DE2643383A1

DE2643383A1 - Schaltanordnung fuer ein ultraschall- impulsechoverfahren zur messung der dicke bzw. schallgeschwindigkeit in pruefstuecken

Info

Publication number: DE2643383A1
Application number: DE19762643383
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dr Niklas; Philip A Dipl Ing Walker
Original assignee: Krautkraemer GmbH
Current assignee: Krautkraemer GmbH
Priority date: 1975-09-30
Filing date: 1976-09-27
Publication date: 1977-04-07
Also published as: US4070917A; DE2643383C3; DE2643383B2; US3994154A; JPS5242753A; JPS598763B2

Description

Patentanwalt i.G.GrüVö» Dlpl.-Phys. 5Köin41 -Aachener Str. 321 -Tel. 44 20Oi

KRA.UTKEMER GMBH 1. September 1976

IG/bö BO9O/P 226 Luxemburger Str. 449

3000 Köln-Klettenberg

(Priorität der amerikanischen Patentanmeldung Nr. 618 074 vom 30. September 1975)

Schaltungsanordnung für ein Ultraschall-Impulsechoverfahren zur Messung der Dicke bzw. Schallgeschwindigkeit in Prüfstücken.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein Ultraschall-Impulsechoverfahren zur Messung der Dicke bzw. Schallgeschwindigkeit in Prüfstücken, wobei ein periodischer Takt...impulse erzeugender Taktgeber an den Eingang eines Impulsgebers sowie den Eingang eines Zeitgebergliedes angekoppelt ist, während der Impulsgeberausgang an einen Prüfkopf sowie der Prüfkopfausgang an den Empfänger und der Empfängeraus-

gang an den Eingang des Zeitgebergliedes angekoppelt ist, so» daß letzteren das Eintritts- sowie das Echosignal aus dem Prüfstück zugeführt ist.

Es sind bereits elektrische Schaltanordnungen für Ultraschall-Impulsechoverfahren bekannt, bei denen zwecks Messung der Dicke und der Schallgeschwindigkeit in Prüfstücken komplizierte und somit teure Schaltkreise verwendet werden müssen. In einem anderen, bekannten Schaltgerät , mit Schaltkreisen für die Zeitmit-

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telwertsbildung, wird eine Vielzahl von Taktgebern, Digitalzählern und Speichern verwendet, um die Messung der Dicke und der Schallgeschwindigkeit auszuführen. In einer anderen Schaltanordnung muß durch die Bedienungsperson die Apparatur justiert werden, während die Kathodenstrahlröhre beobachtet werden muß. Der Nachteil bekannter Vorrichtungen liegt darin, daß sie nicht einfach ausgeführt und herstellungsmäßig noch teuer sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden, und eine elektrische Schaltungsanordnung anzugeben, durch welchen einmal wenn die Dicke des Prüfstückes bekannt ist die Schallgeschwindigkeit, zum anderen

jedoch —- wenn die Schallgeschwindigkeit des Prüfstückes bekannt ist die Dicke des Prüfstückes einfacher und billiger

als bisher angegeben werden kann.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß in einem Zeitgeberglied ein Zeitintervallsignal gebildet wird, das gleich dem Zeitintervall zwischen Eintritts- und Echosignal ist, daß der Taktgeber auch an den Eingang eines Pulsgebergliedes angekoppelt ist, so daß dieses bei Vorliegen der Impulse für das Zeitintervallsignal Ausgangspulse bildet, die verhältnisgleich zu einem zweiten Zeitintervall sind, wobei Eingänge einer Schaltereinheit an den Pulsgeberausgang bzw. Zeitgeberausgang, der Ausgang dieser Schaltereinheit an eine Wandlereinheit angekoppelt sind, und die Zeitgebersignale sowie die Pulse des Pulsgebers wahlweise über die Schalter-

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einheit dem Wandlereingang zugeführt und die Ansgangssignale des Wandlers angezeigt,ausgemessen und/oder als Meßgrößen gespeichert werden.

