AT278404B - Ultraschallimpulsgerät zur Prüfung von Materialien - Google Patents

Ultraschallimpulsgerät zur Prüfung von Materialien

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AT278404B
AT278404B AT263568A AT263568A AT278404B AT 278404 B AT278404 B AT 278404B AT 263568 A AT263568 A AT 263568A AT 263568 A AT263568 A AT 263568A AT 278404 B AT278404 B AT 278404B
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AT
Austria
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generator
pulse
time
control
input
Prior art date
Application number
AT263568A
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English (en)
Inventor
Samuil Isaakovich Nogin
Vasily Anatolievi Krivoborodov
Vladimir Dmitrievich Tairov
Vladimir Alexandrovich Tokarev
Ivan Grigorievich Pokutny
Evgeny Alexandrovich Nazarov
Original Assignee
Vnii Razrabotke Nerazrushajusc
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Ultraschallimpulsgerät zur Prüfung von Materialien 
Die Erfindung betrifft ein Ultraschallimpulsgerät zur Prüfung von Materialien durch Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit und Dämpfung der in Materialien ausgestrahlten Ultraschallschwingungen mit einem Steuergenerator, der einen Sendeimpulsgenerator und einen Sägezahngenerator für die einmalige Ablenkung des Strahles einer Elektronenstrahlröhre steuert. Insbesondere betrifft die Erfindung Geräte zur Bestimmung der Festigkeit und der elastischen Eigenschaften von Baustoffen und Bauteilen (Beton, Ziegelstein, glasfaserverstärkte Plaste, Stahlbetonbauteile sowie Bauteile aus andern Materialien). 



   Es sind Materialprüfeinrichtungen mit auf der Messung von Ultraschallgeschwindigkeit und Ultraschalldämpfung in den Materialien beruhender Wirkungsweise bekannt, bei denen die von den Ultraschallimpulsen zum Durchlaufen des Materials benötigte Zeit mittels eines elektronisch erzeugten Zeitmassstabes mit auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre abgebildeten Messmarken gemessen wird. Bei solchen Einrichtungen ist keine unmittelbare Verbindung zwischen   Messmarken-und   Steuergenerator vorhanden, weshalb das Zeitintervall zwischen der Abbildung eines abgestrahlten Sendeimpulses und dem Abbildungsanfang eines Empfangssignals mit Hilfe von auf dem Bildschirm der Elektronenstrahlröhre sichtbaren Zeitmarken gemessen wird.

   Dies bringt Fehler und eine unzureichende Schnelligkeit der Zeitablesung mit sich, was insbesondere für den Fall der Laufzeitmessungen bei einer grösseren Materialdicke zutrifft. 



   Mit diesen Einrichtungen ist ausserdem die Messung solcher akustischer Kenngrössen wie Nachhalldauer des Signals, Periodendauer der hinlaufenden Welle   u. a.   schwer durchführbar. 



   Es sind auch für den angegebenen Zweck verwendbare Ultraschalleinrichtungen bekannt, bei denen die Zeitintervalle an einer geeichten Skala abgelesen werden, wozu die Abbildung eines speziell zu Ablesungszwecken dienenden Hilfsimpulses benutzt wird, indem man die Impulsabbildung auf dem Bildschirm einer Elektronenstrahlröhre verschiebt, bis diese Abbildung sich mit derjenigen des ersten von den empfangenen Signalen genau deckt. 



   Der Nachteil eines Gerätes dieser Art besteht in einer niedrigen Genauigkeit der Zeitmessung (2 bis   3%),   was darauf zurückzuführen ist, dass bei derartigen Geräten keine Möglichkeit der Eichung und Eichkontrolle der Zeitmessskala vorhanden ist. 



   Ein weiterer allen vorstehend erwähnten Geräten eigener Nachteil besteht darin, dass bei den Geräten eine durch den Messkanal bedingte Zeitverzögerungskorrektur in den Messergebnissen   mitberücksichtigt werden muss (Nullpunkteinstellung). 



