DE1773588A1 - Werkstoffpruefgeraet - Google Patents

Description

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OLL'SRüik

Mappe: 7566 Case: A -

Beschre ibung zum Patentgesuch der

AUTOMATION INDUSTRIES, INC., Los Angeles, California, USA

betreffend: "Werks toffprüfgerät"

Priorität: 7. Juni 1967, USA

Ute Erfindung bezieht sich auf zerstörungsfreie Werkstoffprlifgeräte, in denen Ultraschallenergie in die Werkstücke zur Lokalisierung von Fehlerstellen geschickt wird.

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Benutzt man ein Ultraschallprüfgerät zur Untersuchung Werkstückes, so wird ein Wandler akustisch mit dein Werkstück gekoppelt, wodurch Ultraschallenergie in das Werkstück übertragenwird. Derselbe oder ein zweiter Wandler empfängt die Ultraschallenergie, nachdem öle sich durch das Werkstück fortgepflanzt hat. Bisher war es notwendig, ™ Empfänger und Sender gesondert für jeden der Wandler

vorzusehen. Den WandLern ist ein relativ enges Strahlungöspektrum eigen, sie haben daher nur einen sehr kleinen Bereich überdeckt. Sollte ein grosses Werkstück völlig abgedeckt werden, so war es notwendig, das Werkstück in Form einer Reihe aufeinanderfolgender Untersuchungen äu prüfen oder eine Vielzahl von Prüfgeräten zu verwenden, um gleichzeitig das Werkstück an einer Vielzahl verschiedener Stellen zu prüfen. Dies hat sich nun aber als sehr langsam ι und kostspielig herausgestellt.

Demgegenüber zeichnet sich ein erfindungsgeraässes Ultraschallprüfgerät zur Untersuchung eines Werkstückes an einer Vielzahl verschiedenen Stellen aus durch die Kombination: Eine gesonderte Waiuliereinrichturig für jede Steile, wobei jede Wandlere inrichturig so aufgebaut ist, dass sie sich ak us tisch mit dem Werkstück an der jeweiligen Steile koppeln lasst; mit den Wundlereinrichtungen gekoppelte Sendereinrichtungen zum Erregen der Wandlereinrichtungen,

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derart, dass Ultraschallenergie in das Werkstück an diesen Stellen übertragen wird; mit den Wandlereinrichtungen gekoppelte Empfängereinrichtungen zum empfangen der durch die Wandlereinrichtungen erzeugten Signale als Ergebnis der hierauf auftreffenden Ultraschallenergie und Multiplexeinrichtungen, die selektiv eine Antwort in vorbestimmter Sequenz auf die durch die empfangene Ultraschallenergie erzeugten Signale hervorruft.

Durch dieses Gerät werden die vorgenannten Schwierigkeiten beseitigt. Das erfindungsgetnässe Ultraschallgerät ist einfach und wirksam, um gleichzeitig ein einziges Werkstück an einer Vielzahl von Stellen zu untersuchen oder auch um gleichzeitig eine Vielzahl verschiedener Werkstücke zu prüfen. Die Wandler werden also an einen einzigen Sender, Empfänger und Ausgang durch einen zeitteilenden Multiplexer gekoppelt und der Multiplexer besteht aus einer Vielzahl von Torschaltungen, die in vorbestimmter Frequenz geöffnet und geschlossen werden, derart, dass der Empfänger tatsächlich den einzelnen Wandlern entspricht, so dass jede der einzelnen Stellen einzeln unabhängig von der anderen Stelle geprüft wird.

Hierdurch ist offensichtlich eine Prüfung mit hoher Geschwindigkeit möglich und auch wird es erfi miungsgemäss ermöglicht, gemeinsame Sonde-, Empfangs- und Ausgangseinrichtungen

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zum Überwachen der Pfüfergebnisse an den verschiedenen Stellen zu verwenden.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen Figur 1 eine Kombination eines schematischen Blockschaltbildes einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist und

Figur 2 ist ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung«

Di· erfindungsgemässe Massnahme ist nach Figur 1 besonders geeignet, in einem zerstörungsfreien Werkstoffprüfgerät 10 verwendet zu werden, um gleichzeitig ein Werkstück an einer Vielzahl verschiedener Stellen zu prüfen· Alternativ kann da· Prüfgerät 10 verwendet werden, um gleichseitig •in· Vielzahl gesonderter, jedoch ähnlicher Werkstücke zu prüfen«

Gesonderte Wandlereinrichtungen sind für jede der Stellen oder jedes der gleichzeitig zu prüfenden Werkstück« vorgesehen. Die Wandlereinrichtung kann zwar von beliebiger gewünschter Art sein, das Prüfgerät arbeitet nach dem sogenannten Impulsechoverfahren, bei dem jede der Wandlereinrichtungen einen einzigen Wandler 12, Ik, l6 und l8

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aufweist, di· wirksam werden, um Uttraaehallenergie sowohl sa senden wie zu empfangen.