Somit werden also erfindungsgemäß die vom Wandler empfangenen und im elektrischen Schaltkreis in Video-Impulse umgewandelten elektrischen Signale einem Zeitgeberkreis zugeleitet, der einzeln an sich "bekannt ist, um ein Zeitgebersignal abzugehen, dessen Impulsbreite gleich dem Zeitintervall zwischen Echos ist, die bei Eintritt in die Oberfläche des Prüfstückes und Auftreffen auf die Rückwand entstehen.Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Wandlereinheit ein als analoger Wandler ausgebildeter Schaltkreis, in dessen Ausgang somit eine analoge Signalspannung entsteht, welche verhältnisgleich der zugehörigen Periode des Zeitgebersignals ist. Wenn bei bekannter Dicke des Prüfstückes seine Schallgeschwindigkeit gemessen werden soll^ wird der Kreis des Analogwandlers solange justiert bis die analoge Signalspannung im Ausgang des Wandlerkreises verhältnisgleich bzw. gleich der bekannten Dicke des Prüfstückes ist. Wenn nun die Pulssignale von vorbestimmter Pulsbreite sowie vorbestimmter Taktgeschwind!gkeit im Eingang des Wandlerkreises für die Zeitgebersignale substituiert werden, ist die analoge Signalspannung im Ausgang des die Zeit in eine analoge Meßgröße umwandelnden Wandlerkreises ein Maß für die Schallgeschwindigkeit im Prüfstück.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das Zeitgebersignal einem digital arbeitenden Wandler zugeführt

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wird, in dessen Ausgang dann ein digitales Signal entsteht, welches gleich "bzw. verhältnisgleich der Impulsbreite des Zeitgebersignals ist. Ein Taktgebersignal als Eingangssignal zum digitalen Wandlerkreis wird nachgestellt, um im Ausgang ein digitales Signal zu bilden, welches gleich bzw. verhältnisgleich der bekannten Dicke des Prüfstückes ist. Wenn nun Pulse vpn feststehender Pulsbreite dazu benutzt werden, um im Eingang des digitalen Wandlerkreises die Zeitgebersignale zu ersetzen, so ist das Ausgangsdigitalsignal ein Maß für die Schallgeschwindigkeit im Prüfstück.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen Fig. 1) in Blockdarstellung, einen elektrischen Schaltkreis nach einer bevorzugten Ausführungsform. Fig. 2) eine graphische Darstellung der elektrischen Signale, die durch den Schaltkreis gemäß Fig. 1) erzeugt werden, wobei die Ordinate, die Amplitude, die Abszisse die Laufzeit eines Signales ist. Fig.j), sshematisch, einen elektrischen Schaltkreis, welcher

ein Teil der Gesamtschaltung nach Fig. 1) ist und ?ig. 4) einen schematischen elektrischen Schaltkreis, in Blockdarstelllung, einer anderen Ausgestaltung der Erfindung.

Aus .der Zeichnung, zunächst insbesondere Fig. Ί), ist ersichtlich, daß Zeitimpulse vom einem Taktgeber 10 über die elektri-

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sehe Leitung 12 an einen Impulsgeber 14 zugeführt werden, wobei die Frequenz im Bereich zwischen 50 E-z ..,und 20 Khz liegt. Der nun folgende Puls wird vom Impulsgeber 14 als ein periodisches Erregersignal einem Sender - Empfängerprüfkopf zugeleitet, welcher an das Prüfstück W über Wasser,Öl oder ein anderes geeignetes . aikustisches Koppelmittel angekoppelt ist, um Ultraschallsignale in das Prüfstück ¥ einzuschallen. Ein Teil der eingeschallten Ultraschallenergie wird bekanntlich dann reflektiert, wenn es auf eine . a'kustische Ungänze auftrifft, z.B. auf die Eingangsoberfläche 18 des Werkstückes W, wobei der reflektierte Schallstrahl auch zum Prüfkopf 16 gelangt. Darüber hinaus wandert das eingeschallte Schallsignal mit der Schallgeschwindigkeit, welches spezifisch fürs Material des Prüfstückes ist, durch das Prüfstück über die Dicke des letzteren hindurch, bis es an die Rückwand 20 auftrifft, von welchem ein zweiter Teil der Schallenergie durch das Werkstück W zurück zum Prüfkopf 16 reflektiert wird.