  Das Ziel der Erfindung ist gemäss dem obengesagten die Schaffung eines Ultraschallimpulsgcrätes   

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 zur Materialprüfung, das eine Möglichkeit der schnellen Zeitintervallablesung an einer geeichten Skala mit einer hohen Genauigkeit, die durch Anwendung eines quarzkontrollierten elektronischen Zeitmassstabes und einer Kompensation der Zeitverzögerung im Messkanal erreichbar ist, vereinigt. 



   Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Gerätes mit einem effektvollen und bequemen Messsystem zur Messung der Durchlaufzeit für eine beliebige Signalphase (oder der Zeitintervalle zwischen verschiedenen Phasen), wodurch die Nachhalldauer des Signals im Material und die Periodendauer der hinlaufenden Grundwelle sich messen lassen (dies sind Parameter, die eine zusätzliche Information über die Festigkeitswerte des Materials tragen). 



   Zur Erreichung der genannten Ziele wurde die Aufgabe gestellt, ein Ultraschallimpulsgerät mit einer Zeitintervallmesseinrichtung zu entwickeln, die eine Eichung und Kontrolle der Einstellungsgenauigkeit der Zeitmessskala sowie eine Nullpunkteinstellung ermöglicht. 



   Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in das erfindungsgemäss entwickelte Gerät zwischen den Steuergenerator und den Sägezahngenerator eine Laufzeitkette zur Verzögerung der Auslösung des Sägezahngenerators für die einmalige Ablenkung in Form einer Reihenschaltung aus zwei auf Impulsdauer geeichten, stufenweise sowie stufenlos abstimmbaren Rechteckimpulsformern eingebaut ist, deren Ausgang an den Sägezahngenerator für die einmalige Ablenkung und eine Koinzidenzschaltung angeschlossen ist, während der Eingang an den Steuergenerator geschaltet ist, an dessen Eingang eine Eicheinrichtung für die Eichung der Rechteckimpulsdauer über einen Schalter angeschlossen ist, und dass der Steuergenerator den Sendeimpulsgenerator über ein regelbares   Kompensations-Laufzeitglied   auslöst. 



   Die Eicheinrichtung kann als Quarzimpulsgenerator ausgeführt sein, der an die Vertikalablenkplatten einer Elektronenstrahlröhre und an den Eingang des Steuergenerators angeschlossen wird. 



   Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles und einer dazugehörigen Zeichnung, in der das Blockschaltbild eines   erfindungsgemässen     Ultraschallimpulsgerätes   gezeigt ist, näher erläutert. 



   Die Einrichtung enthält einen Steuergenerators mit dessen Impulsen der   Sendeimpulsgenerator --3-- über   das regelbare   Kompensations-Laufzeitglied-2-ausgelöst   wird. Die vom Generator--3--erzeugten Impulse gelangen zum strahlenden piezoelektrischen Wandler 
 EMI2.1 
 ausgebildeter Ausgang mit der   Signallampe --12-- versehen   ist.

   Die am Ausgang des Steuergenerators - l-abgenommenen Impulse, weitergeleitet über eine Reihenschaltung aus den stufenweise sowie 
 EMI2.2 
 
Beim Schliessen der Kontakte-17 und 18--, sowie-19 und 20-des Umschalters   - -21--   (was der Betriebsart "Eichen" des Gerätes entspricht) erzeugt die Eicheinrichtung--22- 
 EMI2.3 
 
Beim Schliessen der Kontakte-17 und 23-sowie-19 und   24-des Umschalters--21-   (was der Betriebsart "Messen" des Gerätes entspricht) wird die vom   Netzteil-25-gelieferte   
 EMI2.4 
 wird. 