Jeder der Vandler jvelst eine Einrichtung, beispielsweise einen piezoelektrischen Kristall auf, der Elektrodenflächen auf sieh gegenüberliegenden Seiten besitzt. Wird ein elektrisches Treibersignal an die Elektroden 20 gelegt, so gerät physikalisch gesprochen der Kristall in Schwingungen und strahlt •dar sendet Ultraschallenergie, Umgekehrt, wenn Ultraschallenergie auf den Kristall auftrifft, entsteht ein elektrisches Potential zwischen den beiden Elektroden 20, Es handelt •iah um ein Hochfrequenzsignal, das hinsichtlich Amplitude, Forst und Zeit der einfallenden Ultraschallenergie entspricht,

Di« Vandler, 12, ik, 16 und l8 können akustisch mit den Werkefcüek (in Figur 1 nicht dargestellt) oder dee Werk-

•tüeken an einer Vielzahl bestimmter fester Stellen, gekoppelt werden. Normalerweise sind sie jedoch so angeordnet, da·* si· längs einer besonderen Bahn abtasten, die sich Über di· Oberfläche de· Werkstücke« erstreckt. Das Ergebnis ist, da·· da· Werkstück gleichzeitig über eine gross· Anzahl von Bahnen untersucht wird, wodurch selbst (rosse Werkstücke ••nr schnell geprüft werden können.

Die Wandler, 12, Ik, l6 und l8 werden durch elektrisch· Tr«ibersignaie erregt, die in der Sendeeinrichtung 22 entwiek«lt wurden. Ein kontinuierliche· Treibersignal kann

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an di· Wandler 12, Ik _t 16 und l8 gelegt warden, wodurch »ie kontinuierlich Ultrasohallanergie »enden. Im vorliegenden Pall iat es jedoch wünschenswert, lediglich intermittierend Ultrasehallenergieimpulse zu senden. Die Sendee!zurichtung umfasst somit einen Taktgeber oder Synchronisierung*·» generator 2k, Beim Generator 2k handelt es sich normaler« «reise um eine freilaufende Schaltung, beispielsweise einen Multivibrator, der eine Reihe von Taktgeberimpulsen. erzeugt. Diese Impulse ragein die Impulsfrequenz de* gesamten Systems« Dieee liegt im allgemeinen in der Grössenordnang von einigen Kiloherz·

Bis Impulsgenerator oder Pulser 26 ist mit dem Synehren* generator 2k gekoppelt, so dass er auf die Taktimpulse anspricht. Der Pulser 26 ist mit den Wandlern, 12, Ik₁ 16 und l8 gekoppelt und erzeugt Treibersignale, die gleiehzeitig sämtliehe Wandler 12, Ik, 16 und 18 erregen* Nevmaler·· weise ist dieses Signal ein Impuls mit einer Amplitude von eltlichen hundert Volt, Es ist von sehr kurzer Dauer (einige wenige Perioden) und von sehr hoher Prequens (zwischen weniger als 0,5 Megaherz bis au 25 Megahers oder mehr)·

Der Pulser 26 ist mit jedem der Wandler über getrennte Paare 28, JO, 32 und Jk von Umkehrdioden gekoppelt, 0*· Treibarsignal ist von der Gröasenordnung von

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hundert Volt und die Überachtegspannung der Dioden betrügt nur einige wenige Volt* Somit wird das Treibereignal frei durch die eine oder die andere oder beide der Dioden und erregt sämtliche Wandler gleichzeitig· ·

Die Spannung der durch di« Wandler 12, 14, l6 und l8 erzeugten Hoohfrequenzsignale als Ergebnis der empfangenen Ultraschall« energie ist gewöhnlich relativ niedrig und liegt beispielsweise bei einigen Minivolt oder weniger« Die Dioden sind so gewählt, dass deren Spannung bei Leitung grosser als die Spannungen der Hochfrequenzsignale ist, wodurch irgend» welche innerhalb eines Wandlers erzeugte Signale durch die Dioden blockiert werden· Das Ergebnis ist« d*se keine rüekgefUhrten Hochfrequenzsignale jemals mit den Impulsgenerator 26 oder an irgendeinen der anderen Wandler rückgekoppelt werden«