Die beiden vorbezeichneten reflektierten Echosignale werden durch den Prüfkopf 16 in elektrische Signale umgewandelt, und diese elektrischen Signale werden dem Empfängerkreis 22 zugeleitet, welcher seinerseits die Signale über einen elektrischen Leiter 24 dem Eingang eines Zeitgebergliedes 26 zuführt.! Am Eingang dieses Zeitgebergliedäs 26 .'. ■

auX,
!liegen die · - /iie Echos zurückgehenden—-Videosignalenan, vgl. Fig. 2 , Spur a, · Impuls 28 und 30 . ' welche gleich bzw. verhältnisgleich den von der Eintrittsfläche 18

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λΟ

"bzw. der Rückwand 20 herrührenden Echoanteilen sind. Durch das Zeitgeberglied 26, das einen Flip-Flop enthält, wird über den elektrischen Leiter 32 dem Kontakt S 1 des Schalters 44 ein Zeitgebersignal mit einer Impulsbreite PW zugeführt. Das Zeit- ^eberglied 26 wird durch ein Signal auf Full zurückgesetzt, welches vom Taktgeber 10 augeführt x«;ird, bevor ein jeweiliges, von einem Ultraschallecho herrührendes Signal ihm übertragen wird. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, vgl. Spur b, beginnt der Zeitgebersignalimpuls mit dem Empfang des ersten Videosignals 28, das auf das Eintrittsecho zurückgeht und hört auf mit dem Empfang des zweiten Videosignales 30, welches vom Echo der Rückwand herrührt. Die Impulsbreite PW ist also ein Zeitintervall, welches der Zeit entspricht, die ein Ultraschallsignal benötigt, um bei der Schallgeschwindigkeit des Prüfstückes zxveimal über

die Dicke des Prüfstückes W zu wandern, sodaß - 2 χ die Dicke des Prüfstückes

Schallgeschwindigkeit des Prüfstückes ^· ^J Ein Pulsgenerator 42 mit einer vorbestimmten Breite für die Pulse, welcher gleichzeitig mit dem Impulsgeber 14 geschaltet (getriggert) wird, bildet am Kontakt S 2 einer Schaltereinheit 44 Pulse, durch welche ein vorbestimmtes Zeitintervall oder eine Pulsbreite bei einer vorbestimmten Taktfrequenz-bestimmt wird, wobei die Taktfrequenz durch die Frequenz des Taktgebers 10, vgl. Fig. 2 bestimmt ist. Diese Pulse sind in Fig. 2, Spur c, dargestellt.

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Der Wandlerkreis 34, in dem die Zeitwerte in analoge Meßgrössen umgesetzt werden und im einzelnen in Fig. 3 dargestellt ist, empfängt über einen Eingangsleiter 36 entweder die Zeitgebersignale (Impulse) von dem Zeitgeberglied 26, oder Pulssignale vorbestimmter Breite von dem Pulsgenerator 42 über Schaltereinheit 44 und gibt in seinem Ausgang 38 eine analoge Signalspannung ab, welche gleich bzw. verhältnisgleich der jeweiligen Periode des Eingangssignales ist.

Eine Ableseeinheit 40 z.B. ein V-Meter, Digitalvoltmeter, Kegistriegerät oder dgl. nimmt in seinem Eingang das analoge Spannungssignal auf und bildet in seinem Ausgang einen Anzeigewert, der charakteriistisch für eine Eigenschaft des jexreiligen, der Messung unterliegenden Prüfstückes ist.