   Bei der Stellung des   Schalters --21--,   die der Betriebsart "Messen" des Gerätes entspricht 
 EMI2.5 
   Rechteckimpulsformer-13   und   14--benutzt   werden. Diese Impulsformer sind in Reihe u. zw. derart geschaltet, dass der   Impulsformer --14-- durch   Impulse ausgelöst wird, die der Hinterflanke der vom   Impulsformer --13-- erzeugten   Impulse entsprechen. Infolgedessen wird die Hinterflanke der vom   Impulsformer-14--kommenden   Impulse gegenüber den vom   Steuergenerator-l-   erzeugten um eine Zeit verzögert, die der Gesamtdauer eines vom Impulsformer --13-- und eines vom   Impulsformer --14-- erzeugten   Impulses gleich ist. 



   Durch Impulse, die der Hinterflanke der vom   Generator --14-- erzeugten   Impulse entsprechen, 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 
 EMI3.1 
 gesetzt. 



   Steuerorgane der Impulsformer-13 und   14--weisen   geeichte Skalen mit Anzeigern für die gemessene Zeit auf. 



   Die vom   Impulsformer --14-- erzeugten   Rechteckimpulse werden auf die Koinzidenzschaltung - gegeben, durch die ein Vergleich zwischen der durch die Impulsformer-13 und 14-vorgegebenen Gesamtdauer der Verzögerung der Auslösung des   Sägezahngenerators-15--für   die einmalige Ablenkung und der Durchlaufzeit des empfangenen Sendesignals zustandekommt. 
 EMI3.2 
 generators--3--, an dessen Ausgang der strahlende piezoelektrische   Wandler--4--liegt,   nachdem sie das regelbare   Kompensations-Laufzeitglied-2-zur Nullpunkteinstellung   auf den Zeitmessskalen der Impulsformer-13 und 14--durchlaufen haben. 



   Die Nullpunkteinstellung ist durchgeführt, wenn die Verzögerungszeit des   Gliedes--2--der   Zeitdifferenz zwischen der Anfangsverzögerung der Auslösung des   Generators--15--für   die einmalige Ablenkung bei Nulleinstellung auf den Messskalen der Impulsformer-13 und 14-und der 
 EMI3.3 
 
Dabei soll die Abbildung des ersten empfangenen Signals sich im Nullpunkt der auf dem Bildschirm der Elektronenstrahlröhre--9--sichtbaren Zeitbasis befinden. 



   Nach Durchlauf des zu untersuchenden   Materials --5-- werden   die Ultraschallschwingungen vom piezoelektrischen Wandler--6--empfangen, in elektrische Schwingungen umgewandelt und zu dem   Verstärker --7-- weitergeleitet,   der an seinem Eingang ein geeichtes Dämpfungsglied (nicht dargestellt) aufweist. 



   Das am Ausgang des   Verstärkers-7-auftretende   Signal gelangt zu der Vertikalablenkplatte - 8-- der Elektronenstrahlröhre --9-- und über den   Detektor --10-- zur   Koinzidenzschaltung --11-- 
 EMI3.4 
 bei den Generatoren--13 und 14--vorgesehenen Skalen für die stufenweise und stufenlose Zeitablesung diese Impulse ebenfalls auf die Vertikalablenkplatten --8-- der Elektronenstrahlröhre   --9-- gegeben   werden. Bei der Eichung oder der   Überprüfung   der Einstellgenauigkeit der Skalen für die stufenweise und stufenlose Zeitablesung wird die Abbildung einer vom Quarzgenerator erzeugten Marke, die dem auf den Ableseskalen eingestellten Zeitwert entspricht, auf den Anfang der auf dem Bildschirm der   Elektronenstrahlröhre-9--sichtbaren   Zeitbasis geschoben. 



   Das Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Ultraschallschwingungen ins Material eingestrahlt wurden, und einer beliebigen Phase des das Material durchlaufenen Signals wird dadurch gemessen, dass man die Abbildung der gewählten Signalphase auf dem Bildschirm verschiebt, bis diese sich mit dem als Nullpunkt anzusehenden Anfang der Zeitbasis genau deckt. Dies wird erreicht durch Abstimmung der Impulsformer--13 und 14--,   d. h.   durch stufenweise Änderung der Dauer der vom   Impulsformer --13-- erzeugten   Impulse, was für den Fall grösserer Verstellungsbereiche vorgenommen wird, oder durch stufenlose Änderung der Impulsdauer unter Ablesung der Zeit an der Skala des Generators--14--, wenn es gilt, innerhalb einer Änderungsstufe des impulsformer   - -13-- einzustellen.    