Wie vorher erwähnt werden die Wandler 12« Ik, 16 und-lS mit der Oberfläche eines einzigen Werkstückes an einer Vielaahl von Stellen, die untersucht werden sollen, gekoppelt oder auch mit einer grossen Anzahl ähnlicher gleichzeitig su prüfender Werkstücke« Nach der vorliegenden Ausführungsform sind nur vier Wandler 12, 14, 16 und l8 dargestellt, die eine Reihe mit einer nicht offenbarten Anzanl von Wandlern bilden und selbstverständlich kann aber eine beliebig· Anzahl, auch eine sehr grosse Anzahl von Wandlern verwendet werden«

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Die Verschiedenen Wandler dienen da au, Ultraaeballenergie*· impuise in das Werkstück jedesmal dann tu übertragen_t wenn der Synchroniaierungagenerator einen Taktimpuls erzeugt. Tritt eine Diskontinuität in der Bahn der übertragenen Energie auf, so wird wenigstens ein Teil der Energie zum Wandler 12, 14, 16 und l8 zurüokreflektiert, Empfängt der Wandler diese Energie, so erzeugt er ein entsprechendes Hochfrequenzsignal,

normalerweise ist das Werkstück frei von irgendwelchen inneren Diskontinuitäten und das erste empfangen« Echo entspricht der tob der gegenüberliegenden WerkstÜekseite reflektierten Energie« Das-resultierende Hoehfrequena* signal wird somit normalerweise gegenüber dem gesendeten Signal um eine Zeit verzögert, die dem Abstand zwischen Wandler - Werkatüokrückaeite und zurück entspricht* das heiaat es ist eine Funktion der Dicke des Werkstückes* Ist eine Diskontinuität, beispielsweiee.eine Lunker, «in Riss βte. zwischen Vorder» und Rückseiten vorhanden* so wird wenigstens ein Teil der Energie reflektiert und. vor dem Echo von der Werkstückrückseit« empfangen«· 8a« resultierende Hoohfrequenzaignal umfaaat nun «inen Impuls * der su einem Zeitpunkt auftritt, der den Abständen awisehen Wandler und der Diskontinuität entspricht« das heiaat deren Tiefe unterhalb der Eintrittaflache« Durch Measung der zeitlichen Verzögerung zwiaehen dem geaendeten Impuls

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und dem ersten rückgestrahlten Echo, wird es möglich, die Dicke des Werkstückes zu messen und oder das Vorhandensein irgendwelcher inneren Diskontinuitäten und ihre Tiefe unterhalb der Oberfläche zu bestimmen·

Sämtliche Wandler 12, lA, l6 und l8 sind mit einem gemeinsamen Empfänger 36 gekoppelt« Im vorliegenden Fall wird dies durch gesonderte Kupplungseinrichtungen 38 für jeden der Wandler 12, Ik, l6 und 18 erreicht. Der Empfänger 36 wird tXtig und empfängt die durch die Wandler erzeugten Hochfrequenzsignale als Ergebnis der auftreffenden Ultraschallenergie« Dmr Empfänger 36 liefert an seinem Ausgang ein Signal mit einer Wellenform, die der Umhüllenden des Hochfrequenzeignale entspricht« Die Verstärkung des Empfängers 36 und die Amplitude des Hochfrequenzsignals werden durch einstellen am Potentiometer kO geregelt·

Das empfangene Signal enthält ein oder mehr Impulse, die gegenüber dem Aussenden der Ultraschallanfangsenergie um* ein Intervall (oder Intervalle) entsprechend dem Abstand (•der den Abstünden) vom Wandler zur reflektierenden Oberfläche (oder Oberflächen) verzögert ist (sind)· Ist das Werkstück frei von irgendwelchen Diskontinuitäten, so ist die zeitliehe Verzögerung eine Punktion der Dleke de· Werkstüekes. Existiert eine Diskontinuität «wischen de« v*>rdarseltigen nnd rückseitigen Oberflächen, se witd

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die Zeitliche Verzögerung zu einer Funktion der Tiefe der Diskontinuität unterhalb der Oberfläche.

Jeder der Kupplungseinriohtungen 38 besteht erfindungagemäas aua einen Kondensator 42 und einer Torschaltung 44, 46, 48 und 50, Jode Torschaltung 44, 46, 48 und 50 weist einen Transistor 52, 54, 56 bzw, 58 auf, der als Emitterfolger ausgebildet ist. Insbesondere ist die Basis 60 jedes Wandlera mit dem jeweiligen Kondensator 42 verbunden« Die Emitter 62 aind direkt miteinander und dem gerneinaamen Eingang dea Empfängers 36 gekoppelt. Der Kollektor 6k jedea Tranaistors 52, 54, 56 bzw. 58 ist mit der Baaia 60 über einen Vorwiderstand 66 verbunden«

