DE3903396A1

DE3903396A1 - Verfahren und vorrichtung zur ultraschall-dickenmessung und pruefeinrichtung fuer letztere

Info

Publication number: DE3903396A1
Application number: DE3903396A
Authority: DE
Inventors: Izumi Sato; Takashi Inoue; Koji Saito
Original assignee: Tokyo Keiki Co Ltd
Current assignee: Tokyo Keiki Inc
Priority date: 1988-02-01
Filing date: 1989-02-01
Publication date: 1989-08-10
Also published as: US5009103A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor richtung zur Ultraschall-Dickenmessung sowie eine Prüfeinrichtung für letztere. Bei dem genannten Verfahren sendet eine an ein zu messendes Werkstück angesetzte Sonde einen Ultraschallimpuls aus und erfaßt die vom Meßling reflektierten Echoimpulse, wobei aus der Laufzeit der Ultraschallimpulse die Materialdicke bestimmt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Überprüfen des Betriebszustands der Vorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Ultraschall-Verfahren und eine hierfür geeignete Vorrichtung zur Dickenmessung an Werkstücken unter Ausnutzung von Mehrfachechos sowie eine für dieses Verfahren und die Vorrichtung geeignete Prüfeinrichtung.

Die Fig. 6 zeigt als Blockdiagramm eine Ausführungsform einer herkömmlichen Ultraschall-(US)-Dickenmeßvorrichtung.

In dieser Figur ist mit 101 eine Schaltung zur Erzeugung von Synchronimpulsen, die den Zeitpunkt der Ultraschall-Impulse be stimmt, 102 eine Sendeschaltung zur Erzeugung elektrischer Impul se zur Erregung einer Sonde, 103 die Sonde zum Senden und Empfang der Ultraschallimpulse, 104 eine Schaltung zum Empfang und zur Verstärkung der Echos, 112 eine zweite Taktschaltung zur Erzeugung von Einheits-Taktimpulsen, 113 ein drittes UND-Glied zur Selektion der Taktimpulse, 114 eine Zählschaltung zum Zählen der Ausgangsimpulse aus dem dritten UND-Glied 113, 115 eine Digitalanzeige, 116 das mit einer Kopplungsflüssigkeit beschichtete zu messende Werkstück, an das die Sonde 103 angesetzt wird, 117 eine Steuerschaltung zur Steuerung der Empfangsverzögerung für die Echoimpulse und zur Einstellung des Verstärkungsfaktors und 118 eine Kathodenstrahlröhre zur Anzeige der Echoimpulse bezeichnet.

Eine Ultraschall-Dickenmessung mit einer herkömmlichen Meßanord nung verläuft wie folgt:

Ein Ultraschallimpuls, der von der Sonde 103 bei Erregung mit einem Synchronimpuls aus dem Synchronimpulsgenerator 101 ausgeschickt wird, wird zwischen der unteren und der oberen Oberfläche des Werkstücks mehrfach reflektiert. Die Echoimpulse werden von der Empfangsschaltung 104 aufgenommen. Ein zweites Flipflop 11 stellt eine Torzeit derart dar, daß der zeitliche Abstand zwischen einem und dem nächsten Echoimpuls groß ist. Die Echoimpulse werden auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 118 angezeigt.

Die Steuerschaltung 117 stellt den Verstärkungsfaktor für den Empfang bzw. die Torverzögerung so ein, daß Störungen der Mehr fachechos durch unerwünschte Signale so gering wie möglich bleiben.

Weiterhin werden die auf dem Bildschirm 118 geschriebenen Spuren so eingestellt, daß die Anzeigeposition der Echos und der Meßbereich geprüft werden können.

Die Fig. 7 zeigt die bei herkömmlichen US-Dickenmeßvorrichtungen betrieblich auftretenden Signalformen. In dieser zeigen der Kurvenzug 10 den Sendeimpuls T, das erste Echo B 1 und ein zweites Echo B 2 vom Boden des zu messenden Werkstücks, der Kurvenzug 11 die Torzeit anhand eines am Ausgang des Flipflops 11 stehenden Rechteckimpulses, dessen Länge dem Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Echo B 1, B 2 proportional ist, und der Kurvenzug 12 die aus dem Torzeitimpuls und den Zeiteinheitsimpulsen UND verknüpften Ausgangsimpulse. Die Ausgangsimpulse werden gezählt und die dickenmeßergebnisse für das Werkstück 116 auf der Digitalanzeige 118 ausgegeben.

