DE2020117C - Ultraschalleinrichtung fur Dickenmessungen an dünnwandigen Erzeugnissen - Google Patents

Description

liegenden Registrif rgerät (21) vei junden ist. Meßgenauigkeit erhöht.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines

Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Es zeigt

35 Fi g. 1 ein elektrisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Ultraschall-Einrichtung,

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschallein- F i g. 2 a, 2 b, 2 c, 2 d, 2 e Zeitdiagramme zur Erläu-

richtung für Dickenmessungen an dünnwandigen Er- terung der Arbeitsweise der erfirxdungsgemäßen Ein-

reugnissen, wobei ein von einem Generator mit einer richtung.

Synchronisierschaltung und mit einem mit dieser in 40 Die Ultraschalleinrichtung zur Messung der Dicke Reihe geschalteten Leistungsverstärker gelieferter von dünnwandigen Erzeugnissen enthält einen Geneelektrischer Tmpuls einem Sendeempfangskopf züge- rator 1, der aus einer Synchronisierschaltung und führt wird und ein vom Erzeugnis reflektierter einem mit dieser in Reihe geschalteten Leistungsver-Echoimpuls zu einem Empfangsteil gelangt, an dessen stärker besteht, einen Sendeempfangskopf 2 und einen Ausgang eine Triggerschaltung und ein Registrierge- 45 an dessen Ausgang angeschlossenen Empfangsteil 3, rät angeschlossen sind. dessen Ausgang mit einem der Eingänge der Trigger-

Es sind Ultraschalleinrichtungen zur Messung der schaltung 4 verbunden ist.

Dicke von dünnwandigen Erzeugnissen bekannt, in Die Synchronisierschaltung ist erfindungsgemäß als denen ein elektrischer Impuls in einen Ultraschaliim- Sperrschwinger ausgeführt und enthält einen Transipuls umgewandelt und in den Prüfling ausgestrahlt 50 stör5, eine Diode6, einen Übertrager?, Widerwird, von seiner gegenüberliegenden Fläche reflek- stände 8 und 9 und einen Kondensator 10. Im Kollektiert wird und auf dem Rückwege wieder einer Um- torkreis des Transistors 5 liegt ein Differenzierglied, Wandlung in einen elektrischen Impuls unterzogen das aus einem Widerstand 11 und einem Kondensator wird, der an eine Schaltung zur Messung der Ultra- 12 besteht. An dieses Differenzierglied ist die Basis schall-Ausbreilungszeit im Prüfling gelangt. Dieser 55 eines Transistors 13 angeschlossen, der als Leistungsletzte Impuls trägt eine Information über die Dicke verstärker arbeitet. In den Kollektorkreis des Transides Prüflings. stors 13 ist der Sendeempfangskopf 2 gelegt.

Die bekannten Einrichtungen enthalten einen aus An den Ausgang der Triggerschaltung 4 ist eine Ineiner Synchronisierschaltung und einem Leistungsver- tegrier- und Speicherstufe 14 angeschlossen, die ein stärker bestehenden Generator, einen Sendeemp- 60 Tntegrierglied mit einem Kondensator 15 und einem fangskopf und einen Empfangsteil, an dessen Ausgang Widerstand 16, einen Transistor 17 als Emitterfolger eine Triggerschaltung und ein Registriergerht ange- und eine Potentiometerschaltung mit Widerständen schlossen sind (s. zum Beispiel die Zeitschrift »Dcfek- 18, 19 und einem Potentiometer 20 zur Kompensation ioskopie«, Moskau, 1966, Nr. 6, S. 10 bis 15). der Zeitverzögerung im Empfangsteil 3 enthält. Die Die bekannten Einrichtungen, bei denen das Meß- 65 Basis des Transistors 17 ist an den Ausgang der veifahren unter Benutzung von Echoimpulsen ange- Triggerschaltung 4 und sein Emitter an das Integrierwandt wird, weisen aber eine »tote Zone« auf, die glied angeschlossen. Das Integrierglied, der Emitterdurth cndliihe Kenngrößen des Tastimpulses bedingt folger und die Potentiometer-Kompensationsschal-

tung sind zu einer Brückenanordnung verbunden. In einer der Brückendiagonalen liegt ein Registriergerät

Die Ultraschalleinrichtung zur Messung der Dicke von dünnwandigen Erzeugnissen arbeitet folgendermaßen:

Der Sperrschwinger 1 erzeugt eine Folge von negativen kurzzeitigen Impulsen mit vorgegebener Folgefrequenz (Fig.2a). Diese Impulse werden differenziert (Fig. 2 b) und gelangen an den Eingang des Leistungsverstärkers 13, der einen positiven Tastimpuls (F i g. 2 c) erzeugt, dessen Dauer der Halbperiode der von dem Wandler des Sendeempfangskopfes 2 erregten Ultraschallschwingungen gleich ist. Der Tastimpuls wird der Triggerschaltung 4 zugeführt und bringt sie in den ersten stabilen Zustand.

Der Sendeempfangskopf 2 strahlt gleichzeitig einen Ultraschallimpuls aus. Ohne Meßbetrieb wird eine der Grenzen des Wandlers im Sendeenpfangskopf 2 durch die Luft gebildet, deren akustischer Widerstand viel kleiner als der des Wandlerwerkstoffes ist, und deshalb hat der Ultraschallimpuls im Vergleich zum Tastimpuls die entgegengesetzte Polarität.

Die erste negative Halbwelle des Tastimpulses (F i g. 2 c) erscheint am zweiten Eingang der Triggerschaltung 4 und schaltet sie in den anderen Zustand um, der dem Beginn der Messung entspricht. Die am Ausgang der Triggerschaltung 4 erscheinenden Impulse sind in F i g. 2 d dargestellt.