Ivaätzlich iat jeder Kollektor 64 mit einer Toraohaltungsregelung gekoppelt. Die erfindungagemässe Regelung umfasst ein Zählwerk oder einen Teiler 68, deaaen ayohroner Singang an den Ausgang des Synchroni«ierungegeneratora 6k gekoppelt iat. Der Teiler 68 umfaaat auch eine Vielzahl gesonderter Auagänge. Im vorliegenden Falle aind zwei druppen 70 und 72 vorhanden, wobei jede Gruppe einen geaonderten Ausgang für jeden Wandler umfasst« Jedesmal dann, wenn ein Taktgeberimpuls an den Eingang gegebenwird, wird ein Signal beim nächstfolgenden Ausgang erzeugt» Ba ergibt aieh, dass der Teiler 68 tatsächlich die Zeitgeberlmpulae in vier gesonderte Signalzüge unterteilt« Die

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Signal« in jedem Zug besitzen eine Frequenz, die nach dieaer Ausführungsform gleich ein Viertel derjenigen der Treiberimpulae iat. Die verschiedenen Ausgänge dea Teilera 68 aind mit den Kollektoren 64 der verschiedenen Translatoren 52, 54, 56 und 58 gekoppelt. Normalerweise wird der Kollektor 64 vorgespannt, um den Transistor abzuschalten, wodurch kein Hochfreqnenrsignal den Emitter 62 erreicht« Ist jedoch ein Ausgangssignal an einem der Ausgänge dea Teilers 68 vorhanden, so wird der entsprechende Translator "ein^M-geschaltet, und zwar für ein Interwall, das der Dauer dea Ausgangeaignala entspricht« Jedes durch den zugeordneten Wandler während dieses Interwalls erzeugte Signal wird mit dem Empfänger 36 gekoppelt«

Bei Auftreten des nach*en Synchronieierungaimpulaes endet daa Signal am Ausgang, der vorher leitende Wandler wird nieht leitend, wodurch seine Torschaltung geaohloasen wird, ein Signal erscheint am nächsten Ausgang und der nächstfolgende Tranaistor wird leitend, wodurch seine Torschaltung geöffnet wird.

Ia zeigt aieh somit, dass obwohl sämtliche Wandler 12, 14, l6 und l8 gleichzeitig erregt sind und Impulse von Ultra- ' aohallenergie in das Wer*«tück an allen Stellen senden, nur die Torsehaltungen 44, 46, 48 und 50 öffnen und die

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Torschaltung, die geöffnet wird, in der Folge weitergedreht ist. Al· Ergebnis dieser Multiplexanordnung werden die Hochfrequenzsignale von den verschiedenen Wandlern 12« 14, l6 und l8 sequentiell mit dem Empfänger 36 gekoppelt«

Der Ausgang des Empfängers 36 kann an irgendeinen geeigneten Terbraucher gekoppelt werden. Die Art des zu verwendenden Verbrauchers hängt natürlich von der Natur des Werkstückes, der Art des vorzunehmenden Versuches oder der Prüfung, dem Typ der gewünschten Information und welcher Gebrauch von der Information gemacht werden soll etc. ab« So besitzt beispielsweise das erfindungsgemässe Prüfgerät 10 eine gesonderte Alarmeinrichtung 76, 78, 80 und 82 für jeden der Wandler 12, 14, 16 und l8. Messgeräte, Farbsprühsohreiber, Aufzeichner etc· können anstelle oder in Kombination mit den Alarmeinrichtungen Anwendung finden· Tastet ein Wandler 12, l4, l6 oder l8 einen Teil des eine Fehlerstelle enthaltenden Werkstückes ab, so zeigt die entsprechende Alarmeinrichtung 76, 78, 80 bzw. 82 diese Tatsache an. Die Alarmeinrichtungen 76, 78, 80 bzw, 82 sind mit dem Ausgang des Smpfängers 36 über eine erste Torschaltung 84 in Reihe mit dem Empfänger 36 und einer Reihe paralleler Ausgangstorschaltungen 86, 88, 90 und 92 gekoppelt, die zwischen dem Ausgang der ersten Tor-· schaltung 84 und den Eingängen der Alarmeinrichtungen 76, 78, 80 und 82 angeordnet sind«

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Die erste Tor«cha1tung Qk umfasst einen Regeleingang 9^r der mit dem Ausgang des Synchronisierungegenerators 2k gekoppelt ist, so dass ein Synchronverhalten bezüglich der ausgesendeten Ultraschallenergie vorherrscht. Die Torschaltung 84 wirkt so, dass für ein bestimmtes Intervall nach jedem Aussenden der Impulse von den Wandlern 12, Ik, l6 und l8 geöffnet wird und dass die Torschaltung über ein bestimmtes Zeitinterwall offen bleibt. Das offene Intervall entspricht der Zeit, während der ein Hoohfrequenzsigna.l als Ergebnis einer reflektierenden Zielstelle auftreten würde, das in einem Bereich von besonderem Interesse Vorgesehen ist·

