DE2827489C2

DE2827489C2 - Digitales Ultraschall-Holografiegerät

Info

Publication number: DE2827489C2
Application number: DE2827489A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Tokyo Kanamori; Kazumichi Kanagawa Suzuki; Fuminobu Kanagawa Takahashi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-06-22
Filing date: 1978-06-22
Publication date: 1982-07-29
Also published as: FR2425099A1; US4222273A; CA1103489A; GB2000291A; GB2000291B; DE2827489A1; FR2425099B1

Description

Q<Ö<TJ2

60

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Spitzenwertdetektor (220), der die Spitzenwerte der Signalimpulse (L) erfaßt, sowie eine Recheneinrichtung (221), die die Spitzenwerte in Abhängigkeit von dem Koinzidenzsignal (V) addiert oder subtrahiert, wobei das Hologramm in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Recheneinrichtung (221) erzeugt wird.

7. Gerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Datenwandler (222), tier das Ausgangssignal der Recheneinrichtung (221) in ein Analogsignal umsetzt, das als Leuchtdichtesignal zur Darstel'ung des Hologramms dient

Die Erfindung betrifft ein digitales Ultraschall-Holographiegerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem aus der USA-Patentschrift Nr. 36 78 452 bekannten Gerät dieser Art wird der über einen Ultraschallsender emittierte und von einem Objekt reflektierte Impuls von einer linearen Anordnung mehrerer Ultraschallempfänger aufgenommen. Jedes einzelne, von einem der Empfänger aufgenommene Signal wird über einen Verstärker, einen Begrenzer, eine Differenzierstufe, einen Gleichrichter und eine Formierstufe in einen Rechteckimpuls umgewandelt, der eine von Eigenschaften des Objekts und der Lage des zugehörigen Empfängers abhängige Phase relativ zu einem Bezugsimpuls aufweist Der Bezugsimpuls wird dabei aus der den Ultraschallsender ansteuernden Sinuswelle gewonnen und ebenso wie die empfangenen Impulse über einen Verstärker, einen Begrenzer, eine Differenzierstufe, einen Gleichrichter und eine Formierstufe in einen Rechteckimpuls umgewandelt Aus dem Bezugsimpuls und den empfangenen Impulsen läßt sich eine die Anordnung der Empfänger und die Phase angebende zweidimensionale magnetische Aufzeichnung gewinnen, die ihrerseits zur Aussteuerung eines Sichtgerätes verwendet werden kann.

Die bekannte Anordnung erfordert zur Umsetzung der einzelnen, von den Empfängern aufgenommenen Signale sowie des Bezugsimpulses hohen schaltungstechnischen Aufwand. Da ferner die unterschiedlichen Phasen der von den einzelnen Empfängern aufgenommenen Signale für die Anzeige verwendet werden, kann bei einer zweidimensionalen Darstellung nur mit einer eindimensionalen Erfassung des Objektes mittels einer eindimensionalen Anordnung der Empfänger gearbeitet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein digitales Ultraschall-Holographiegerät der eingangs bezeichneten Art derart zu schaffen, daß es bei geringem Schaltungsaufwand eine zweidimensionale Erfassung und Hologrammdarstellung des Objektes gestattet

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegeben. Danach wird für jeden Ultraschallimpuls, der durch den das Objekt abtastenden Ultraschallwandler erzeugt wird, ein Koinzidenzsignal bereitgestellt, aus dem ein entsprechender Hologrammpunkt gewonnen wird. Durch die Beaufschlagung des Ultraschallwandlers mit Nadelimpulsen und die Erzeugung der Koinzidenzsignale in Übereinstimmung mit der Vorder- oder Rückflanke der empfangenen Digitalimpulse läßt sich dabei eine hohe Auflösung erzielen, so daß sich auch räumlich dicht benachbarte Einzelheiten des Objektes deutlich unterscheiden lassen.

Mit dem aus der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 20 20 566 bekannten Ultraschall-Holographiegerät läßt sich zwar ein zweidimensionales Diagramm des abgetasteten Objekts erzeugen. Auch dort wird jedoch

mit einer Vielzahl von Ultraschallwandlern gearbeitet, was einen entsprechenden Schaltungsaufwand bedingt Ferner werden auch bei diesem bekannten Gerät die Uitraschallwandler nicht mit Nadelimpulsen ausgesteuert, und auch die Verarbeitung der empfangenen Signale erfolgt anders als bei der vorliegenden Erfindung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprachen gekennzeichnet

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 die geometrische Anordnung von Wandler und Objekt in einem Utaaschall-Holografiegerät;

Fig.2 den Aufbau des Gerätes nach Fig. 1 gemäß Beispiel 1;

F i g, 3 ein Ausführungsbeispiel der Schaltung des in dem Gerät nach Fig.2 enthaltenen Zweifach-Taktgenerators 13;

Fig.4 ein Impulsdiagramm der Signale in der Schaltung nach F i g. 3;

F i g. 5 ein Ausfuhrungsbeispiel für die Schaltung der in dem Gerät nach Fig.2 enthaltenen Erzeugungs-Steuerung 14;

Fig.6 ein Impulsdiagramm der Signale in der Schaltung nach F i g. 5;

F i g. 7 ein Ausführungsbeispiel für die Schaltung der in dem Gerät nach F i g. 2 enthaltenen Impulsformierstufe 18;

Fig.8 ein Inipulsdiagramm der Signale in der Schaltung nach F i g. 7;

F i g. 9 ein Ausführungsbeispiel für die Schaltung des in dem Gerät nach Fig.2 enthaltenen Koinzidenzdetektors 19;

Fig. 10 und 11 Irnpulsdiagramme der Signale in der Schaltung nach F i g„ 9;

Fig. 12 den Aufbau eines Gerätes gemäß Beispiel 2;

F i g. 13 ein Ausführungsbeispiel für die Schaltung des in dem Gerät nach Fig. 12 enthaltenen Triggerimpulsgenerators 21;

F i g. 14 ein Iiiipulsdiagramm der Signale in der Schaltung nach F i g. 13;

F i g. 15 ein Ausfüihrungsbeispiel für die Schaltung des in dem Gerät nach F i g. 12 enthaltenen Frequenzteilers 22;

Fig. 16 ein Impulsdiagramm der Signale in der Schaltung nach F i g. 15;

F i g. 17 den Aufbau des Gerätes nach Beispiel 3;

F i g. 18 ein Ausführungsbeispiel für die Schaltung des in dem Gerät nach F i g. 17 enthaltenen Zeitanalysators 24;

F i g. 19 ein Impulsdiagramm der Signale in der Schaltung nach F i g. 18;

F i g. 20 ein Ausführungsbeispiel für die Schaltung des in dem Gerät nach F i g. 17 enthaltenen Zählen 25;

Fig.21 ein Impulsdiagramm der Signale in der Schaltung nach F i g. 20;

F i g. 22 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des in dem Gerät nach Fig. 17 enthaltenen Rechenwerks 27;

Fig.23 das mit einem herkömmlichen Ultraschall-Holografiegerät erzeugte Hologramm;

F i g. 24 das mit dem Gerät nach Beispiel 1 erzeugte Hologramm;

F i g. 25 den Aufbau des Geräts nach Beispiel 4;

F i g. 26 ein Impulsdiagramm der Ausgangssignale der in dem Gerät nach F i g. 25 enthaltenen Taststeuerung in·

Fig.27 ein Impulsdiagramm der Eingangs- und Ausgangssignale der in Fig.25 in dem gestrichelten Kasten enthaltenen Stufen;

Fig.28 ein Impulsdiagramm der Eingangs- und Ausgangssignale der in F i g. 25 dick umrandeten Stufen;

F i g. 29 im Detail den Aufbau des in dem Gerät nach F i g. 25 enthaltenen Spitzenwertdetektors 220; und

F i g. 30 im Detail den Aufbau des in dem Gerät nach F i g. 25 enthaltenen Rechenwerks 221.

Im folgenden soll das Prinzip des erfindungsgemäßen Geräts anhand des Prinzips eines herkömmlichen Geräts unter Verwendung einer Sinuswelle erklärt werden. Die Erläuterung wird dabei als Beispiel für den Fall gegeben, daß das Gerät als Rißdetektor eingesetzt wird.

Zunächst sei angenommen, daß die von einem Objekt 5 gemäß F i g. 1 reflektierten Wellen unter Verwendung eines Wandlers mit der Frequenz NMHz beobachtet werden. In Fig. 1 ist mit 1 der Wandler bezeichnet, der mit einer Geschwindigkeit Vs längs einer Tastlinie 2 tastet Befindet sich der Wandler 1 an den Ursprüngen X=O und X=Xi der Tastlinie 2, so fällt der von dem Wandler 1 ausgesandte Ultraschallstrahl 3 an Punkten A₀ und A, auf das Objekt 5, wird von diesem reflektiert und trifft wieder auf den Wandler 1. Der Abstand zwischen dem Wandler 1 und den Punkten A₀ und Ai beträgt dabei ro bzw. η und die Schallgeschwindigkeit in dem Medium va. Die Bezugswelle 4 falle auf den Wandler 1 unter einem Winkel Br.

Bei der herkömmlichen Ultraschallholografie läßt sich die Sendewelle Φ unter der Annahme, daß der Ultraschall-Impulsstrahl zum Zeitpunkt Null ausgesendet wird, folgendermaßen ausdrücken:

Φ =

(D

wobei I₀ die Intensität und ω die Winkelfrequenz der Ultraschallwelle mit ω = 2 π/Nil/sec) bedeuten.