Für die nachfolgende Beschreibung der Arbeitsweise der Schaltungsanordnung wird die Dicke des Prüfstückes als bekannt vorausgesetzt und die Schallgeschwindigkeit in ihm bestimmt. Es ist jedoch leicht für einen Fachmann erkennbar, daß man mit der Anordnung leicht in umgekehrter Weise arbeiten und die Dicke des Prüfstückes ermitteln kann, wenn die Schallgeschwindigkeit in ihm bekannt ist.

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Zunächst wird die Schaltereinheit 44 so verstellt, daß das Zeitgebersignal vom Zeitgeberglied 26 über den Leiter 32 dem Kontakt S1 der Schaltereinheit zugeführt und von ihr über Leiter 36 zu dem Analogwandler 34- zugeleitet wird. Das Zeitgebersignal wird an die Kathode einer Diode 46, vgl. Fig ^), angekoppelt. Die Anode der Diode 46 ist an fersweigungspunkt einer Anode, einer Diode und eines Generators 50 konstanter Spannung angeschlossen. Die Kathode der Diode 48 ist an die erste Klemme einer Parallelschaltung angeschlossen, bestehend aus einem veränderlichen Widerstand 52 und einer Kapazität 54, ebenfalls an den Ausgang 38. Das andere Ende- der Parallelschaltung ist geerdet.

Die Diode 46 wird stromleitend, wenn Strom vom Stromgenerator über Schalter 44 zum Zeitgeberglied 26 fließt, was der Pail ist, wenn das längs des Leiteis 36 abgehende Zeitgebersignal, vgl. Fig. 2), Spur b, einen niedrigen Zustand ( in dem dort gezeichneten Sinne) hat, während die Diode 46 nicht leitet, da das Seitgebersignal eine., hohe: Amplitude ( im Sinne der Fig, 2), b ) hat. Durch den Stromgenerator 50 wird ein konstanter Strom I in !Richtung der Pfeile 56 abgegeben. Der Strom I fließt durch die Diode 46, wenn die Diode 46 leitend gemacht ist und fließt durch die Diode 48 sowie den Widerstand 52 zur Erde ab, wenn die Diode 46 nicht leitend gemacht ist. Der durchschnittliche, durch die Diode 48 und dementsprechend durch den Widerstand 52 fließende Strom I_Q ist gleich :

I₀ = PW χ I χ PEF (2)

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wobei PEi¹ die Impulsfolgefrequenz des Impulsechogerätes in Einheiten Impulse pro Sekunde bedeutet.

Die analoge Spannung V, welche im Ausgang 38 des Wandlerkreises 34- erscheint, welche Zeit in eine analoge Größe umwandelt, ist gleich dem Produkt aus dem durchschnittlichen Strom Io mal dem Widerstand E des Widerstandes 52, das heißt :

V = PW χ Ι χ PEF χ Ε (3)

Die Impulsbreite PW ist vorbestimmt für ein Prüfstück von bekannter Dicke und bekannter Schallgeschwindigkeit. Wenn damit nun erreicht wird, daß die Analogspannung W im Ausgang eine Größe annimmt, derart, daß in Anzeigestufe 40 ebenfalls eine Größe anzeigt wird, welche gleich (bzw. verhältnisgleich) mit der Dicke des Prüfstückes istj muß entweder der vom Generator abgehende Strom I, der Widerstand E des veränderlichen Widerstandes 52 oder die Pulsfolgefrequenz PEi¹ der Vorrichtung justiert werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform xirird der Strom I des Stromgenerators 50 justiert, um eine grobe Justierung zu erreichen, und der Widerstand E des veränderlichen Widerstandes 52 wird justiert, um eine . Eeinjustierung während der Kalibrierung der Meßvorrichtung zu erreichen. Es ist ersichtlich, daß jeweils eines der angegebenen Parameter allein für sich justiert werden kann. Aus Gründen der Vereinfachung wird nachfolgend vorausgesetzt, daß nur der Widerstand E des Widerstandes 52 verändert wird.