Bei herkömmlichen US-Dickenmeßvorrichtung, wie sie oben be schrieben sind, weist eine Kathodenstrahlröhre 118 zur Wahl der vom zu messenden Werkstück 116 kommenden Mehrfachechos auf. Ins besondere läßt die Torzeit sich anhand der Bildschirmwiedergabe so einstellen, daß sich Störungen durch Fremdsignale usw. mini mieren lassen. Weiterhin erfolgt auf dem Bildschirm die Über prüfung der Anzeigeposition der Impulsechos und des Meßbereichs.

Die Dickenmessung erfolgt mit einer Torzeit entsprechend dem zeitlichen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Echo B 1, B 2. In diesem Fall wird das zweite Echo B 2 erfaßt, indem man es anhand der gleichen Abstände unter den Empfangssignalen auf dem Bildschirm visuell ermittelt.

Diese herkömmliche US-Dickenmeßvorrichtung ist dahingehend un vorteilhaft, daß die gedämpfte Schwingung des ersten Impulsechos B 1 oder verzögerte Signale, die von anderen Ausbreitungswegen stammend zwischen dem ersten und dem zweiten Impulsecho B 1, B 2 erscheinen, eine einwandfreie Messung verhindern.

Die vorliegende Erfindung soll die Nachteile herkömmlicher Ver fahren bzw. Vorrichtungen beseitigen, indem sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur US-Dickenmessung angibt, die sich mit ver ringerter Größe und geringem Gewicht ausführen läßt und in der Lage ist, unerwünschte Signale selbsttätig zu eliminieren und ohne das Hinzuziehen der Bildschirmdarstellung aus den störbefreiten Mehrfachechos eine genaue Dickenmessung ableitet.

Nach einer weiteren US-Dickenmeßvorrichtung hat man einen Sonden mit einem Verzögerungselement verwendet.

Die Fig. 10 zeigt ein Beispiel einer derartigen US-Dickenmeß vorrichtung. Dabei bezeichnen 201 eine Schaltung zur Lieferung des Zeitsteuersignals für die US-Impulsaussendung, 202 die Sen deschaltung zum Erregen der Sonde, 203 die Sonde mit einem Verzögerungselement, 204 das zu messende Werkstück, das mit einer Kopplungsflüssigkeit wie Öl beschichtet ist und an das die Sonde 203 mit dem Verzögerungselement zur Dickenmessung angesetzt wird, 205 die Empfangsschaltung zur Aufnahme und Verstärkung der Mehr fachechoimpulse aus dem zu messenden Werkstück 204, 220 eine Flipflopstufe, die ein Meß-Torzeitsignal einer Breite liefert, die dem zeitlichen Abstand zwischen den Echoimpulsen aus der Empfangsschaltung entspricht, 219 eine Steuerschaltung für den Verstärkungsfaktor der Empfangsschaltung 205 bzw. das Flipflop 220, 221 eine Kathodenstrahlröhre, die das Ausgangssignal der Empfangsschaltung 205 in A-Darstellung ausgibt, 222 eine zweiter Taktgenerator zur Erzeugung von Taktimpulsen, 223 ein UND-Glied, das das Ausgangssignal des Flipflops 220 mit dem Taktsignal UND verknüpft, 224 einen Zähler, der die Ausgangsimpulse des UND- Glieds 223 zählt, und 225 eine Anzeige zur Ausgabe des Zählergebnisses.

Bei einer wie oben dargestellt ausgeführten herkömmlichen US- Dickenmeßeinrichtung wird von der Sonde 203 unter der Ansteuerung durch ein Zeitsignal aus der Synchronschaltung 201 über das Verzögerungselement ein US-Impuls durch das Werkstück 204 geschickt. Der Impulse durchläuft zunächst das bspw. aus Acryl werkstoff hergestellte Verzögerungselement und tritt dann in das Werkstück 204 ein, wo er zahlreiche Echos zwischen dessen Ober und Unterseite hervorruft. Die Echos aus dem Werkstück 204 werden von der Empfangsschaltung 205 verstärkt und auf dem Bildschirm 221 dargestellt. Die Steuerschaltung 219 steuert den Verstär kungsfaktor beim Empfang bzw. das Flipflop 220 so, daß Beeinträchtigungen durch Störsignale - bspw. Störkomponenten des Sendeimpulses oder Echos von anderen Oberflächen des zu messenden Werkstücks 204 - minimiert werden.

