Anordnung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung nach dem Ultraschall-Impulsrefiexionsverfahren
Bei den bekannten Geräten zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, die nach dem Ultraschall-Impulsreflexionsverfahren
arbeiten, wird die Schallankopplung gewöhnlich unter Zwischenschaltung einer Flüssigkeitsstrecke
vorgenommen. Da die Ankopplungsflüssigkeit und der beispielsweise aus Metall bestehende
Prüfling sehr unterschiedliche Schallwellenwiderstände haben, wird infolgedessen
beim Eindringen in das Metall ein erheblicher Teil der Schallenergie zurück- oder
fortreflektiert. Der Rest der Schallstrahlung wird im Metall mehr oder weniger stark
absorbiert, so daß oberflächennahe Fehler zwar noch gut, oberflächenferne Fehler
dagegen schlecht oder gar nicht angezeigt werden. Arrangement for non-destructive testing of materials using the ultrasonic pulse reflection method
In the case of the known devices for non-destructive testing of materials, which are based on the ultrasonic pulse reflection method
work, the acoustic coupling is usually with the interposition of a fluid path
performed. As the coupling liquid and the one made, for example, of metal
The test object will have very different acoustic wave resistances as a result
When penetrating the metal, a considerable part of the sound energy is returned or
reflected away. The rest of the sound radiation becomes more or less strong in the metal
absorbed, so that defects close to the surface are still good, defects remote from the surface
on the other hand, are displayed poorly or not at all.
Es ist auch bereits eine Anordnung bekannt, bei der die geschilderten
Nachteile dadurch verringert werden, daß am Schallgeber oder -empfänger eine Empfindlichkeitsregelung
mit Hilfe eines einstellbaren Widerstandes vorgesehen ist. Bei anderen bekannten
Vorrichtungen zur Werkstoffprüfung mittels Ultraschall wird zu diesem Zweck der
Verstärkungsgrad des Impulsverstärkers entsprechend den sich ändernden Bedingungen
automatisch geregelt. So wurde z. B. vorgeschlagen, zur Verstärkungsregelung eine
Regelspannung zu verwenden, deren Größe von der Differenz zwischen einer einstellbaren
Bezugsspannung und der Amplitude von Kontrollimpulsen abhängt, die aus der vom Schallempfänger
aufgenommenen Energie abgeleitet werden. An arrangement is also already known in which the described
Disadvantages are reduced by the fact that the sound transmitter or receiver has a sensitivity control
is provided with the help of an adjustable resistor. With other well-known
Devices for material testing by means of ultrasound is used for this purpose
Gain of the pulse amplifier according to the changing conditions
regulated automatically. So was z. B. proposed a gain control
To use control voltage, the size of which is the difference between an adjustable
Reference voltage and the amplitude of control pulses depends on the from the sound receiver
absorbed energy can be derived.
Die Erfindung richtet sich auf eine derartige Anordnung mit automatischer
Verstärkungsregelung des Impulsverstärkers, bei der die unterschiedliche Schallabsorption
im Prüfling in äußerst einfacher Weise dadurch ausgeglichen wird, daß gemäß der
Erfindung die Regelung des Impulsverstärkers durch eine zeitabhängige Spannung erfolgt,
deren Anlauf durch das erste Oberflächenecho ausgelöst wird. Der zeitliche Verlauf
der Regelspannung ist dabei zweckmäßig vom linearen Anstieg bis zur e-Funktion veränderbar. The invention is directed to such an arrangement with automatic
Gain control of the pulse amplifier, in which the different sound absorption
is compensated in the test object in an extremely simple manner that according to the
Invention the control of the pulse amplifier is carried out by a time-dependent voltage,
whose start-up is triggered by the first surface echo. The course over time
the control voltage can expediently be changed from a linear rise to an exponential function.
Durch die Anordnung gemäß der Erfindung ergibt sich insofern ein
technischer Fortschritt, als bei Werkstücken mit diskontinuierlicher Kontur der
Oberfläche der zeitliche Beginn der Regelung dieser Kontur folgt, so daß die in
gleichen Werkstücktiefen reflektierten Schallimpulse mit gleichem Verstärkungsgrad
verstärkt werden. Hierdurch wird erreicht, daß oberflächennahe Fehler unabhängig
von der Kontur der Oberfläche und frei von Verstärkerübersteuerungen, also mit kleiner
toter Zone, angezeigt werden, während oberflächenferne Fehler entsprechend dem angehobenen
Verstärkungsgrad ebenso deutlich markiert werden. The arrangement according to the invention results in a
technical progress than with workpieces with a discontinuous contour
Surface the temporal beginning of the regulation of this contour follows, so that the in
The same workpiece depths reflected sound pulses with the same degree of amplification
be reinforced. This ensures that defects close to the surface are independent
from the contour of the surface and free from amplifier overload, so with smaller
dead zone, while distant defects are displayed according to the raised
Gain level should also be clearly marked.
Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher erläutert, von denen
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung und Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel
für einen speziellen Teil dieser Anordnung zeigt. The invention is explained in more detail with reference to the figures, of which
1 shows a block diagram of the arrangement according to the invention and FIG. 2 shows an exemplary embodiment
for a specific part of this arrangement shows.
In dem Blockschaltbild nach Fig. 1 ist 1 eine Steuerstufe, die einen
Impulssender 2 mit konstanter Folgefrequenz einschaltet. Ein Schallgeber 3 sendet
Schallimpulse durch eine Ankopplungsfiüssigkeit 4, beispielsweise Wasser, zum Prüfobjekt
5. Das vom Prüfling zurückkehrende Oberflächenecho wird im Schallgeber in einen
Spannungsimpuls umgewandelt und in einem Impuls verstärker 6 verstärkt. Sein Verstärkungsgrad
ist nur so groß, daß der verstärkte Impuls ausreicht, einen bistabilen Multivibrator
7 in seine zweite Ruhelage umzukippen. Der dadurch entstehende Rechteckimpuls wird
einer Schaltungsanordnun 8 zugeleitet, die Regelglieder zur Umformung der Rechteckspannung
in linear oder e-förmig mit der Zeit ansteigende Spannungsimpulse enthält. Fig.
2 zeigt eine Möglichkeit für die Ausführung dieser Schaltungsanordnung. Der vom
Multivibrator 7 ankommende Rechteckimpuls wird hierbei einer Gleichrichteranordnung,
die aus einer Diode 11 und einer Parallelschaltung eines Widerstandes R und einer
Kapazität besteht, zugeführt. Der Ladestrom des Kondensators C wird durch den bistabilen
Multivibrator 7 und damit vom Oberfiächenecho abgeschaltet. Im gleichen Augenblick
setzt die Entladung mit der Zeitkonstanten T = CR ein. Durch Veränderung des Widerstandes
von R kann die Entlade-Zeitkonstante in weiten Grenzen verändert werden. Die
an
C liegende Spannung stellt gleichzeitig die Regelspannung des Impulsverstärkers
dar, der nach völliger Entladung von C seinen maximalen Verstärkungsgrad erreicht
hat. In the block diagram of FIG. 1, 1 is a control stage which has a
Pulse transmitter 2 switches on with constant repetition frequency. A sounder 3 sends
Sound pulses through a coupling liquid 4, for example water, to the test object
5. The surface echo returning from the test object is converted into a
Converted voltage pulse and amplified in a pulse amplifier 6. Its degree of reinforcement
is only so big that the amplified impulse is sufficient, a bistable multivibrator
7 to tip over into its second rest position. The resulting square pulse is
a circuit arrangement 8, the control elements for converting the square-wave voltage
contains voltage pulses that increase linearly or e-shaped over time. Fig.
2 shows one possibility for implementing this circuit arrangement. The from
Multivibrator 7 incoming rectangular pulse is here a rectifier arrangement,
from a diode 11 and a parallel circuit of a resistor R and a
Capacity exists, supplied. The charging current of the capacitor C is through the bistable
Multivibrator 7 and thus switched off from the surface echo. At the same moment
starts the discharge with the time constant T = CR. By changing the resistance
from R the discharge time constant can be changed within wide limits. the
at
C at the same time represents the control voltage of the pulse amplifier
which reaches its maximum degree of amplification after the complete discharge of C.
Has.
Der bistabile Multivibrator 7 löst bei Eintreffen des Oberflächenechos
außerdem im Bauteil 9 den Beginn der sägezahnförmigen Zeitablenkung für das Kathodenstrahlrohr
10 aus. Das hat den großen Vorteil, daß die Zeit, die der Schallimpuls zum Durchlaufen
der Strecke Schallgeber-Prüfling benötigt, bei der Bildaufzeichnung nicht durch
Verzögerungsglieder eliminiert werden muß. Zu diesem Zweck wird eine differenzierte
Flanke der Rechteckspannung des Multivibrators 7 benutzt und dem Sägezahngenerator
9 zugeführt. The bistable multivibrator 7 triggers when the surface echo arrives
also in component 9 the beginning of the sawtooth-shaped time deflection for the cathode ray tube
10 off. This has the great advantage that the time it takes for the sound pulse to pass through
the distance from the sounder to the test item is required, but not during the image recording
Delay elements must be eliminated. To this end, a differentiated
Edge of the square wave voltage of the multivibrator 7 used and the sawtooth generator
9 supplied.