   Die Messung der Zeitdifferenz zwischen zwei Phasen des empfangenen Signals (beispielsweise die Messung der Periodendauer der Grundschwingung) erfolgt durch stossfreies Verschieben der Abbildung dieser Signalphasen auf den Anfang der Zeitbasis, durch Ablesen von entsprechenden Anzeigen an der Skala und durch Bestimmen der Differenz zwischen zwei angezeigten Werten. 



   Die Nachhalldauer des Signals im Material wird dadurch ermittelt, dass die erste Anzeige bei der Einstellung des Signals auf den Anfang der Zeitbasis abgelesen wird, und die zweite Ablesung im Moment stattfindet, wo das Signal praktisch verschwunden ist (indem man die ganze Abbildung des Signals über die Zeitbasis hinaus verschiebt). 



   Die Erfassung einer relativen Änderung des Signalpegels, die das Signal nach Durchlauf des Materials aufweist, erfolgt mit Hilfe des geeichten Dämpfungsgliedes, das im Eingang des Verstärkers angeordnet ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Ultraschallimpulsgerät zur Prüfung von Materialien durch Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit und Dämpfung der in Materialien ausgestrahlten Ultraschallschwingungen mit einem Steuergenerator, der einen Sendeimpulsgenerator und einen Sägezahngenerator für die einmalige EMI4.1 zwischen den Steuergenerator (1) und den Sägezahngenerator (15) eine Laufzeitkette (13, 14) zur Verzögerung der Auslösung des Sägezahngenerators (15) für die einmalige Ablenkung des Strahles in Form einer Reihenschaltung aus zwei auf Impulsdauer geeichten stufenweise und stufenlos abstimmbaren Rechteckimpulsformern (13, 14) eingebaut ist, wobei der Ausgang dieser Impulsformer (13, 14) an den Sägezahngenerator (15) für die einmalige Ablenkung des Strahles und an eine Koinzidenzschaltung (11) angeschlossen ist,
    während der Eingang an den Steuergenerator (1) geschaltet ist, an dessen Eingang eine Eicheinrichtung (22) für die Eichung der Rechteckimpulsdauer über einen Schalter (21) angeschlossen ist, und dass der Steuergenerator (1) den Sendeimpulsgenerator (3) über ein regelbares Kompensations-Laufzeitglied (2) auslöst.
    2. Gerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n, z e i c h n e t, dass die Eicheinrichtung (22) aus einem Quarzimpulsgenerator besteht, der an die Vertikalablenkplatten (8) der Elektronenstrahlröhre (9) und an den Eingang des Steuergenerators (1) anschliessbar ist.
AT263568A 1968-03-18 1968-03-18 Ultraschallimpulsgerät zur Prüfung von Materialien AT278404B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3237357A1 (de) * 1982-01-18 1983-07-28 Zellweger Uster AG, 8610 Uster Verfahren und vorrichtung zur messung charakteristischer merkmale von fasermaterial, sowie anwendung des verfahrens
DE3227357A1 (de) * 1982-07-22 1984-01-26 Mehmet-Ali 7320 Göppingen Ekizoglu Sicherheitsvorrichtung fuer waschmaschinen, geschirrspuelautomaten o.ae. geraete

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3237357A1 (de) * 1982-01-18 1983-07-28 Zellweger Uster AG, 8610 Uster Verfahren und vorrichtung zur messung charakteristischer merkmale von fasermaterial, sowie anwendung des verfahrens
DE3227357A1 (de) * 1982-07-22 1984-01-26 Mehmet-Ali 7320 Göppingen Ekizoglu Sicherheitsvorrichtung fuer waschmaschinen, geschirrspuelautomaten o.ae. geraete

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