Beispielsweise kann de Prüfvorrichtung 10 verwendet werden, um Fehlerstellen zu lokalisieren, die innerhalb des Werkistückes vorhanden sind oder um übermässig dünne Stellen zu ermitteln· Die Torsohaltung Bk würde sieh dann su einem Zeitpunkt öffnen entsprechend dem Eintritt dar ültrasohallenergie in das Werkstück und würde sioh iu eianm Zeitpunkt schllessen, der einer Reflektion vom dünnsten noch annehmbaren Werkstück entspricht« Ist eine Diskontinuität innerhalb des Werkstückes vorhanden oder 1st das Werkstück zu dünn, so wird ein Echo empfangen, .während dl· Torschaltung Qk noch offen ist« Dies·· Signal Mira dann m}.t dem Eingang der Torschaltungen 86, 88, 90 und $2. gekoppelt« Ist das Werkstück fehlerfrei und oder

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brauchbarer Dicke, so treten bä. offener Torschaltung 84' keinerlei Signale auf« Umgekehrt kann es wünschenswert sein, das Prüfgerät zum Überwachen des Werkstückes hinsichtlich übermässiger Dicke zu benutzen. In diesem Pail bliebe dann die Torschaltung 84 flir eine Periode geschlossen, die gleich der Zeit entsprechend der maximal annehmbaren' Dicke ist.

Die Ausgangstorschaltungen 86, 88, 90 und 92 können ähnlich den Eingangstorschaltungen 44, 46, 48 und 50 sein und Transistoren 96, 98, 100 und 102 aufweisen. Die Basen 104 sämtlicher Transistoren 96, 98, 100 und 102 sind direkt mit dem gemeinsamen Ausgang der Torschaltung 84 gekoppelt« Jeder der Emitter 196 ist über Einzelpotentiometer 108 an Masse gelegt· Die Kollektoren 110 sind mit der «weiten Gruppe 72 von Ausgängen vom Teiler 98 verbunden. Hierdurch wird veranlasst, dass jede der Ausgangstoreschaltungen 86, 88, 90 und 92 synchron mit der entsprechenden Eingangstorschaltung 44, 46, 48 und 50 jeweils flieset. Die Folge, dass die Eingangstorschaltungen 44, 46, 48 und 50 und die Ausgangstorschaltungen 86, 88, 90 und 92 tatsächlich da« Prüfgerät 10 in eine Vielzahl von Kanälen entsprechend den von den Wandlern 12, 14, l6 und l8 abgetasteten Wegen unterteilen und dass die Charakteristiken des Werkstückes längs jedes Abiastungsweges gesondert durch die Alarmeinrlelltungen 76, 78, 80 und 82 angezeigt werden«

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Un das Prüfgerät .10 zum Untersuchen eines Werkstückes »u verwenden, Werden die. Wandler 12, Ik _% 16 und l8 «it de« Werkstück gekoppelt, so dass die interessanten Bereiche abgetastet werden können. Der Synchrongenerator 2k erzeugt intermittierend einen Triggerinipuls, wodurch der Impulsgenerator 26 einen Treiberimpuls erzeugt. Dieser Treiberimpuls wird durch die Diodenpaare 28, 30, 32 und Jk an sämtliche der Wandler 12, Ik _% 16 und l8 gekoppelt, wodurch diese sämtlich Ultraschallenergie in das Werkstück übertragen bzw. senden. In diesem Augenblick sind sä'■ ti lohe Eingangstorschaltungen kk, k6, k& und 50 normalerweise geschlossen, wodurch der Treiberimpuls daran gehfcidert wird, den Empfänger 36 zu erreichen«

Sämtliche rückkehrenden Echos werden von den Wandlern- -12_v Ik, 16 und l8 empfangen und Hochfrequenzeignale werden erzeugt. Zum Zeitpunkt, wo die interessanten Hochfrequenzsignale zurückgekommen sind, hat sich bereits eine 4er Eingangstorschaltungen kk, 46, kQ bzw. 50 geöffnet« Der Rest der Torschaltungen wird geschlossen. Das Hochfrequenzsignal wird dann durch das offene Gatter mit dem Empfänger 36 gekoppelt. Tritt ein Signal auf, wenn die Torsohaltung Sk offen ist, so wird es an sämtliche der Basen 104 der Transistoren 96, 98, 100 und 102 in den Torschaltungen 86, 88, 90 und 92 gekoppelt. Die Ausgangstorschaltung entsprechend der offenen Singangstorschaltung Bffnet sich,

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wodurch das empfangene Signal mit der Alarmeinrichtung etc· gekoppelt wird. Sind in diesem Kanal irgendwelche etörenden Diskontinuitäten vorhanden, so wird eine Anzeige gegeben«

Tritt der nächstfolgende Taktgeberimpuls auf, so öffnet.der Teiler 68 die nächstfolgenden Eingangs»· und Ausgangetorsehaltungen, derart, dass der Kanal die Charakteristiken des Teiles des durch den zugeordneten Wandler abgetasteten Werkstückes anzeigt· Die verschiedenen Potentieeeter 108 werden eingestellt, so dass die Charakteristiken der Kanäle Alle im wesentlichen die gleichen sind. Das Potentiometer wird so eingestellt, dass die Verstärkung des Empfängers 36 geeignet #ür die gewünschten Anzeigen, beispielsweise die Alarmniveaus etc. wird.