Da zwischen Aussendung und Empfang eine Laufzeit auftritt, läßt sich die von dem Objekt reflektierte oder transmittierte Welle folgendermaßen ausdrücken:

(2)

wobei I_d die Intensität und td die Laufzeit ist.

Die Laufzeit td bestimmt sich aus der Ausbreitungsentfernung r der Ultraschallwelle vom Sendeort zum Empfangsort und der Schallgeschwindigkeit να im Ausbreitungsmedium und läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:

td = rl να.

Somit läßt sich Gleichung (2) folgendermaßen umformulieren:

wobei k = 2nN/vaist.

Die auf den Wandler treffende Bezugswelle <Pr läßt sich für den Fall der Fig. 1 folgendermaßen ausdrücken :

Φγ = /_re^/("'"

(4)

Da sowohl die von dem Objekt reflektierte Welle als auch die Bezueswelle Rleichzeitie auf den Wandler 1

treffen, nimmt der Wandler letzten Endes die durch Interferenz der reflektierten Welle Φά und der Bezugswelle <Pr gebildete Interferenzwelle auf. Diese Interferenzwelle 4>c läßt sich folgendermaßen ausdrücken:

0c = Φα ■ Φγ* + Φα* ■ Φι = I,, ■ l_rcosk ■ (r + χ sin Θ;);

wobei das Sternchen (*) konjugiert-komplexe Zahlen angibt.

Aus Gleichung (5) ergibt sich, daß die Interferenzwelle zeitlich nicht oszilliert sondern zu einer stehen- to den Welle wird. Die Amplitude bestimmt sich aus dem Ausbreitungsweg der Ultraschallwelle, der Lage des Wandlers und dem Einfallswinkel der Bezugswelle.

Wird der Wandler zur Tastung bewegt, so ist die Bedingung, unter der die Amplitude der Bezugswelle einen positiven Wert annimmt, folgendermaßen gegeben:

(2n - ¹Zz) πα k(r + je sin <■>/■) S (2n + ¹A) π;

(6)

wobei η eine ganze Zahl ist

Wird mit anderen Worten die positive Amplitude der Interferenzwelle als Leuchtdichtesignal verwendet, so treten wiederholt solche Stellungen auf, die die Gleichung (6) erfüllen und sich als Interferenzstreifen bezeichnen lassen. Dies ist das Ultraschallhologramm des Objekts.

Bei dem herkömmlichen Holografiegerät wird von dem Wandler nur die objektmodifizierte Welle empfangen, und eine Welle, die dadurch erhalten wird, daß die objektmodifizierte Welle in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, wird elektrisch mit einer elektrischen Bezugswelle zur Interferenz gebracht Die elektrische Bezugswelle wird in diesem Fall dadurch erzeugt, daß die Phase des elektrischen Sinus-Signals, mit dem der Wandler zur Oszillation angesteuert wird, unter Verwendung eines Phasenschiebers verschoben wird. Die Phasensteuerung verschiebt sich im Vergleich mit der Wandlerposition χ gemäß Gleichung (A).

Andererseits wird bei einem Gerät nach einem ersten AusfQhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Einfallswinkel Θγ der BezugsweUe in Fig. 1 zu 0° gemacht (Dies wird als Gabor-Holografie bezeichnet) Dabei wird als Bezugswelle ein Taktimpuls verwendet, der eine Frequenz von NMHz, ein Tastverhältnis von 50% und am Ausgang einen 0-1-Verlauf aufweist, wobei am Wandler synchron mit dem Anstieg des Taktimpulses ein Ultraschallimpulsstrahl erzeugt wird. Alternativ wird der Taktimpuls synchron mit der Erzeugung des Ultraschallimpulsstrahls erzeugt Beträgt der Ausbreitungsweg der Ultraschallwelle r, so wird die objektmodifizierte Welle nach einer Zeit von r/va (see) nach der Aussendung empfangen. Zum Zeitpunkt des Empfangs wird daher festgestellt, ob der Ausgangspegel des Taktimpulses 0 oder 1 ist Ist der Ausgangspegel beispieisweise 1, so ist die folgende Gleichung erfüllt:

InIlN < r/va < (2n + l)/2N;

wobei η eine ganze Zahl ist

Da Jt = 2N/va ist, läßt sich Gleichung (7) folgendermaßen umformulieren:

2im <

(2n + 1)n.

Gleichung (7') stellt dieselbe Bedingung dar, wie wenn in Gleichung (6) Br = 0° gesetzt wird. Mit anderen Worten läßt sich dies, falls zwischen dem empfangenen Impuls (der elektrischen objektmodifizierten Welle) und dem Taktimpuls (elektrische Bezugswelle) zeitliche Koinzidenz gemessen und das sich ergebende Koinzidenzsignal als Leuchtdichtesignal verwendet wird, als Interferenzstreifen in gleicher Weise wie bei der herkömmlichen Gabor-Ultraschallholografie ausdrükken, was das Ultraschallhologramm des Objekts ergibt

Im folgenden soll das Prinzip eines Gerätes nach einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert werden.

Dieses Prinzip entspricht der herkömmlichen Ultraschallholografie, wenn die Bezugswelle schräg einfällt

Wird beispieisweise mit einem Taktimpuls gearbeitet, der eine Frequenz von NMHz, ein Tastverhältnis von 50% und am Ausgang einen r>l-PegeIverlauf aufweist, und befindet sich der Wandler an der Stelle x, so erzeugt der Wandler nach einer Zeit von χ · sin©r/va (see) nach dem Anstieg des Taktimpulses einen UltraschallstrahL Beträgt der Ausbreitungsweg der Ultraschallwelle r so wird die objektmodifizierte Welle nach einer Zeit von r/va (see) nach Erzeugung dieses Strahls empfangen. Zu dieser Empfangszeit wird festgestellt, ob der Ausgangspegel des Taktimpulses 0 oder 1 ist Beträgt der Ausgangspegel beispielsweise 1, so gilt die folgende Bedingungsgieichung:

(2n/2N - χ ■ sünSr/va)

(2ä + I)AV - (χ · sinSr/va);

wobei n eine ganze Zahl ist Gleichung (8) läßt sich folgendermaßen umschreiben:

2at S k (r + χ ■

(2n + \)a. (V)

Diese Gleichung (8") stellt die gleiche Bedingung dar wie Gleichung (6).

Dadurch, daß der Zeitpunkt der Erzeugung des UltraschaHstrahls bezSgfich des Taktimpulses gesteuert und das Koinzidenzsignal zwischen dem empfangenen Impuls und dem Taktimpuls verwendet wird, ist es möglich, die Ihteriizsn in gleicher Weise wie in der herkömmHcben Ultraschanholografie darzustellen, bei der die Bezugswelle schräg verläuft Dies ist das Prinzip des zweiten Aasführungsbeispiels der Erfindung.

Bei dem oben erwähnten zweiten Prinzip kann der gleiche Effekt dadurch erzielt werden, daß nicht der Zeitpunkt der Erzeugung des Ultraschallstrahls gegenüber dem Anstieg des Taktimpulses verzögert, sondern der Zeitpunkt der Erzeugung des Taktimpulses gesteuert wird.

go Der Taktimpuls wird dabei nach einer Zeit von (CN — χ - sin Br)va (see) nach der Erzeugung des Ultraschallstrahls erzeugt, wenn sich der Wandler an der Stelle χ befindet in diesem Fall stellt C eine beliebige ganze Zahl dar. Wird auf diese Weise die zeitliche Koinzidenz zwischen dem empfangenen Impuls und dem Taktimpuls ee, so lassen sich die Gleichungen (7) und (T) erfüllen, wodurch es mögfich wird, de Uhraschanhotogramm des Objekts zn

erzeugen. Dies ist das Prinzip des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Als nächstes soll das Prinzip eines Gerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden. ,

Zunächst wird die Zeit t gemessen, die vom Zeitpunkt der Erzeugung des Ultraschallstrahls bis zum Empfangszeitpunkt des empfangenen Impulses vergeht. Zu der gemessenen Zeit t wird eine Größe χ ■ sin Qr addiert, die von der Position χ des Wandlers abhängt, und dieser ι ο Ausdruck wird mit der Frequenz N multipliziert. Ein Leuchtdichtesignal wird erzeugt, wenn ein Bruchteil dieses Ausdrucks nicht größer ist als 1/2. Die Bedingungsgleichung für diesen Fall lautet wie folgt:

N(t+x ■ sin Qr/va) < n+ 1/2;

(9)

wobei η eine ganze Zahl ist.

Da t = r/va und k=2nWva ist, läßt sich Gleichung (9) auch so ausdrucken:

2ππ

(2η+\)π.

2(1

Wie ersichtlich, stimmt die Gleichung (9') mit Gleichung (8') überein. Mit anderen Worten ist es möglich, die Interferenzstreifen in gleicher Weise wie bei der herkömmlichen Holografie darzustellen, bei der die Bezugswelle schräg verläuft, und unter Verwendung des erwähnten Leuchtdichtesignals das Ultraschallhologramm des Objekts zu erzeugen.

Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele von nach den obigen Prinzipien gebauten Ultraschall-Hologra- «> fiegeräten erläutert werden.