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In der Anzeigestufe 40 wird eine Größe dargestellt, welche gleich der analogen Spannung V ist. Wenn angezeigte Größe gleich der bekannten Dicke des Prüfstückes sein soll, besteht folgende Beziehung :

Dicke = PW χ I x R' χ PEF, (4)

wobei E¹ der justierte Widerstandswert des Senders, hier Widerstandes 52 ist, d-ie benötigt wird, damit auf der Anzeige eire dem bekannten Prüfstück gleiche Dicke erscheint. Durch Einsetzen der Gleichung 1 in die Gleichung 4 ergibt sich nachfolgende Gleichung 5 ·

Dicke = ^{2 x} Dicke χ I χ R' χ S

Schallgeschwindigkeit

Gleichung 5 wird mathematisch vereinfacht auf :

τ?» - Schal 1 geschwindigkeit " 2 χ I χ PRF

Nachdem der veränderliche Widerstand 52 auf die Größe R¹ eingestellt ist, wird die Stellung des Schalters 44 verändert, so

über daß das Pulssignal vorbestimmter Breite seinen Kontakt S2 an den Leiter 36 gelegt und über diesen dem Wandlerkreis 34· zugeführt wird. Dieses Pulssignal vorbestimmter Breite beträgt, einem bevorzugten Ausf uhrungsbeispiel, 20 Mikrosekunden und hat eine typische Pulsfolgefrequenz von eimern Kilohertz.

Die Analogspannung V im Ausgang 38 des Wandlers 34 ist V = 20 χ I χ PRF χ R¹ (7)

wobei es sich nach Einsetzen der Gleichung 6 in die Gleichung 7 ergibt

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V = 20 χ I χ PRF χ ₍₈₎ oder V= 10 χ Schallgeschwindigkeit

Die Anzeigeeinheit 40 ist zur automatischen Ausführung der Dekadendivision ausgebildet, so daß das auf die Analogspannung zurückgehende Signal direkt in Schallgeschwindigkeitseinheiten dargestellt wird. Während eine Pulsbreite von 20 MikrοSekunden, wie vorstehend angegeben, verwendet wird, kann jeder Puls von vorbestimmter Pulsbreite vom Generator 4-2 zugeführt werden, vorausgesetzt, daß die Anzeigestufe 4-0 oder die Apparatur insgesamt eine Einrichtung vorsieht, um die richtige Skalendarstellung zu gewährleisten.

Um die Dicke von relativ dünnen Prüfstücken zu messen, wird die Frequenz der ^eitgeberimpulse des Taktgebers 10 und somit die Impulsfolgefrequenz der Zeitgebersignale auf etwa 10 Kilohertz vergrößert. Der Strom I vom Stromgenerator 50 und der Widerstand R des veränderlichen Widerstandes 52 werden justiert, wie vorstehend angegeben, so daß die Anzeigestufe 40 eine Größe darstellt, welche gleich der Dicke des Prüfstückes ist, sofern sich Schalter 44 in Position S1 befindet. Da die Pulsfolgefrequenz (PEF) in der Gleichung 3 um den Faktor 10 vergrößert worden ist, muß die Impulsbreite (PW) um den Faktor 10 verringert werden, wenn die Pulse vorbestimmter Pulsbreite einer höheren Folgefrequenz an den Kontakt S2 des Schalters 4-4- gelangen.Um zu vermeiden, ein Pulssignal zu erzeugen, dessen Pulsbreite 2 MikrοSekunden, die Folgefrequenz 10 Kilohertz beträgt, wird das ursprüngliche Pulssignal vorbestimmter Breite