Ss zeigt sich so,dass sämtliche Teile des Werkstückes gleiohzeitig und kontinuierlich geprüft werden· Das Prüfgerät arbeitet aber nur mit einem einzigen Sender und eimea einzigen Empfänger.

Alternativ kann es wünschenswert sein, das Prüfgerät 113 nach Figur 2 zu verwenden. Dieses Prüfgerät 113 ist dea vorhergehenden Prüfgerät 10 äusserst ähnlieh, indem es eine grosse Ankahl von Wandlereinrichtungen zum Untersuchen eine« Werkstückes 111 an einer grossen Anzahl verschiedener Stellen aufweist« Bei dieser Ausführungsform jedoch umfasst Jede

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Wandlereinrichtung einen einzigen Wandler 112, 114, Il6* und 120 zum Senden von Ultrasehallenergie, sowie einen (•sonderten Wandler 122, 12^, 126, 128 und 130 sum Empfang der Ultraschallenergie,

Die Wandler in jedem Paar werden auf gegenüberliegenden Seiten des Werkstückes 111 angeordnet, wodurch Ultraschallenergie rom ersten Wandler durch das Werkstück zum zweiten Wandler übertragen werden kann» Ist das Werkstück frei Ton ^e den Diskontinuitäten, so tritt die Ultraschallenergie durch, das Werkstück. Im Falle einer Diskontinuität, beispielsweise eines Risses, einer Hohlstelle bzw. Lunker et*« wird die Ultraschallenergie absorbiert· reflektiert et·« und erreicht den empfangenden Wandler nicht.

Ein Synchrongenerator 132 und ein Impulsgeber 136 sind vor ge »· sehen, um sämtliche der sendenden Wandler 112 bis 130 *u erregen, wodurch Impulse von Ultraschallenergie gleich?· zeitig durch das Werkstück 111 an sämtlichen der verschiedenen Stellen übertragen werden.

J«der der Empfänger-Wandler 122 bis 130 ist mit «in«r g«t» sonderten Torschaltung 1^2, ikk, 146, 1Ί8 und 150, «inam Signaleingang, einem Regeleingang und «in·· Sign*l«u#g*ng gekoppelt. Normalerweise wird jede Torschaltung l4g H* geschlossen gehalten, wodurch keinerlei Sif»«le τ··

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Signaleingang nit dem Signalauegang gekoppelt werden» Venn * jedoch ein Regelsignal am Regeleingang vorhanden i*t, Öffnet die Torschaltung, Alle Signale, die am Eingang «rührend der Dauer des Regelsignals vorhanden sind, werden direkt durch die Torschaltung l4t2 bis 150 mit dem Signalauegang gekoppelt«

Ein Teiler 13k oder Zähler wird mit dem Synchrongenerator verbunden. Dieser dient dazu, die Triggerimpulse in «ine' getrennte Reihe von Signalen zu unterteilen. Die Signale in den verschiedenen Reihen werden um Deträge entsprechend den aufeinanderfolgend auftretenden Taktgebersignalen verzögert· Die Ausgänge des Teilers 134 werden «it den ver-" schiedenen Torschaltungen 1Λ2 bis 150 gekoppelt· Als Folge hiervon öffnet bei Auftreten eines Triggereignales jedes Mal die nachfolgende Torschaltung und koppelt die Signale von den entsprechenden empfangenden Wandler 122bls 130 mit den geneinsamen Ausgang.