Beispiel 1

Dieses Beispiel erläutert einen Fall, bei dem die vorliegende Erfindung auf ein Impulsechosystem r> angewendet ist, bei dem Erzeugung und Empfang der Ultraschallwelle mittels eines einzigen Wandlers erfolgen.

Wie in dem Gesamtblockschaltbild der Fig.2 dargestellt, wird der Wandler 1 mittels einer Tastvor- ίο richtung 11 längs der Tastlinie 2 in der X-y-Ebene gelastet. Eine Taslsleuerung iO erzeugt am Ausgang einen A"-Antriebsimpuls zur Antriebssteuerung der Tastvorrichtung sowie X- und K-Koordinatensignale, die die jeweiligen Positionen des Wandlers angeben. Die Taststeuerung 10 führt ferner einem Zweifach-Taktgenerator 13 ein Rückstellsignal zu.

Der Zweifach-Taktgenerator 13 erzeugt am Ausgang einen Taktimpuls mit nN MHz sowie einen Taktimpuls mit N MHz, der durch Frequenzteilung des ersten Impulses mit Mn gewonnen wird. Eine mit der Taststeuerung 10 und dem Taktgenerator 13 verbundene Erzeugungs-Steuerung 14 erzeugt am Ausgang in jeder Periode von Jt see einen Triggerimpuls und zwar nach Ablauf einer Zeitspanne, die um ein ganzzahliges Vielfaches langer ist als die Periode des Taktimpulses mit nN Mhz, nach dem Anstieg des Impulses mit der Frequenz AfMHz.

Synchron mit dem Triggerimpuls ans der Steuerung 14 erzeugt ein Nadelimpulsgenerator 15 einen Nadelim- &o puls, der über eine Trennstufe 16 als Hochspannungs-Nadelimpuls dem Wandler 1 zugeführt wird. Das sowohl von Oberflächen als auch von Rissen 7 des auf Risse zu untersuchenden Gegenstands reflektierte Signal -wird von dem Wandler empfangen und einem Verstärker 17 zugeführt

Der "Verstärker 17 verstärkt das reflektierte Signal aus dem Wandler 1 und führt es einer Inipulsformierstofe 18 zu. Die Impulsformierstufe 18 erfaßt oder demoduliert das verstärkte Ausgangssignal des Verstärkers 17 und setzt das eine vorgegebene Spannung überschreitende erfaßte Signal in einen digitalisierten Impuls um, der an ihrem Ausgang als Empfangsimpuls bereitgestellt wird.

Der Koinzidenzdetektor 19 zieht aus der Vielzahl der von der Impulsformierstufe 18 empfangenen Impulse nur denjenigen Impuls heraus, der auf der von dem Riß 7 reflektierten Welle beruht und als Ausgangssignal innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nach Erzeugung des Triggerimpuls durch die Steuerung 14 erzeugt wird. Außerdem erzeugt der Detektor 19 an seinem Ausgang ein Koinzidenzsignal, das dadurch gewonnen wird, daß der Ausgangspegel eines Taktimpulses der Frequenz N MHz zum Anstiegszeitpunkt / des empfangenen Pulses bis zum Zeitpunkt der nächsten Erfassung festgehalten wird, und dieses Ausgangssignal wird einem Anzeigegerät 12 zugeführt.

Das Anzeigegerät 12 verwendet die X- und V-Koordinaten-Signale aus der Taststeuerung 10 als Ablenksignale und das Koinzidenzsignal als Leuchtdichtesignal und stellt somit das Hologramm des Risses 7 dar.

Im folgenden sollen der Schaltungsaufbau sowie die prinzipielle Arbeitsweise der Schaltungsstufen 13,14,18 und 19 nach F i g. 2 im einzelnen erläutert werden.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 umfaßt der Zweifach-Taktgenerator 13 einen Kristalloszillator 101 mit einer Frequenz von 24 MHz, einen Komparator 102, Inverter 103, /-K-Flipflops 104, einen Vier-Bit-Synchronzähler 180, ein NAND-Glied 118, ein ODER-Glied 170, einen Schalter 106, eine 12-V-Zenerdiode 107, sowie Widerstände 108 bis 112. Die an den Punkten A bis C in F i g. 2 und 3 auftretenden Signale sind in dem Impulsdiagramm in F i g. 4 veranschaulicht.

Das Signal A in F i g. 4 ist das Ausgangssignal des Kristalloszillators 101, das eine Sinusschwingung mit 24 MHz ist. Der gestrichelt eingezeichnete Spannungspegel Δ V bildet den Schwellenpegel des Komparator 102. Mit Cist das Ausgangssignal des Komparators 102 bezeichnet, das den Wert von + 5 V hat, wenn das Signal A den Pegel Δ V überschreitet. Das Signal D ist ein Rückstellsignal, das am Ausgang der Taststeuerung 10 erzeugt wird. Fällt das Rückstellsignal D von 5 V auf 0 V ab, so wird der Zählerstand des /-K-Flipflops 104 gelöscht Mit Eist das Ausgangssignal des Flipflops 104 bezeichnet das die halbe Frequenz des Signals C hat. Auf diese Weise wird ein Taktimpuls mit einem Tastverhältnis von 50% und einer Frequenz von 12 MHz erzeugt

Das Signal fi entsteht aus der NAN D-Verknüpfung eines Übertragungssignals des Synchronzählers 180 und des Taktimpulses C der Frequenz 24 MHz. Bei der in F i g. 3 gezeigten Stellung des Schalters 106 wird ein mit dem Signal F bezeichneter negativer logischer Impuls erzeugt, so oft die Impulszahl des Signals CA ist

Mit dem Signal G ist ein Taktimpuls bezeichnet der ein Tastverhältnis von 50% und eine Frequenz von \2JN MHz (mit Λ/=4 in Fig.3) aufweist und der als Ausgangssignal durch Halbieren der Frequenz des Signals .Füber das /-JV-Flipflop 104 erzeugt wird.

Das in Fig.5 gezeigte Ausführungsbeispiel für die Schaltung der Erzeugungs-Steuerung 14 umfaßt monostabile Mnltivibratoren 115, einen Inverter 116, ein NOR-Glied 117, ein NAND-Glied 118, ein 8-Bit-Schieberegister 119 mit Paraflelausgang, einen Datenwähler sowie UND-GBeder 132. Mit 121 ist ein

veränderbarer Widerstand bezeichnet, mit 123 und 124 Kondensatoren und mit 112 ein Ausschalter. Die an den Punkten C, E. D, H, I, /und K in F i g. 5 auftretenden Signale sind in dem Impulsdiagramm der Fig.6 dargestellt. i

In Fig. 6 sind die Signale G und £ Taktimpulse der Frequenzen /VMHz bzw. πN MHz (mit n—A, N=3 in F i g. 5 und 6), die beide Ausgangssignale des Zweifach-Taktgenerators 13 nach F i g. 2 darstellen. Die Signale D, H und /sind Ausgangssignale der Taststeuerung 10 m (nach Fig.2) und bilden den Rückstellimpuls, einen K-Antriebsimpuls bzw. einen X-Antriebsimpuls.

Das Signal / ist ein Impuls wiederkehrender Periodizität, dessen Anstieg mit dem des Taktimpulses der Frequenz N MHz (Signal G) synchron ist. Die r> Periode T wird vom Widerstandswert des variablen Widerstands 121 in Fig.5 gesteuert. Die Impulsbreite W hat einen Wert, der durch den Widerstand 122 und den Kondensator 124 bestimmt ist.

Das Signal K stellt den Triggerimpuls dar, wenn der Ausschalter 112 und der Schalter 106 sich in der in F i g. 5 gezeigten Stellung befinden. Ein Triggerimpuls (Signal K) wird dabei dadurch gewonnen, daß der Periodizitätsimpuls (Signal J) um einen Taktimpuls von 12MHz verschoben wird, sooft die Anzahl der ■Y-Antriebsimpulse (Signal /J nach Abgabe entweder des Rückstellimpulses (Signal D^oderdes V-Antriebsimpulses (Signal Fl) um zwei zunimmt. Die Zeitverzögerung des Triggerimpulses gegenüber dem Periodizitätsimpuls (Signal D) ist jedoch eine Zeitspanne, die maximal 7 Taktimpulsen von 12 MHz entspricht. Wird eine Verschiebung um einen Wert entsprechend den 7 Taktimpulsen von 12 MHz durchgeführt, so fällt der Triggerimpuls wieder mit dem Periodizitätsimpuls zusammen, woraufhin sich die erwähnte Verschiebung sequentiell wiederholt Ist der Schalter 112 dagegen geöffnet, so entsteht der Triggerimpuls synchron mit dem Periodizitätsimpuls.

Das in F i g. 7 gezeigte Ausführungsbeispiel für die Schaltung der in F i g. 2 enthaltenen Impulsformierstufe 18 umfaßt Operationsverstärker 130, einen Pufferverstärker 131. ein UND-Glied 132, einen auslös- und rückstellbaren Multivibrator 133, Widerstände 135 bis 141, von denen mit 139 ein veränderbarer Widerstand bezeichnet ist, einen Kondensator 142, Dioden 143 und eine Zenerdiode 145. Mit 200 ist eine Ausgangsklemme bezeichnet, an der das_Erfassungssignal auftritt. Die an den Stellen L, M, N, O, P und Q in Fi g. 7 auftretenden Signale sind in dem Impulsdiagramm der Fig.8 veranschaulicht Bei dem Signal L nach F i g. 8 handelt so es sich um das Amplitudensignal des Verstärkers 17 (Fig.2), während das Signal M durch Verstärkung lediglich des positiven Teils des Signals L durch den Operationsverstärker 130 und Umpolung erzeugt wird. Das Signal N wird in ähnlicher Weise dadurch erzeugt, daß nur der negative TeD des Signals L durch den Operationsverstärker 30 verstärkt und in seiher Polarität umgekehrt wird.