Somit speichert die Triggerschaltung 4 die Information über den Anfangsimpuls. Dieser Impuls wird durch die Potentiometerschaltung 18, 19, 20 kompensiert und der Zeiger des Anzeigegeräts 21 wird auf Null gestellt.

Zur Messung wird der Wandler des Sendeempfangskopfes 2 in unmittelbarer Nähe vom Prüfling angeordnet.

Der positive Rechteckimpuls mit einer Dauer, die der Halbperiode der Ultraschallschwingungen entspricht, erregt den Sendeempfangskopf 2, der einen kurzen Stoß von schnell abklingenden Ultraschallschwingungen in das zu prüfende Erzeugnis ausstrahlt. Die von der zu ortenden Fläche reflektierten

ίο Ultraschallschwingungen gelangen zum Sendeempfangskopf 2, werden in einen elektrischen Impuls von Ultraschallfrequenzen umgewandelt und dem Eingang des Empfangsteils 3 zugeführt.

Gleichzeitig mit dem Beginn der Erregung des Sendeempfangskopfes 2 durch einen Impuls des Generators 1 wird die TriggerschaHung 4 in einen stabilen Zustand gebracht. Im Empfp-~-gsteil 3, der eine der Periode der Lltraschallschwingr.np.en gleich oder größere Verzögerung bewirkt, wird ein Auslöseimpuls

so (Fig.2e) gebildet. Dieser Impuls erscheint am zweiten Eingang der Triggerschaltuug 4 und schaltet sie in den Anfangszustand um. Dabei entsteht am Ausgang der Triggerschaltung 4 ein Rechteckimpuls (F i g. 2 f), dessen Dauer um die Verzögerungsdauer im Empfangsteil 3 größer als die Laufzeit des Echoimpulses im Prüfling ist. Die Impulse der Triggerschaltung 4 werden der Integrier- und Speicherstufe 14 zugeführt, in der die Impulsfolge der Triggerschaltung 4 in einen Gleichstrom umgewandelt wird, dessen Amplitude der Laufzeit des Echoimpulses im Prüfling proportional ist. Die Bauelemente der Kompensationsschaltung werden so gewählt, daß die durch Verzögerung im Empfangsteil 3 hervorgerufene Zunahme der Dauer des Triggerimpulses kompensiert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

ist und die Messung von Dicken verhindert, die kki-

Patentanspruch: ner als die Wellenlänge des Ultraschallimpulses sind.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den

Ultraschalleinrichtung für Dickenmessungen an Meßbereich von Dickenwerten zu erweitern, die mit dünnwandigen Erzeugnissen, wobei ein von einem 5 der Ultraschalleinrichtung gemessen werden können, Generator mit einer Synchronisierschaltung und um auch Dicken messen zu können, die kleiner als die mit einem mit dieser in Reihe geschalteten Lei- Wellenlänge des Ultraschallimpulses sind,
stungsverstärker gelieferter elektrischer Impuls Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gceinem Sendeempfangskopf zugeführt wird und ein löst, daß die Synchronisierschaltung als Sperrschwinvom Erzeugnis reflektierter Echoimpuls zu einem io ger mit einem Transistor ausgeführt ist, in dessen KoI-Empfangsteil gelangt, an dessen Ausgang eine lektorkreis ein Differenzierglied liegt, das mit der Ba-Triggerschaltung und ein Registriergerät ange- sis eines zweiten, den Leistungsverstärker bildenden schlossen sind, dadurch gekennzeich- Transistors verbunden ist, in dessen Kollektorkreis net, daß die Synchronisierschaltung als Sperr- der Sendeempfangskopf gelegt ist, und daß an den schwinger mit einem Transistor (5) ausgeführt ist, 15 Ausgang der Triggerschaltung eine Integrier- und in dessen Kollektorkreis ein Differenzierglied (11, Speicherstufe angeschlossen ist, die aus einem Inte-Ϊ2) liegt, das mit der Basis eines zweiten, den Lei- grierglied, einem EmiUerfolger-Transistor und einer stungsverstärUr bildenden Transistor (13) ver- Potentiometerschaltung zur Kompensation der Zeitbunden ist, in dessen Kollektorkreis der Sen- verzögerung im Empfangsteil besteht, wobei diese deempfangskopf (2) gelegt ist, und daß an den a° Elemente eine Brückenschaltung bilden und die Basis Ausgang der Triggerschaltung (4) eine Integrier- des Emitterfolger-Transistors an den Ausgang der und Speicherstufe (14) angeschlossen ist, die aus Triggerschaltung und sein Emitter an das Integriereinem Integrierglied (15,16), einem Emitterfolger- glied angeschlossen sind, das auch mit dem in der Transistor (17) und einer Poter,tiometerschaltung Brückendiagonalen liegenden Registriergerät verbun-(18, 19 und 20) zur Kompensation der Zeitverzö- 35 den ist.

gerung im Empfangsteil (3) besteht, wobei diese Dank der im Empfangsteil 3 erfolgenden Verzöge -

Elemente eine Brückenschaltung bilden und die rung des Auslöseimpulses in bezug auf den Echoim-

Basis des Emitterfolger-Transistors (17) an den pulsanfang und infolge der Erregung des Sendeemp-

Ausgang der Triggerschaltung (4) und sein Emit- fangskopfes durch einen Generatorimpuls mit einer

ter an das Integrierglieu (15, i6) angeschlossen 30 der Halbperiode von Ultraschallschwingungen glei-

sind, das auch mit dem in der Brückendiagonalen chen Dauer wird die »tote Zone« beseitigt und die