Ein Empfänger I38 ist mit dem gemeinsamen Ausgängen der Torschaltungen 1^2 bis 150 gekoppelt und wird wirksan, um die verschiedenen torgesteuerten Signale zu empfangen· Bmr Empfänger I38 wird seinerseits nit geeigneten Au*gang*einrichtungen gekoppelt· Im vorliegenden Falle bestehen diese aus einer nit den Synchrongenerator 132 gekoppelten T»rschaltung l40» Der Auegang der Torschaltung lfcO wird

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deinerseits mit geeigneten Anzeigeeinrichtungen gekoppelt* Dies« können zwar aus einem Aufzeichner, Messgerät etc. bestehen, dargestellt ist aber wiederum eine Alarmeinrichtung 139. ·

Im Betrieb dieses Systems 113 erregt jedes Mal, wenn ein Triggerimpuls auftritt, der Impulsgeber 136 sämtliche der sendenden Wandler 112, 114, 116, Il8 und 120, wodurch Ultraschallenergie durch das. Werkstück 111 mit jeden der empfangenden Wandler 122, 124, 126, 128 und 130 gekoppelt

wird« Der Teiler 134 wird wirksam und hält sämtliche 4er Terschaltungen 142 bis 150 bis auf eine geschlossen« Sapfängt der der offenen Torschaltung zugeordnete Wandler einen Ultraschallimpuls, so wird ein Hochfrequenzsignal durch offene Torschaltung mit dem Empfänger 138 gekoppelt« Wenn die nachfolgenden Taktgebersignale auftreten, öffnen tta.4 sehliessen die nachfolgenden Torschaltungen 142 bis 150, wodurch die Hochfrequenzsignale in den Kanälen empfangen werden.

Die empfangenen Signale werden durch die Torschaltung mit der Alarmeinrichtung 139 gekoppelt· Wird ein Signal durch den Empfänger 138 empfangen, so werden keine Signale durch die Torsohaltung l4o gekoppelt und die Alaraalnriehtung 139 wird nicht in Gang gesetzt. Dies zeigt, das· dieser Teil des Werkstückes 111 gesund und frei Ton irgendwelchem

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Diskontinuitäten ist. Wird jedoch ein Signal nicht empfangen,! so wird ein Signal durch die Torschaltung lAO alt der Alaraeinrichtung 139 gekoppelt. Die Alarmeinrichtung 139 wird "angeschossen", wodurch angezeigt wird, dass ein· Diskontinuität innerhalb des Werkstückes 111 auf der Linie der Wandler vorhanden ist.

Zn Hinblick auf eine knappe Darstellung wurde die Erfindung nur anhand zweier Ausführungsformen beschrieben! für den Fachmann ist es klar, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können. Insbesondere ktou&en die verschiedenen Anordnungen der Wandler und deren Ii<n«ata in einem Impulsechoverfahren durch ein TransmiseionsVerfahrcn oder auf andere Weise variiert werden« So können Beispielsweise die Wandler so angeordnet werden, dass si« gleie-k·* aeitig den gleichen Teil des Werkstückes untersuchen, In dem Ultraschallenergie in verschiedenen Richtungen ode*' Arten ausgesandt wird. Auch kann die Multlplexfo.rtt «awl· die Art und die Folge, in der die Betätigung erfolgt« modifiziert werden, um eine Anpassung an jede besonder· Anforderung zu erbringen· Auch können die Ausgangseinrichtungen so aufgebaut sein, dass sie den Anforderungen jeder Situation gerecht werden. Beispielsweise ktfan·» 41· Alarmeinrichtungen ersetzt oder ergänzt werden 4vreB. ein Anaeigemessgerät, ein Oscilloskop, Marklerungselarlch^ungen, Aufzeiehaer etc. Die vorstehende Beschreibung 1st afcee

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lediglich al· Erläuterung der Erfindung zu betrachten.

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Claims (5)

Patentansp r ü c h e :

1. Zerstörungefreies Ultraschallprüfgerät zur Untersuchung einea Werkstückes an einer Vielzahl verschiedener Stellen, gekennzeichnet durch die Kombination gesonderter Wandlereinrichtungen (l2-l8) für jede Stelle, wobei jede der Wandlereinrichtungen so eingerichtet ist, dass sie akustisch mit den Werkstück an der jeweiligen Stelle gekoppelt wird, mit den Wandlereinrichtungen (12-18) gekoppelte Sendereinrichtungen (22) zum Erregen der Wandlereinrichtungen, derart, dass Ultraschallenergie in das Werkstück an diesen Stellen übertragen wird« Hit den Wandlereinrichtungen (12-l8) gekoppelte Bapfängereinrichtungen (36) zum Smpfangen der durch die Wandler« einrichtung erzeugten Signale als Ergebnis der hierauf auftreffenden Ultraschallenergie und durch Multiplexeinrichtungen (kO; 38) die selektiv in vorbestimater Reihenfolge eine Antwort auf die durch die empfangene Ultraschallenergie erzeugten Signale hervorrufen«

2« Ultraschallprüfgerät nach Anspruch 1, d a d u r β h gekennzeichnet , dass die Multiplex·!»·» richtung in der Empfängereinrichtung angeordnet und so eingerichtet ist, dass sie nur die Signale von ein·», besonderen Wandler zu einem besonderen Zeitpunkt dwremlMsst·

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3· Ultraachallprüfgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass jede Wandlereinrichtung (12-18) einen Wandler umfasst, der so auegebildet ist, dass er Ultraschallenergie aussendet, «ad Ultrasahallenergie empfängt«

4« Ultraschallprüfgerät nach Anspruch 2, daduroh gekennzeichnet , dass die Wandlereinriehtung einen ersten Wandler zum Übertragen Ton Ultraaehallenergie in das Werkstück und zum Empfang von Ultraschallenergie

Ton Werkstück aufweist.