Das Signal O stellt die verstärkte Differenz zwischen den Signalen Mund Ndar. Der gestrichelt eingezeichnete Spannungspegel Δ V₂ ist der Schwellenpegel R des Komparator^ 1OZ Das Signal P bildet das Ausgangssignal des Komparators 102 und hat den Wert von +5 V nur dann, wenn das Signal O den Schwellenpegel überschreitet Das Signal Q bildet das Ausgangssignal der Impulsformierstufe 18 und entsteht dadurch, daß das Signal P am Eingang des Multivibrators 133 zugeführt wird. Somit ist es möglich, die Impulsform der reflektierten Welle, etwa des Signals L, in die Impulsform des Empfangssignals, etwa des Signals Q, umzuformen.

Das in F i g. 9 gezeigte Ausführungsbeispiel für die Schaltung des in Fig. 2 enthaltenen Koinzidenzdetektors 19 umfaßt einen umsteuerbaren 4-Bit-Zähler 105, ein Flankentrigger-Flipflop 150, veränderbare Widerstände 151 und 152, einen Widerstand 153 sowie Kondensatoren 154 bis 156. Die an den Punkten K, Q, S, T, U, G, V, D, W, X, Y, Z, H und H' der F i g. 9 auftretenden Signale sind in den Impulsdiagrammen der Fig. 10 und 11 gezeigt.

Das Signal K stellt einen Triggerimpuls dar, der am Ausgang der Erzeugungs-Steuerung 14 (Fig.2) entsteht. Das Signal Q ist der Empfangsimpuls aus der Impulsformierstufe 18 (Fig.2), während das Signa! G ein Taktimpuls der Frequenz N MHz aus dem Zweifach-Taktgenerator 13 (Fig.2) bildet, wobei in diesem Fall N= 3 oder 3 MHz ist. Das Signal D ist ein Rückstellimpuls und das Signal Wein V-Antriebsimpuls, der von der Taststeuerung 10 (F i g. 2) erzeugt wird.

Bei dem Signal 5 handelt es sich um einen von zwei monostabilen Multivibratoren 115 erzeugten Aufsteuerimpuls, der eine Zeit von rd (see) nach Anstieg des Triggerimpulses (Signal K) ansteigt und eine Breite von TW (see) hat. Die Zeitspanne τά wird durch die Zeitkonstante des veränderbaren Widerstands 151 und des Kondensators 154 bestimmt, während die Breite tw durch die Zeitkonstante des veränderbaren Widerstandes 152 und des Kondensators 155 gegeben ist.

Das Signal T stellt die NAND-Verknüpfung der Signale Q und 5 dar. Dabei ist der Aufsteuerimpuls (Signal S) ein Signal, das denjenigen Empfangsimpuls auszieht, der innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nach Erzeugung des Ultraschallstrahls empfangen wird.

Das Signal T liegt am Eingang des 4-Bit-Zählers 105 und erzeugt am Ausgang einen Impuls nur bei jedem /sten Empfangsimpuls innerhalb der Zeitspanne, in der der Aufsteuerimpuls erzeugt wird, als Borgimpuls (Signal U). Bei der in Fig.9 gezeigten Stellung des Schalters 106 ist/= 2.

Das Flankentrigger-Flipflop 150 ermittelt den Ausgangspegel des Taktimpulses der Frequenz N MHz an der Rückflanke des Signals U (d. h. Signal G) und erzeugt das Signal V (Koinzidenzimpuls), das den Kehrwert des ermittelten Pegels bis zur Anstiegsflanke des nächsten Triggerimpulses hält Bei dem Signal IV handelt es sich um einen Impuls, der mit dem Abfall des Aufsteuerimpulses (Signal S) synchron ist und von dem monostabilen Multivibrator 115 erzeugt wird. Die Impulsbreite des Signals W wird durch den Widerstand 153 und den Kondensator 156 bestimmt Das Signal X bildet die ÜND-Verknüpfung aus dem Signal D (Rückstellimpuls) einerseits und dem NAND-Signal zwischen den Signalen W und V andererseits. Das Signal Y entsteht aus dem Signal V dadurch, daß das Signal X in ein Löschsignal für das /-iC-Flipflop 104 umgewandelt wird. Dieses Flipflop 104 zählt die l^Antriebsimpulse (Signal H) nach Auftreten des Rückstellimpulses. Das Signal Z wird dadurch gewonnen, daß das Signal H' und das Signal Y einer UND-Verknüpfung unterworfen werden, und bildet das ausgangsseitige KoinzidenzsignaL

Hat das Signal //'den Pegel »1«, so entspricht dies mit anderen Worten dem FaH, daß der Wandler längs der X-Achse in Vorwärtsrichtung getastet wird, so daß das Koinzidenzsignal am Ausgang nur während der Tastung in Vorwärtsrichtung erzeugt wird. Auf diese Weise

lassen sich Bildabweichungen am Anzeigegerät 12 aufgrund mechanischen Leerlaufs der Tastvorrichtung minimal halten.

Im folgenden soll die Wirkungsweise des in Fig. 2 gezeigten Beispiels I erläutert werden.

Die Taststeuerung JO erzeugt am Ausgang die X- und K-Antriebsimpulse zur Beaufschlagung der X- bzw. y-Antriebsmotoren der Tastvorrichtung 11 und bewirkt, daß der an der Tastvorrichtung 11 angebrachte Wandler längs der Tastlinie 2 getastet wird. Die Taststeuerung 10 erzeugt ferner am Ausgang den Rückstellimpuls, um den Zähler jeder Stufe vor Beginn der Tastung zu loschen, sowie ferner die X- und y-Koordinatensignale, die die Position des Wandlers auf den X- und y-Achsen in Form von Spannungen angeben.

Der Zweifach-Taktgenerator 13 erzeugt am Ausgang den Taktimpuls der Frequenz nN MHz sowie den daraus durch Frequenzteilung mit η gewonnenen Taktimpuls NMHz (mit einem Tastverhältnis von 50%). Die Erzeugungs-Steuerung 14 erzeugt am Ausgang einen Triggerimpuls synchron mit den Anstieg des m-ten Taktimpulses der Frequenz nNMHz (wobei m in diesem Beispiel zwischen 0 und 7 liegt), wobei die Zählung vom Anstieg des Taktimpulses der Frequenz nN MHz läuft, und zwar mit einer vorgegebenen Periodizität gemäß dem Zählwert 1 des X-Antriebsimpulses nach Erzeugung entweder des Rückstell- oder des y-Antriebsimpuises.

Der Nadelimpulsgenerator 15 erzeugt am Ausgang synchron mit dem Triggerimpuls einen Hochspannungs-Nadelimpuls, der über die Trennstufe 16 dem Wandler 1 zugeführt wird, woraufhin von dem Wandler die Ultraschallwelle abgestrahlt wird. Die so ausgestrahlte Ultraschallwelle trifft auf die Probe 6, wird von deren Vorder- und Rückflächen sowie von dem Riß 7 reflektiert und trifft wieder auf den Wandler 1. Die von dem Wandler 1 empfangene reflektierte Welle wird in ein elektrisches Signal umgesetzt und über die Trennstufe 16 dem Eingang des Verstärkers 17 zugeführt.

Der Verstärker 17 verstärkt das der reflektierten Welle entsprechende Eingangssignal und erzeugt am Ausgang ein verstärktes Signal für die Impulsformierstufe 18, die dieses verstärkte Signal erfaßt, ein Erfassungssignal bildet und ausgangsseitig einen Empfangsimpuls als digitalisierten Impuls für diejenigen Erfassungssignale erzeugt, die einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten. Der Koinzidenzdetektor 19 zieht aus den an seinem Eingang anliegenden Empfangsimpulsen nur diejenigen aus, die innerhalb einer vorgegebenen Periode nach Erzeugung des Triggerimpulses auftreten und erzeugt ein Koinzidenzsignal, das den Ausgangspegel des Taktimpulses der Frequenz JVMHz zu demjenigen Zeitpunkt hält, zu dem der ausgezogene Empfangsimpuls ansteigt Tritt jedoch innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne nach Erzeugung des Triggerimpulses kein Empfangsimpuls auf, so wird der Ausgangspegel des Koinzidenzsignals 0. Wird ferner der Wandler 11 längs der X-Achse in entgegengesetzter Richtung getastet, so wird der Ausgangspegel des Koinzidenzsignals ebenfalls 0. (Die Schaltung kann auch so ausgelegt werden, daß der Ausgangspegel 0 wird, wenn der Wandler in Vorwärtsrichtung getastet wird) Eine Tastung längs der X-Achse in Rückwärtsrichtung kann dann auftreten, wenn der Zählwert des y-Antriebsimpulses nach Erzeugung des Rückstellimpulses eine ungerade Zahl ist. Unter Verwendung des genannten Koinzidenzsignals als Leuchtdichtesignal und der X- und y-Koordinatensignale als Ablenksignale wird das Hologramm auf dem Anzeigegerät 12 dargestellt.