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dem Kontakt S2 des Schalters 4-4- zugeführt. D.h., ein Puls von 20 Mikrosekunden mit einer Folgefrequenz von einem Kilohertz wird an den Kontakt S2 sogar dann gelegt, wenn die Folgefrequenz des Ultraschallgerätes auf 10 Kilohertz vergrößert worden ist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, den Taktgeber 10 mit einem Knopf 58 oder dgl. zu versehen, um die Impulsfolgegeschwindigkeit der Zeitgeberimpulse einstellen zu können. Indem die Impulsfolgegeschwindigkeit des Ultraschallgerätes verändert wird, wird die gerade anliegende Periode der Zeitgebersignale gemäß Fig. 2, Spur b, und folglich die gerade anliegende Periode der Impulssignale vorbestimmter Breite, Fig. 2, Spur c, verändert. Wenn der Strom I vom Stromgenerator 50 und der Widerstand R des veränderlichen Widerstandes 52 unverändert gelassen werden, kann man das Anzeigegerät 4-0 eine Größe darstellen lassen, Vielehe gleich der bekannten Dicke eines Prüfstückes ist, wenn der Schalter in der Stellung S1 ist, indem man den Knopf 58 dreht, und hierbei die Impulsfolgefrequenz PEF des Meßgerätes verändert. In ähnlicher Weise kann man das Anzeigegerät 4-0 dazu benutzen, eine Größe darzustellen, welche gleich der bekannten Schallgeschwindigkeit des Prüfstückes ist, wenn sich Schalter 44 in der Stellung S2 befindet.

In dem obigen Ausführungsbeispiel werden der Strom I des Generators 50 und der Widerstand E des veränderlichen Widerstandes 52 bevorzugt justiert, und die Impulsfolgefrequenz PEF wird alternativ justiert. Erfindungsgemäß können jedoch die ver-

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änderlichen Parameter I, R oder PEI" entweder einzeln für sich oder kombinationsweise justiert werden, um die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen.

Während in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel die Schallgeschwindigkeit des Prüfstückes bei bekannter Sicke des letzteren gemessen wurde., ist ersichtlich, daß wenn zunächst Schalter 44 am Kontakt S2 anliegt, während andererseits die veränderlichen Parameter I, E oder PEI¹ justiert werden, derart,
daß das Anzeigegerät 40 eine Größe anzeigt, welche gleich der bekannten Schallgeschwindigkeit des Prüfstückes ist, so wird
die Dicke des Prüfstückes dargestellt, wenn der Schalter in die Stellung S1 verstellt wird.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die
Parameter des Gerätes justiert, während Schalter 44 in der
Stellung S2 anliegt, bis das Anzeigegerät 1,ooo anzeigt. Dann wird der Schalter in die Stellung S1 verstellt, und nunmehr
zeigt das Anzeigegerät die Laufzeit des Ultraschallprüfsignals in Mikrosekunden an, welches durch das Prüfstück wandert.

In Pig. 4 wird eine andere Ausgestaltung des Schaltkreises veranschaulicht, wobei der Analogwandler J4 durch einen Digitalwandler 60 ersetzt ist. Dieser Digitalwandler 60 als elektrischer Schaltkreis ist vorzugsweise ein torgesteuerter Zähler, d.h. das Digitalsignal im Ausgang, bzw- in der Ausgangsleitung 62,ist gleich der Anzahl der Taktimpulse, welche vom Hochfre-

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quenztaktgeber 68 über Leiter 64 während des Zeitintervalls abgegeben werden, welches durch das Zeitgebersignal, JFig 2, Spur b, bestimmt wird ( Weg des Zeitgebersignals : Leiter32, Schalter 44 und Ausgangsleiter 36).