5. Zerstörungsfreie« Ultraschallprüfgerät zur Untersuchung eines Werkstückes an einer Vielzahl Terschledener Stellen, gekennzeichnet dur β ta die Kombination eines gesonderten Kanals für jede dieser. Stellen, Wandlereinrichtungen in jedem dieser Kanäle, die akustisch mit dem Werkstück koppelbar sind,' mit den Wandlereinrichtungen verbundene Sendeeinrieh^ungen zum Erregen der Wandlereinrichtungen, derart, das« Ultraschallenergie in das Werkstück an diesen Stellen übertragen wird, mit der Wandlereinriohtung gekuppelte Bapfängereinrichtungen zum Empfangen der durch die Wandlereinrichtungβη erzeugten Signale als Ergebnis der hierauf auftreffenden Ultraaehallenergie, und durek

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Einrichtungen zum selektiven Erregen der Kanüle in vorbestimmter Reihenfolge·

6· ültraechallprüfgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass der Sender derart ausgebildet ist, dass er gleichzeitig sämtliche Wandlereinrichtungen erregt, wodurch die Ultraschallenergie an die Empfängereinrichtungen an sämtlichen dieser Stellen gekoppelt wird,

7· Ultraschallprüfgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die letztgenannten Einrichtungen in der Empfangereinriehtung angeordnet sind, derart, dass die Empfangereinriehtung nur auf die von einem besonderen Wandler empfangene Ultraachallenergie anspricht.

8, Zerstörungsfreies Werkstoffprüfgerät zum Untersuchen eines Werkstückes an einer Vielzahl verschiedener Stellen, gekennzeichnet durch die Kombination einer gesonderten Wandlereinrichtung für jede dieaar Stellen, wobei dLe Wandlereinrichtung so ausgebildet ist, dass sie akustisch mit dem Werkstück sum Abtasten des Werkstückes längs vorbestimmter Bahnen koppelbar tat, durch mit den Wandlereinrichtungen gekoppelte Send··* einrichtungen zum Erregen der Wandler, einen Empfänger

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zum Empfangen der Signale hiervon, eine gesonderte Torschaltung für jeden Wandler, die mit dem Empfänger gekoppelt ist und durch Taktgebereinrichtungen, die wirksam mit den Torschaltungen gekoppelt sind und die Torschaltungen in vorbestimmter Reihenfolge öffnen«

9« Ultraschallprüfgerät nach Anspruch 8, daduroh gekennzeichnet , dass die Wandlereinriehtung einen einzelnen Wandler zum Übertragen und Empfangen von Ultraschallenergie aufweist.

10« Ultraschallprüfgerät nach Anspruch 8, g e k β η η-zeichnet durch einen gesonderten Ausgang für jeden Wandler, wobei die Torschaltung so ausgebildet ist, dass sie intermittierend den Empfänger mit den Ausgangseinrichtungen koppelt, derart, dass die Ausgangseinrichtung die Charakteristiken der Werkstücke längs der Abtastwege angibt*

11« Ultraschallprüfgerät nach Anspruch 8, daduroh gekennzeichnet , dass die Torsohaltungseinrichtungen wirksam sind, um intermittierend und aufeinanderfolgend die Wandlereinrichtung mit dem Empfänger zu koppeln, derart, dass der Empfänger aufeinanderfolgend auf die Signale von den Wandlern anspricht«

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12« Ultraschallprüfgerät nach Anspruch 10, g e k β η η· zeichnet durch eine zweite Torschaltung zwischen den Wandlern und dem Empfänger, wobei die zweiten Torschaltungen intermittierend und nacheinander die Wandlereinrichtung mit dem Empfänger koppeln, derart, dass der Empfänger aufeinanderfolgend auf die Signale . von den Wandlern anspricht.

13* Ultraschallprüfgerät nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Impulsgeber zum gleichzeitigen Erregen sämtlicher Wandler, derart, dass . die Wandler gleichzeitig Ultraschallenergie übertragen und durch mit dem Impulsgeber verbundene Multiplexeinrichtungen, die so ausgebildet sind, dass sie die Tor·· schaltungen in vorbestimmter Reihenfolge in Abhängigkeit von der Aussendung von Ultraschallenergie öffnen und schliessen«

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