' B e i s ρ i e 1 2

Ein Blockdiagramm für den Gesamtaufbau des Gerätes nach Beispiel 2 ist in F i g. 2 gezeigt, wobei dieses Gerät von dem Gerät nach F i g. 2 hinsichtlich der

κι Schaltungsstufen 20 bis 22 abweicht.

In dem obigen Beispiel 1 ist der Zeitpunkt, zu dem der Ultraschallstrahl erzeugt wird, gegenüber der Anstiegsflanke des Taktimpulses mit der Frequenz N MHz verzögert. Im vorliegenden Beispiel 2 ist dagegen die

i-i Erzeugung des Taktimpulses der Frequenz N MHz gegenüber dem Zeitpunkt verzögert, zu dem der Ultraschaiistrahi erzeugt wird. Das vorliegende Beispiel 2 kennzeichnet sich weiterhin dadurch, daß die Erzeugung des Ultraschallimpulses mit dem Taktimpuls

:ii aus dem Taktgenerator 20 nicht synchron ist.

Da die Signalverarbeitung von der Erzeugung des Ultraschallstiahls über die Formierung der reflektierten Welle bis zur Darstellung des Hologramms mittels des Koinzidenzsignals in genau gleicher Weise erfolgt wie

2"> beim Beispiel 1, erübrigt sich eine entsprechende Erläuterung. Daher behandelt die folgende Erklärung nur den Schaltungsaufbau und die Wirkungsweise der Impulsgeneratoren 20 und 21 sowie des Frequenzteilers 22.

in Der Taktgenerator 20 erzeugt einen Taktimpuls einer Frequenz von 2nN MHz. Dabei sei beispielsweise angenommen, daß /7=4 und N=3 ist. Der Schaltungsaufbau ist dabei der gleiche wie in dem gestrichelt umrandeten Teil in Fig.3, wobei am Ausgang ein

r> Taktimpuls der Frequenz von 24 MHz erzeugt wird.

Der Triggerirr.pulsgenerator 21 erzeugt unabhängig vom Ausgangssignal des Taktgenerator 20 einen Triggerimpuls.

Das in Fi g. 13 gezeigte Ausführungsbeispiel für den Schaltungsaufbau des Triggerimpulsgenerators 21 umfaßt Widerstände 160 und 161 sowie Kondensatoren 162 und 163. Die an den Punkten D und K' auftretenden Signale sind in dem Impulsdiagramm der Fig. 14 dargestellt.

Bei dem Signal D handelt es sich um einen am Ausgang der Taststeuerung 10 (Fig. 12) erzeugten Rückstellimpuls. Das Signal K' ist ein Ausgangssignal des Triggerimpulsgenerators 21, das nach einer Zeit von ra (see) nach der Anstiegsflanke des Rückstellimpulses (Signal D) mit einer Impulsbreite von Ta (sec) erzeugt wird. Dieser Impuls wird sequentiell in Intervallen von va (see) erzeugt Die Impulsbreite T_A wird von der Zeitkonstanten des Widerstands IbI und des Kondensators 163 bestimmt, während das Intervall τ a durch die Zeitkonstante aus dem Widerstand 160 und dem Kondensator 162 bestimmt wird.

In dem in Fig. 15 gezeigten Ausführungsbeispiel für den Schaltungsaufbau des in Fig. 12 enthaltenen Frequenzteilers 22 bedeuten die Elemente 106 und 106' Schalter. Bei dem Signal A' handelt es sich um einen Taktimpuls der Frequenz 24 MHz aus dem Taktgenerator 20, während das Signal /fein Triggerimpuls aus dem Triggerimpulsgenerator 21 ist Die Signale D, H und / sind ein Rückstellimpuls, ein Y-Antriebsimpuls bzw. ein A"-Antriebsimpuls und stammen sämtlich aus der Taststeuerung 10 (F i g. 12). Bei dem Signal G'handelt es sich um einen Taktimpuls von 3 MHz, der am Ausgang des Frequenzteilers 22 erzeugt wird

Fig. 16 enthalt ein Impulsdiagramm dieser Signale. Mit 300 ist dabei eine Periode bezeichnet, die drei /^-Impulsen entspricht, während mit 500 und 700 jeweils Perioden bezeichnet sind, die fünf bzw. sieben K -Impulsen entsprechen. Im folgenden soll der -, Ausgangspegel des Signals G' erläutert werden. Dieser Signalpegel hat den Zustand »1« beim Anstieg des Signals K'(Triggerimpuls). Dagegen hat der Ausgangspegel des Signals G'den Wert »0«, nachdem (4 +j^Teile von 24 MHz-Taktimpulsen (Impulse A') nach der m Anstiegszeit des Signals C erzeugt worden sind. Danach ändert sich der Ausgangspegel des Signals C alle vier Λ-Impulse, so daß die Frequenz den Wert von 3 MHz annimmt In diesem Fall wird j durch die Anzahl / bestimmt mit der die X-Antriebsimpulse (Signal I) nach ι -, Erzeugung des Rückstellimpulses (Signal D') oder des y-Antriebsimpulses (Signal H) auftreten. Befindet sich der Schalter 106 in der in F i g. 15 gezeigten Stellung, so hat j eine maximale ganze Zahl, die die durch Teilen von / durch 2 gewonnene Größe nicht überschreitet. Da jedoch / als Oktalziffer gezählt wird und sich der Reihe nach von 0 bis 7 ändert, ändert sich der Wert von j entsprechend von 0 bis 3.

Auf die oben beschriebene Weise wird der Zeitpunkt, zu dem die Taktimpulse von 3 MHz (Signal G') erzeugt 2 > werden, bezüglich des Triggerimpulses (Signal K') mit der Bewegung des Wandlers i längs der Tastlinie 2 gesteuert. Durch Ausschalten des Ausschalters 112 in Fig. 15 ist es auch möglich, die Taktimpulse von 3 MHz (Signal G') synchron mit dem Triggerimpuls (Signal K') so zu erzeugen.

Beispiel 3

Ein Blockschaltbild mit dem Gesamtaufbau des Gerätes nach Beispiel3 ist in Fig. 17 dargestellt, n Anders als bei den Beispielen 1 und 2, bei denen die zeitliche Koinzidenz zwischen dem empfangenen Impuls und dem Taktimpuls gemessen wird, kennzeichnet sich das vorliegende Beispiel 3 dadurch, daß die Zeitspanne zwischen der Erzeugung des Triggerimpulses und dem Empfang des Impulses gemessen wird und aus der so gemessenen Zeitspanne ein Hologrammsignal (das als Leuchtdichtestgnal in F i g. 17 dargestellt ist) berechnet und weiterbehandelt wird.

Bei der in Fig. 17 gezeigten Schaltung sind diejenigen Stufen, in denen die Schaltung den Beispielen 1 und 2 entspricht, mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig.2 und 12 bezeichnet. Daher bezieht sich die nachstehende Erläuterung nur auf die Arbeitsweise der Schaltungsstufen 14' und 23 bis 27. ω

Die Erzeugungs-Steuerung 14' erzeugt einen Trigge-impuls mit vorgegebener Wiederholungs-Periodizität und vorgegebener Impulsbreite synchron mit dem Anstieg eines von dem Taktgenerator 20 erzeugten Taktimpulses der Frequenz 24 MHz. Der Nadelimpulsgenerator 15 erzeugt synchron mit dem Triggerimpuls einen Nadelimpuls, wobei von dem Wandler 1 ein Ultraschallstrahl ausgesendet wird. Ein Ausführungsbeispiel für die Schaltung der Erzeugungs-Steuerung 14' ist in dem gestrichelt umrandeten Teil der F i g. 5 gezeigt. Während jedoch in F i g. 5 am Eingang ein Taktimpuls von 3 MHz liegt, wird in dem vorliegenden Beispiel 3 ein Triggerimpuls (bei dem es sich um den in F i g. 5 gezeigten Periodizitätsimpuls / handelt) dadurch gewonnen, daß am Eingang ein Taktimpuls der Frequenz 24 MHz zugeführt wird.

Ein Impulsdiskriminator 23 entnimmt aus den von der Impulsformierstufe 18 abgegebenen Impulsen nur diejenigen Impulse, die auf der von dem Riß 1 reflektierten Welle beruhen. Ein Ausführungsbeispie für den Schaltungsaufbau dieses Impulsdiskrimina tors 23 ist innerhalb des gestrichelten Kastens in Fig.£ wiedergegebea Das Ausgangssignal des Impulsdiskriminators 23 ist ein Impulssignal, das dadurch gewonner wird, daß der Borg-Impuls des umsteuerbaren 4-Bit-Zählers 105 (in F i g. 9 als Signal U eingezeichnet) untei Verwendung des Inverters 103 in seiner Polarität umgekehrt wird.

Der Zeitanalysator 24 zählt die Taktimpulse der Frequenz 24 MHz von der Erzeugung des Triggerimpulses an bis zum Empfang und erzeugt an seinem Ausgang den Zählwert Dieser Zählwert entspricht der Ausbreitungszeit der Ultraschallwelle von dem Wandler 1 zu dem Riß 7.

In dem in Fig. 18 gezeigten Ausführungsbeispiel für die Schaltung des Zeitanalysators 24 ist mit 118 ein 4-Bit-Synchronzähler bezeichnet, der die Taktimpulse mit 24 MHz (Signal A') nach Erzeugung des Triggerimpulses (Signal K "Jzähli.

