두께를 측정하는데 사용할 수도 있다.Of course, it is also within the scope of the present invention to measure the thickness between the first surface and a second surface opposite to the first surface and isolated from each other with several different layers of material therebetween. In addition, instead of measuring cable jacket thickness, the apparatus of the present invention may be used to measure the thickness of the continuous cross section of a curved layer surrounding the continuous cross section of a solid core or a hollow core, such as in a tube.
어떤 케이블 구조에서, 내부 자켓은 각 관련 방향 펄스 상중의 제2반향 펄스가 신장해 있는 코어외피 또는 다른 재료와 계합되어 있다. 그러나 NAND게이트(193)에 의한 오프신호의 발생은 두께 측정을 위해 제2반향 펄스의 초기분을 수신하는 즉시 일어난다는 것을 기억할 것이다. 또, 물론 제2반향 펄스의 피그진폭 및 지속기간 특성은 만족될 것이다. 다른 한편, 코어 외피가 자켓의 내향 표면에 격리되어 있는 경우, 공기는 전송이 없는 오픈 스위치로 작용한다. 또 두께 측정에 있어서 제2반향 펄스를 검사 및 사용하는 것은 아무런 해를 입히지 않는다.In some cable constructions, the inner jacket is engaged with a core shell or other material in which the second echo pulse in each of the associated directional pulses extends. However, it will be remembered that the generation of the off signal by the NAND gate 193 occurs immediately upon receipt of the initial fraction of the second echo pulse for thickness measurement. Again, of course, the pig amplitude and duration characteristics of the second echo pulse will be satisfied. On the other hand, when the core shell is isolated on the inward surface of the jacket, the air acts as an open switch without transmission. In addition, inspecting and using the second echo pulse in the thickness measurement does no harm.
이상에서 설명한 것은 단지 본 발명의 원리를 실증하기 위한 것으로서 본 기술 분야에 정통한 사람들에 의해 본 발명의 원리나 범위 이내에서 수정을 가할 수도 있을 것이다.What has been described above is merely to illustrate the principles of the present invention, and those skilled in the art may make modifications within the principles or scope of the present invention.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR7702450A KR800000139B1 (en) | 1977-12-24 | 1977-12-24 | Apparatus for measuring automatically succesive sections of an elongated material |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
KR7702450A KR800000139B1 (en) | 1977-12-24 | 1977-12-24 | Apparatus for measuring automatically succesive sections of an elongated material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR800000139B1 true KR800000139B1 (en) | 1980-03-08 |
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ID=19205110
Family Applications (1)
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KR7702450A KR800000139B1 (en) | 1977-12-24 | 1977-12-24 | Apparatus for measuring automatically succesive sections of an elongated material |
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-
1977
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