TJm die Schallgeschwindigkeit des Prüfstückes ¥ bekannter Dicke zu messen, wird zunächst durch einen Kontaktgeber 10 abgehende . Schaltimpulse der Wandlerkreis 60 auf Null gesetzt. Die Zeitgeber signale, 3?ig. 2, Spur b, werden vom Zeitgeberglied über Leiter 32, Schalter 44 und Leiter 36 dem digitalen Wandlerkreis 60 zugeführt. Die Frequenz der Taktgeberimpulse, welche über Leiter 64 weitergeleitet werden, wird durch Drehen des Knopfes 70 justiert, bis das Ausgangssignal am Leiter 62 gleich der bekannten Dicke des Prüfstückes ist, wie durch die Anzeige des Anzeigegerätes 66 dargestellt. Wird.. Schalter 44 in die Stellung S2 versetzt, werden Pulse vorbestimmter Breite, IPig. 2, Spur c, an den Eingang des digitalen Wandlerkreies 60 gelegt. Das digitale Signal im Ausgang, d.h. in der Ausgangsleitung ist nun gleich mit der Schallgeschwindigkeit im Prüfstück W, und das Anzeigegerät 66 zeigt eine Größe an, die eben derjenigen der Schallgeschwindigkeit im Werkstück entspricht.

Das Anzeigegerät 66 ist mit einer Dekoderstufe versehen, um das Ausgangsdigitalsignal im Leiter 62 in ein Signal umzuwandeln, welches verträglich mit dem Anzeigegerät ist.

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In diesem Beispiel ist nur eine Ausführungsform des digitalen Wandlerkreises 60 angegeben. Jedoch ist erkennbar, daß man , im Einzelfall, andere digitale Wandlerkreise anderer Pulsbreite verwenden kann, einschließlich von Kreisen, welche die Zeit ermitteln und anstelle des Wandlerkreises 60 gesetzt werden können. Wie ferner dargestellt, wird das Zeitgebersignal als Folge eines Echosignals gebildet, welches durch das Eintrittssignal veranlaßt wird.Man kann aber auch, im Einzelfall, ein Zeitgebersignal erregen, indem auf elektrischem Wege ein Signal dem Zeitgeberglied zugeführt wird, welches in Koinzidenz mit dem Zeitimpuls ist, und dann das Signal um ein Zeitintervall verzögert, welches ausreichend ist, damit das Ultraschallsuchsignal vom Prüf kopf 16 durch eine Verzögerungsstrecke oder dgl. wandert, bis es die Eintrittsfläche 18 des Prüfstückes W erreicht. Das Zeitgebersignal wird aber stets beendet durch ein Signal, das durch den Empfang des Rückwandechosignals gebildet wird.

Das Pulsechodickenmeßgerat kann ebenfalls dazu verwendet werden, den Abstand von der Eintrittsfläche 18 eines Prüfstückes W bis zu einer akustischen Ungänze 19 zu messen.Hierbei gehört das Videosignal 30 zu einem eaapfangenen Echosignal, das von der Ungänze 19 reflektiert worden ist. Wahrend durch den Prüfkopf Ultraschallsuchsignale in einen fehlerfreien Bereich des Prüfstückes eingeschallt werden, wird der Schalter 44 in die Stellung S2 versetzt, und das Anzeigegerät zeigt die bekannte Schallgeschwindigkeit im Prüfstück W an. Wenn nun Schalter 44 nachfolgend in die Stellung S1 verstellt wird und trifft nun-

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mehr das UltrÜchallsuchsignal die Ungänze 19, zeigt das Anzeigegerät nunmehr den Abstand zwischen Eintrittsfläche 18 und der akustischen Ungänze 19 an.

Die "vorstehenden Ausführungsformen der Erfindung sind zwar bevorzugte Ausgestaltungen, Jedoch können diese je nach Einzelfall entsprechend abgewandelt werden.