Mit 181 ist ein Flipflop des Hexa-D-Typs bezeichnet, das den Zähiwert des Zählers 180 beim Auftreten des Empfangsimpulses (Signal Q) liest, diesen Zählwert bis zum Auftreten der nächsten Empfangsimpulses hält und den Wert an seinem Ausgang erzeugt. Tritt jedoch am Eingang kein Empfangsimpuls auf (falls keine von dem Riß 7 reflektierte Welle erhalten wird), so werden bei Erreichen des Zählwertes 4096 die Pegel der Ausgangs signale to bis in zu 0.

Die Zeitsignale fo bis fi 1 bilden ein Ausgangssignal des Zeitanalysators 24 und stellen den Zählwert
Binärform dar.

Fig. 19 zeigt das Impulsdiagramm dieser Signale, Treten z. B. fünf Taktimpulse von 24 MHz (Signal A', zwischen dem Eingang des Triggerimpulses (Signal /C" bis zum Anstieg des Empfangsimpulses (Signal Q) auf, so liegen die Ausgangspegel der Signale to, h und t₂ auf »1« »0« bzw. »1«, wobei diese Pegel jeweils bis zum Eingang des nächsten Empfangsimpulses festgehalten werden.

Der Zähler 25 nach Fig. 17 erzeugt an seinem Ausgang ein Zählsignal, das dadurch gewonnen wird, daß nach Erzeugung entweder des Rückstellimpulses aus der Taststeuerung 10 oder des y-Antriebsimpulses die Anzahl der X-Antriebsimpulse gezählt und dieser Wert in Binärform ausgedrückt wird; ferner erzeugt der Zähler 25 ein Tastrichtungssignal, das auf dem Pegel »1« liegt, wenn der Wandler 1 längs der X-Achse in Vorwärtsrichtung auf der Tastiinie 2 tastet, bzw. den Pegel »0«, wenn der Wandler 1 in der entgegengesetz ten Richtung tastet.

Das in F i g. 20 gezeigte Ausführungsbeispiel für den Schaltungsaufbau des Zählers 25 umfaßt einen 4-Bit-Synchronzähler 180, ein /-AT-Flipflop 104, Inverter 103, ein NAND-Glied 117, einen Widerstand 11 und einen Schalter 106.

Die Eingangssignale /, D und H des Zählers 25 sind der X-Antriebsimpuls, der Rückstellimpuls bzw. der y-Antriebsimpuls aus der Taststeuerung 10. Die Ausgänge des Zählers 25 sind die Signale Ao, k\, k₂, £3 und H'.

F i g. 21 zeigt ein Impulsdiagramm dieser Signale. Die Ausgangspegel der Signale k₀, k\, k₂ und k₃ geben in 4-Bit-Binärdarstellung die Anzahl der X-Antriebsimpulse (Signal I) nach Erzeugung des Rückstellimpulses (Signal D) oder des y-Antriebsimpulses (Signal H) an. Demgemäß haben die Ausgangspegel dieser Signale das gleiche Muster, so oft die Impulszahl der A"-Antriebsim-

pulse um 16 zunimmt.

Der Ausgangspegel des Signals H' liegt nach Erzeugung des Rückstellimpulses auf »1« und ändert sich danach, so oft der V-Antriebsimpuls als Ausgangssignal erzeugt wird. ->

Die Anschlußeinrichtung 26 nach Fi g. 17 dient dazu, an ihrem Ausgang das Eingangssignal für das Rechenwerk 27 und somit das Ergebnis der Arbeitsweise des Rechenwerks 27 zu erzeugen. Im folgenden soll die Arbeitsweise der Anschlußeinrichtung 26 beschrieben i< > werden.

Die Anschlußeinheit 26 erzeugt beispielsweise entsprechend dem Ausgangspegel der Zählsignale ko, ku fc>, ki aus dem Zähler 25 eine Zahl K_x in 16-Schreibweise. Ferner erzeugt die Einrichtung 26 einen numerischen r> Wert rid je nach dem Ausgangspegel »1« oder »0« des Tastrichtungssignals sowie eine Zahl N, in 16-Schreibweise je nach den Ausgangspegeln der Zeitsignale /<> bis /π aus dem Zeitanalysator 26. Die Einrichtung bestimmt eine Zahl n_c in i6-Schreibweise entsprechend der Frequenzteilergröße η der Taktimpulse in den Beispielen 1 und 2 sowie einen numerischen Wert Np, um zu bewirken, daß das Rechenwerk 27 den Arbeitsgang durchführt. Zur Vervollständigung des Arbeitsgangs wird Np zu 0 gemacht. Um die numerischen Werte n_a na, .·"> K_x und N, aus der Anschlußeinrichtung in das Rechenwerk 27 zu übertragen, wird ein numerischer Wert Nr eingestellt. Dieser Wen Nk liegt während der Periode von der Erzeugung des Triggerimpulses bis zum Zeitpunkt der Übertragung auf 1 und sonst auf 0. Das jo Ergebnis des Arbeitsvorgangs des Rechenwerks 27 tritt an dessen Ausgang entweder als 0 oder 1 auf, und je nach diesem Ergebnis führt die Anschlußeinrichtung 26 dem Anzeigegerät 12 ein Leuchtdichtesignal zu, das den Ausgangspegel »0« oder »1« aufweist. Der Ausgangspe- r> gel des Leuchtdichtesignals wird jedoch festgehalten, bis das Ergebnis des nächsten Arbeitsgangs am Ausgang des Rechenwerks 27 zur Verfügung steht.

Die obige Beschreibung erläutert ein Ausführungsbeispiel für die Wirkungsweise der Anschlußeinrichtung 26.

Im folgenden soll die Arbeitsweise des Rechenwerks 27 anhand des Flußdiagramms der F i g. 22 erläutert werden.

Von dem Rechenwerk 27 wird zunächst die Größe N_p eingelesen und nach Bestätigung, daß Ν_ρφ0 ist, der folgende Arbeitsgang durchgeführt.

Das Rechenwerk liest die Größe Nr ein und sodann, wenn Nr= 1 ist, die Größen n_a n_A N₁ und K_x. Ist Nr = O, so wartet das Rechenwerk, bis Nr= 1 wird, d. h. bis der Triggerimpuls am Eingang der Anschlußeinrichtung 26 auftritt. Nach dem Einlesen von n_a n<i, N, und K_x wird diskriminiert, ob ridO oder 1 ist. Ist rid=0, so entspricht dies dem Zustand, in dem der Wandler 1 auf der Tastlinie 2 längs der X-Achse in Rückwärtsrichtung getastet wird. Daher wird JC= 0 gesetzt, und dieser Wert wird an die Anschlußeinrichtung 26 ausgegeben. Ist dagegen n_d= 1, so wird die in den Formeln 200, 201 und 202 angegebene Rechnung durchgeführt. Der in eckigen Klammern in den Gleichungen 201 und 202 enthaltene Ausdruck stellt das Gaußsche Symbol dar und bedeutet die größte ganze Zahl, die den numerischen Wert innerhalb der eckigen Klammern nicht überschreitet.

Gemäß dem durch die numerische Operation gewonnenen Wert ΔΝ wird die Größe JC als b5 Ausgangssignal der Anschlußeinrichtung 26 zugeführt, wobei /C=O, wenn ΔΝ=0, und JC= 1, wenn ΔΝ= 1 ist. Nach Beendigung der Ausgabe beginnt das Rechenwerk erneut mit dem Einlesen von N_p und wiederholt sodann die obigen Operationen.

Das am Ausgang der Anschlußeinrichtung 26 aufgrund des Ausgangswertes JC des Rechenwerks 27 erzeugte Leuchtdichtesignal entspricht dem Kcinzidenzsigna! des in Fig.2 gezeigten Gerätes nach Beispiel 1. Das Leuchtdichtesignal das dann erhalten wird, wenn in der Gleichung 200 nach Fig.22 NK=(N—K)\sU entspricht dem Koinzidenzsignal des in F i g. 12 gezeigten Beispiels 2.

Ist in der Gleichung 200 der Fig.22 NK=N,, so entspricht dieser Zustand dem Fall, daß der Triggerimpuls mit dem frequenzgeteilten Taktimpuls in Beispielen 1 und 2 synchron ist.

Unter Verwendung des Leuchtdichtesignals vom Ausgang der Anschlußeinrichtung 26 stellt das Anzeigegerät 12 das Hologramm des Risses 7 dar.

Im folgenden sollen das Hologramm des Objektes, wie es mittels eines herkömmlichen holografischen Rißdetektors gewonnen wird, sowie ein definitives Beispiel für das Hologramm des Objektes, wie es mittels des Gerätes nach Beispiel 1 erhalten wird, erläutert werden.

Das herkömmliche Ultraschall-Holografiegerät arbeitet mit einem Wandler, der eine Resonanzfrequenz von 3 MHz aufweist, und mit einem sinusförmigen Ultraschallimpuls einer Frequenz von 3 MHz und einer Impulsbreite von Ιδμβεα Das sich ergebende Hologramm ist in Fig.23 veranschaulicht. In der Zeichnung entsprechen die x- und y- Richtungen den jeweiligen Tastrichtungen des Wandlers. Der Abstand der das Hologramm bildenden Interferenzstreifen beträgt 4,0+0,2 mm.

Das Gerät gemäß Beispiel 1 arbeitet dagegen mit einem Wandler, der eine Resonanzfrequenz von 1 MHz aufweist, sowie mit einer Ultraschallwelle mit einer Frequenz von 1 MHz und einer Impulsbreite von 2 μ$εΰ, wobei die Frequenz des frequenzgeteilten Taktimpulses 3 MHz beträgt.

Das sich ergebende Hologramm ist in Fig.24 dargestellt, wobei die x- und y-Richtungen die gleichen wie in Fig.23 sind. In Fig.24 beträgt der Abstand zwischen den Interferenzstreifen 3,9±0,2mm_t was innerhalb des zulässigen Fehlerbereichs mit dem Abstand zwischen den Interferenzstreifen des mit dem herkömmlichen Gerät erzeugten Hologramms übereinstimmt.

Aus den obigen Ergebnissen läßt sich folgendes bestätigen:

(1) Das herkömmliche Ultraschall-Holografiegerät erzeugt das Hologramm unter Verwendung eines sinusförmigen Ultraschallimpulses. Mit dem Gerät nach Beispiel 1 bis 3 ist es jetzt möglich, das Hologramm selbst unter Verwendung eines nadeiförmigen Ultraschallimpulses zu erzeugen.

(2) In dem Gerät nach Beispiel 1 bis 3 entspricht die Frequenz des Taktimpulses der in dem herkömmlichen Gerät verwendeten Ultraschallfrequcnz.

Falls somit die Frequenz des Taktimpulses in dem Gerät nach den Beispielen 1 bis 3 3 MHz beträgt, ist es möglich, ein Hologramm mit gleichem Abstand zwischen den Interferenzstreifen zu erzeugen wie mit dem herkömmlichen Gerät, bei dem der Wandler eine Resonanzfrequenz von 3 MHz hat und mit einer Ultraschallwelle von 3 MHz gearbeitet wird. Beispielsweise ist es in dem vorliegenden Gerät möglich, bei

Verwendung eines Taktimpulses von 6MHz selbst dann, wenn mit einer Ultraschallwelle von 1 MHz gearbeitet wird, das gleiche Hologramm zu erzielen, wie mit dem herkömmlichen Gerät unter Verwendung einer Ultraschallwelle von 6 MHz.

Soll der Zustand des Risses dreidimensional beobachtet werden, um nicht nur die Lage, Form und Größe des Risses aus dem sich ergebenden Hologramm auszuwerten, so muß das Bild reproduziert werden. Das mit dem oben beschriebenen Gerät erzeugte Hologramm κι enthält jedoch nur Phasendifferenz-Informationen, aber keine Amplitudeninformationen. Daher erscheinen bei Reproduktion des Bildes hochdimensionale Interferenzstreifen, so daß das reproduzierte Bild dazu neigt, unklar zu werden. Dieses Problem läßt sich dadurch lösen, daß ι ■-, der Leuchtdichtepegel des in den obigen Beispielen 1 bis 3 erzeugten Koinzidenzsignals proportiona! zur Intensität des vom Objekt bei der Rißerkennung reflektierten Signals variiert wird.

Beispiel 4

2(1

Im folgenden wird ein Beispiel für ein Gerät zur Erzeugung eines Hologramms beschrieben, das sowohl Phasendifferenz- als Amplitudeninformationen enthält und somit ein klares Wiedergabebild erzeugt Dieses vierte Beispiel ist in Fig.25 in seinem Gesamtaufbau gezeigt.

In Fig.25 haben die einzelnen Schaltungsstufen mit Ausnahme der Stufen 220 bis 222 die gleiche Funktion wie die entsprechenden Stufen in Fig.2. Insbesondere jo haben die in dem gestrichelten Kasten enthaltenen Stufen die gleiche Funktion wie der digitale holografische Ultraschall-Rißdetektor nach F i g. 2. Zum besseren Verständnis soll nochmals eine kurze Erläuterung gegeben werden. J5

Die Tastvorrichtung 11 tastet den Wandler 1 längs des Tastweges 2 in der X-Y-Ebene. Die Taststeuerung 10 erzeugt an ihrem Ausgang ein Steuersignal zum Antrieb der Tastvorrichtung 11. Bei diesen Ausgangssignalen, die in Fig.26 mit D, I, H, « und β bezeichnet sind, handelt es sich um den Rückstellimpuls, den AT-Antriebsimpuls, den y-AntriebsimpuIs, sowie X- und V-Koordinatensignale. In X-Richtung wird der Wandler 1 beim Auftreten des X-Antriebsimpulses / und in V-Richtung beim Auftreten des K-Antriebsimpulses H derart angetrieben, daß der Wandler längs des in F i g. 26 dargestellten määnderförmigen Tastweges 2 bewegt wird. Bei dem Rückstellimpuls D handelt es sich um einen Impuls, der zu Beginn der Tastung erzeugt wird. Die X- und V-Koordinatensignale geben die Position des Wandlers 1 in der X- Y-Ebene an und werden beispielsweise als analoge Größen erzeugt, die durch Digital/Analog-Umsetzung der Anzahl von X- bzw. V-Antriebsimpulsen nach Auftreten des Rückstellimpulses gewonnen werden.

Gemäß Fig.25 bis 27 erzeugt der Zweifach-Taktgenerator 13 einen Taktimpuls E von niVMHz und einen Taktimpuls G von NMHz, der durch Teilung der Frequenz des Taktimpulses E um den Faktor π gewonnen wird. Die Erzeugungs-Steuerung 14 erzeugt an ihrem Ausgang einen Triggerimpuls K, der mit dem Anstieg des Taktimpulses G von NMHz synchron oder bezüglich diesem Taktimpuls verzögert ist. Im letzteren Falle entspricht die Verzögerungszeit der Anzahl von Taktimpulsen der Frequenz nNMHz proportional zur Anzahl der A"-Antriebsimpulse / nach Erzeugung des Rückstellimpulses D oder des y-Antriebsimpulses H. Der Nadelimpulsgenerator 15 gibt an seinem Ausgang synchron mit dem Triggerimpuls K einen Hochspan· nungs-Nadelimpuls SP ab. Die Trennstufe 16 führt den Nadelimpuls SP dem Wandler 1 sowie andererseits die am Ausgang des Wandlers 1 erzeugte objektmodifizierte Welle dem Verstärker 17 zu. Der Verstärker 17 verstärkt die objektmodifizierte Welle und erzeugt an seinem Ausgang das sich ergebende verstärkte Signal Z-, das der Impulsformierstufe 18 zugeführt wird. Das Impulsdiagramm des Signals L In Fig.27 zeigt das verstärkte Signal der beobachteten empfangenen Impulse synchron mit dem Nadelimpulf SP sowie diejenigen der danach beobachteten, von dem Objekt 5 reflektierten objektmodifizierten Welle.

Die Impulsformierstufe 18 erfaßt das verstärkte Signal L zur Gewinnung des Erfassungssignals Q' und setzt ferner dieses Erfassungssignal Q' in einen Digitalimpuls um, von dem ein den Schwellenpegel V überschreitender Teil einen TTL-Pegel »1« aufweist (TTL = Transistor-Transistor-Logik). Der Koinzidenzdetektor 19 erzeugt aus denjenigen empfangenen Impulsen Q, die von der Impulsformierstufe 18 nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne ab Erzeugung des Triggerimpulses zugeführt werden, einen Aufsteuerimpuls y vorgegebener Impulsbreite und entnimmt aus den von der Impulsformierstufe 18 empfangenen Impulsen Q nur diejenigen, die in dem von dem Aufsteuerinpuls angegebenen Intervall enthalten sind, d. h. die von dem Objekt 5 reflektierte Welle. Der Detektor liest anschließend den Ausgangspegel der Taktimpulse G mit der Frequenz /VMHz beim Anstieg des entnommenen Impulses und erzeugt diesen Pegel als Ausgangssignal. Dieser Ausgangspegel wird von dem folgenden empfangenen Impuls gelesen und festgehalten, bis der gelesene Wert den Pegel 0 annimmt oder der Aufsteuerimpuls abfällt. Das Signal wird als Koinzidenzimpuls ^abgegeben.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der in Fig.25 gezeigten Schaltungsstufen 220 bis 222 erläutert werden.

F i g. 29 zeigt ein detailliertes Schaltbild des Spitzenwertdetektors 220. Das von der Impulsformierstufe 18 erhaltene Detektorsignal (QmFi g. 27 und 28) wird in ein in Fig. 28 mit Q" bezeichnetes Spitzenwertsignal umgewandelt, dessen Wert in eine digitale Größe mit 7 Binärstellen umgewandelt wird. Der Spitzenwert wird in dieser Schaltung dadurch ermittelt, daß ein negativer logischer Impuls erzeugt wird, der eine größere Impulsbreite aufweist als der von der Impulsformierstufe 18 empfangene Impuls (Q in Fi g. 28), wobei ein monostabiler Multivibrator 130 verwendet wird, und daß der Maximalwert dieses Spitzenwertsignals über eine gewisse Zeitspanne auf einem konstanten Pegel proportional zur Impulsbreite dieses Signals gehalten wird. Die Zeitspanne, über die der Maximalwert auf dem konstanten Pegel gehalten wird, bestimmt sich aus der Differenz zwischen den Zeitkonstanten des mit dem Multivibrator 133 verbundenen Widerstands 195 und des ebenfalls verbundenen Kondensators 196 einerseits und der Impulsbreite des empfangenen Impulses Q andererseits.