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Le e rs e i t e

Claims

KRAUTKRÄMER GMBH 1.-September 1976 IG/bö BO9O. PATENTANSPRÜCHE

1) Schaltungsanordnung für ein Ultraschallimpulsechoverfahren sur Messung der Dicke "bzw. der Schallgeschwindigkeit in Prüfstücken, wobei ein periodischer Taktimpulse/^rzeugender Takt-

an

geber den Eingang eines Impulsgebers sowie den Eingang eines Zeitgebergliedes angekoppelt ist, während der Impulsgeberausgang an einen Prüfkopf sowie ein Prüfkopfausgang an den Empfänger und der Empfängerausgang an den Eingang des Zeitgebergliedes angekoppelt ist, so daß letzterem das Eintritts-sowie das Echosignal aus dem Prüfstück zugeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Zeitgeberglied(26) ein Zeitintorvallsignal gebildet wird, das gleich dem Zeitintervall (PW)zwischen Eintritts-(28) und Echosignal (30) ist, daß der Taktgeber (1O) auch an den Eingang eines Pulsgebergliedes (4-2) angekoppelt ist, so daß dieses bei Vorliegen der Zeitimpulse ( bei 12 ) Ausgangspulse bildet, die verhältnisgleich zu einem zweiten Zeitintervall ( 1: PRi¹ ) sind, wobei Eingänge ( bei S1 bzw. S2 ) einer Schaltereinheit (44) an den Ausgang des Pulsgebergliedes (4-2) bzw. den Ausgang des Zeitgebergliedes (26), der Ausgang (36) dieser Schaltereinheit (44) an eine Wandlereinheit (34,60 )angekoppelt sind, und die Zeitgebersignale ( bei 26 ) sowie die Pulse ( bei 4-2) des Pulsgebers (4-2) wahlweise über Schaltereinheit (44- )iejn Wandle reingang zugeführt und die Ausgangs-

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Signale ( bei 38, bei 62 ) des Wandlers angezeigt, ausgemessen und oder/ als Meßgrößen gespeichert werden.

2)Anordnung nach Anspruch 1, dadurch . gekennzeichnet, daß die Wandlereinheit eine Zeitgröße in eine analoge Größe umwandelnde Einheit^ 34) und sein Aus gangs signal^ 36) ein analoges Spannungssignal sind.

3)Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Wandlereinheit( 34-) einen Generator, einen Geber oder dgl. £?0) für konstanten Strom und mindestens ein Stellglied für Einstellung der Größe des Ausgangs Stroms dieses Stromgebers( 50) aufweist.

4-) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinheit (34-)einen veränderlichen Widerstand (52 )enthält.

5)Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler ein Digitalwandler (60 )ist.

er

6)Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Ίίχηβη zusätzlichen Taktgeber (68) ent hält, dessen Ausgang an den Eingang des digitalen Wandlers(60)angekoppelt ist, so daß Taktgeberimpulse von diesem Taktgeber(68)dem Wandler(60)zugeführt werden.

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7) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber(10)eine Einrichtung, z. B. einen Stellknopf(58 Aufweist, der zur Veränderung der Impulsfolgefrequenz der Zeitimpulse dient.

8) Anordnung nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenz dieser Impulse, welche gleich oder verhältnisgleich zu einem vorbestimmten Zeitintervall sind, gleich den Zeitgebersignalen ( bei ρ 26 ) sind.

9) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenz dieser Ausgangspulse, welche gleich bzw. verhältnisgleich mit einem vorbestimmten Zeitintervall sind, unterschiedlich von diesen Zeitimpulsen ist.

10)Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenz dieser Ausgangsimpulse, welche gleich bzw. verhältnisgleich zu einem vorbestimmten Zeitintervall sind, gleich den Zeitgebersignalen ist,

11)Anordnung nach Anspruch 1, mit einer die Meßgrößen anzeigenden oder dgl. Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulse, die gleich bzw. verhältnisgleich zu einem vorbestimmten Zeitintervall sind, Pulse and, deren Pulsbreite (PEB¹) vorbestimmt ist.

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12) Anordnung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Taktgeber(68)eine Stelleinrichtung^ 70) zur Justierung der Frequenz des Taktgebers(68)aufweist.

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