Ein Spitzenwert-Detektorelement 197 setzt das Detektorsignal Q' in das Spitzenwertsignal Q" um, während ein Analog/Digital-Umsetzer 198 zur Umsetzung des Spannungswertes des Spitzenwertsignals Q" in eine Digitalgröße von 7 Binärstellen dient. Die IC-Elemente 103 in F i g. 29 stellen Inverter dar.

F i g. 30 zeigt ein detailliertes Schaltbild des Rechenwerks 221. Beim Ansteigen eines Aufsteuerimpulses (y

in Fig. 27 und 28) wird ein Register 191 -a auf 0 gestellt, woraufhin beim Abfallen des während der Erzeugung des Aufsteuerimpulses aufgenommenen Empfangsimpulse (Q in F i g. 28) aus dem Spitzenwer· detektor 220 ein Spitzenwert (eine digitale Größe mit 7 Binärstellen) ausgelesen wird. Der Spitzenwert wird dabei so ausgelesen, daß eine Addition erfolgt, wenn der Ausgangspegel des Koinzidenzimpulses (V in Fi g. 27 und 28) zu diesem Zeitpunkt auf »1« liegi, und ?ine Subtraktion, wenn der Ausgangspegel auf »0« liegt, wobei die Addition bzw. Subtraktion über ein Addier/Subtrahier-IC-Element 192 erfolgt. Der in jeder Operation ermittelte Wert wird einmal in ein Register 191-/) eingespeichert, und dieser Speicherwert wird erneut in das Addier/Subtrahier-Element eingegeben, woraufhin die Addition bzw. Subtraktion des Spitzenwertes beim Abfall der nachfolgenden empfangenen Impulse sequentiell wiederholt wird.

Der Inhalt des Registers 191-Λ wird beiin Abfall des Aufsteuerimpulses y in ein Register 191-c eingespeichert, und der Inhalt dieses Registers 191-c wird als Operationswert in digitaler Form ausgegeben. Ist der Operationswert jedoch negativ, so ist der Ausgang 0. F i g. 28 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Speicherinhalt des Registers 191-6. In der Kurve δ der Fig. 28 geben ganzzahlige Werte Λ/2, Λ/3, M und Λ/5 Digitalwerte an, die durch die Analog/Digital-Umsetzung der jeweils mit (^''bezeichneten Spitzenspannungen V2, Vj, V₄ bzw. V₅ am Spitzenwertdetektor 220 erhalten werden. Das Operations-Ausgangssignal des Rechenwerks 221 ist bei ε in Fig.28 gezeigt. Der Operationswert beim Abfall des Aufsteuerimpulses wird bis zum Abfall des nächsten Aufsteuerimpulses gehalten. Das in Fig.30 gezeigte IC-Element 133 ist ein monostabiler Multivibrator, der einen negativen logischen Impuls mit einer Impulsbreite abgibt, die sich aus der Zeitkonstante des Widerstands 193 und des Kondensators 194 bestimmt. Dieser Impuls bewirkt, daß das Register 191-6 seine Speicherwirkung bezüglich der Abfallszeit des Empfangsimpulses Q verzögert ausführt. Zu den weiteren IC-Elementen · (integrierten Schaltkreiselementen) gehören Inverter 103, ein NAND-Gatter 118, UND-Glieder 132 sowie Verknüpfungsglieder 190.

Der Datenwandler 222 setzt das Operationsergebnis aus dem Rechenwerk 221 von dem Digitalwert in einen ■ Analogwert um und führt diesen als Ausgangssignal dem Anzeigegerät 12 zu. Das Anzeigegerät stellt das Hologramm unter Verwendung der X- und V-Koordinatensignale aus der Taststeuerung 10 als Ablenksignale und des Signals aus dem Datenwandler als Leuchtdichtesignal dar.

Das obige ist ein Ausführungsbeispiel für die Arbeitsweise des Gera es nach Beispiel 4.

Zusätzlich ist es möglich, das Hologramm eines 0-1-Musters auf dem Anzeigep'-rät J2 unter Verwendung eines Digitalkomparators j.'s Digital/Analog-Umsetzereinrichtung anstelle des Datenwandlers 220 der F i g. 25 darzustellen, wobei als Ausgangsgröße Signale mit dem Pegel »0« bzw. »1« erzeugt werden, wenn das Operationsergebnis des Rechenwerks 221 0 ist bzw. einen positiven Wert hat. Dieser Fall ist der gleiche wie bei dem Gerät nach dem Beispiel 1 bis 3 insofern ais sämtliche Geräte das Hologramm als 0-1-Muster erzeugen. Während jedoch das Gerät nach Beispiel 1 bis 3 nach der zeitlichen Koinzidenz zwischen einer reflektierten Welle und dem Taktimpuls diskriminiert, erfolgt bei dem Gerät nach Beispiel 4 eine synthetische und numerische Diskriminierung der zeitlichen Koinzidenz zwischen sämtlichen aus einer Vielzahl von reflektierten Wellen und dem Taktimpuls mit hoher Genauigkeit, so daß es möglich wird, ein Hologramm zu erzeugen, das aus einander überlagerten und zusammengenommenen Einzelhologrammen der verschiedenen reflektierenden Körper besteht.

Wie oben erläutert, werden die folgenden Effekte erzielt:

(1) Es ist möglich, die Abstände der Interferenzstreifen unabhängig von der verwendeten Ultraschallfrequenz zu steuern. Beispielsweise ist es möglich, ein detailliertes Hologramm mit schmalen Abständen zwischen den Interferenzstreifen dadurch zu erzeugen, daß die Frequenz des frequenzgeteilten Taktimpulses in den Geräten nach Beispiel 1 und 2 erhöht und die Größe n_c'm dem Gerät nach Beispiel 3 auf einen kleinen Wert eingestellt wird.

(2) Es ist möglich, als erzeugenden Impuls einen Nadelimpuls zu verwenden. Daher lassen sich die von mehreren benachbarten Körpern reflektierten Wellen leicht zeitlich diskriminieren, so daß das zeitliche Auflösungsvermögen gegenüber einem herkömmlichen Ultraschall-Holografiegerät, das mit einer Sinuswelle arbeitet, verbessert wird.

(3) Es ist möglich, auf die gleiche Weise wie bei einem Ultraschall-Holografiegerät, das eine transmittierte oder reflektierte Welle mit der Bezugswelle zur Interferenz bringt, ein Hologramm zu erzeugen, das die Wiedergabe eines weniger verlaufenden Bildes gestattet.

(4) Es ist möglich, ein Hologramm zu erzeugen, das aus mehreren einander überlagerten Hologrammen besteht, wenn mehrere reflektierende Körper vorhanden sind.

Hierzu 23 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Digitales Ultraschall-Holographiegerät, bei dem ein Ultraschallwandler mit elektrischen Signa- s len ausgesteuert wird und die von einem Objekt modifizierten Ultraschallsignale abgetastet, digitalisiert und in einer elektrischen Schaltung in einer der Abtastung des Objekts räumlich entsprechenden Weise zu einem Hologramm des Objekts verarbeitet ι ο werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallwandler (1) das Objekt abtastet und dabei durch periodische Nadelimpulse (SP) angeregte Ultraschallimpulse aussendet, daß die Nadelimpulse aus von einem Taktgenerator (13) erzeugten digitalen Taktimpulsen abgeleitet sind, daß jeder zurückkehrende Ultraschallimpuls von denn Ultraschallwandler (1) empfangen wird, daß jeder so empfangene, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitende Signalimpuls (L) in einer Impulsformierstufe (18) in einen Digitalimpuls (Q) umgewandelt wird, daß ein Koinzidenzdetektor (19) ein Koinzidenzsignal (V) erzeugt, wenn eine Vorderoder Rückflanke des Digitalimpulses (Q) während eines vorgegebenen Phasenzustandes des Taktimpulses auftritt, und daß das Hologramm aus den Koinzidenzsignalen (V) erzeugt wird.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koinzidenzsignal (V) als Leuchtdichtesignal und den Antriebssignalen (IH) für die Tastbewegung des Ultraschallwandlers (1) entsprechende Koordinatensignale («, ß) als Ablenksignale eines das Hologramm darstellenden Anzeigegerätes (12) dienen.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgenerator (13) ein erstes und ein zweites Taktsignal (E, G) erzeugt, wobei die Periode des zweiten Taktsignals (G) ein ganzzahliges Vielfaches des ersten Taktsignals (E) ist, und daß eine an den Taktgenerator (13) angeschlossene Steuerschaltung (14) ein Triggersignal (K) zur Auslösung der Nadelimpulse (SP) nach Ablauf einer Zeitspanne, die ein ganzzahliges Vielfaches der Periode des ersten Taktsignals (E) beträgt, nach Auftreten des zweiten Taktsignals (G) erzeugt.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne in Abhängigkeit von den Antriebssignalen (H, /^änderbar ist

5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Koinzidenzdetektor (19) eine Einrichtung (105, 115) zur Messung der Zeitspanne (t_p) zwischen der Erzeugung des Nadelimpulses (SP) und dem Empfang des Signalimpulses (L) sowie eine Einrichtung (150) umfaßt, die diese Zeitspanne (t_p) durch die Periode (T₀) des zweiten Taktsignals (G) dividiert und das Koinzidenzsignal (V) erzeugt, wenn der Rest (ό) der Division im Bereich