Weiterhin wird die Bildspur auf dem Bildschirm 221 so einge stellt, daß sich die Anzeigeposition des Echos oder der Meßbe reich prüfen läßt.

Die Fig. 11 zeigt beispielhafte Signalformen bei der herkömmlichen US-Dickenmeßvorrichtung. Die Kurve 15 zeigt einen Sendeimpuls T mit einem ersten Oberseitenecho S 1 von der Ober seite des zu messenden Werkstücks 204, einem ersten und einem zweiten Unterseitenecho B 1, B 2 von der Unterseite des Werkstücks sowie einem zweiten Oberseitenecho S 2 von der Oberseite des Werkstücks 204. Die Kurve 16 zeigt das Meßintervall, das proportional dem zeitlichen Abstand zwischen den beiden Unterseitenechos B 1, B 2 ist, und die Kurve 17 das Ausgangssignal des UND-Glieds 223, d.h. die UND-verknüpfung des Meßintervall impulses mit einem Taktimpulssignal. Die Anzahl der Taktimpulse am Ausgang des UND-glieds 223 ist proportional der zu messenden Dicke des Werkstücks. Die Impulsanzahl im Signal 17 wird vom Zähler 224 bestimmt und das Zählergebnis auf der Anzeige 225 als Werkstückdicke ausgegeben.

Die Fig. 12 zeigt ein weiteres Beispiel betrieblicher Signal formen, wie sie in herkömmlichen Dickenmeßanordnungen auftreten. Hierbei handelt es sich um eine Messung, bei der das Werkstück 204 eine erhebliche Dicke und die eingesetzte Sonde ein kleines Verzögerungselement aufweisen. Bei dieser Messung erscheint das zweite Oberseitenecho S 2 zwischen dem ersten und dem zweiten Unterseitenecho B 1, B 2 und verhindert das zweite Oberseitenecho S 2 eine genaue Dickenmessung.

Zur Lösung dieses Problems wählt man auf dem Bildschirm 221 der herkömmlichen US-Meßanordnung aus den zahlreichen Echosignalen die Unterseitenechos aus. Insbesondere wird unter Beobachtung des Bildschirms die Verzögerungszeit des Verzögerungstors so einge stellt, daß Störungen durch den Sendeimpulse und die Mehrfach echos von der Oberflächen des Werkstücks 204 verschwinden. Weiterhin werden die Anzeigeposition der Echos und der Meßbereich geprüft.

Bei herkömmlichen Anordnungen erfolgt die Dickenmessung unter Verwendung eines Torimpulses, der sich vom ersten Unterseitenecho B 1 zum zweiten Echo B 2 erstreckt, und Auszählen der Taktimpulse innerhalb der Torimpulsdauer. Es muß jedoch die Verzögerung des Verzögerungstors so eingestellt werden, daß Störungen durch den Sendeimpuls T und die Mehrfachechos von den Oberflächen des zu messenden Werkstücks 204 eliminiert werden.

Weisen die an die Sonde 3 angesetzten Verzögerungselemente weiterhin unterschiedliche Längen auf oder schwankt die Schallgeschwindigkeit des Verzögerungselements bspw. mit der Temperatur, sind die oben erläuterten Einstellungen erforderlich.

Diese herkömmliche Anordnung ist dahingehend nachteilig, daß ihr Aufbau und ihre Bedienung unvermeidbar kompliziert sind und sie wegen des Bildschirms, auf dem die Unterseitenechos gesucht werden müssen, eine erhebliche Größe annimmt.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Lösung dieses Problems, und es ist ein zweites Ziel der vorliegenden Erfin dung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur US-Dickenmessung anzugeben, mit denen sich eine genaue Dickenmessung erreichen läßt, wobei ohne Anwendung eines Bildschirms der Sendeimpuls und die Mehrfachechos von den Oberflächen des zu messenden Werkstücks bzw. Störsignale selbsttätig eliminiert und Schwankungen der vom Verzögerungselement verursachten Verzögerung selbsttätig kompensiert werden.

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß der Kontakt zwischen dem US-Sende- bzw. Empfangswandler und dem Werkstück ein wesentlicher Faktor für die Dickenmessung mit einer Anordnung darstellt, die Impulsechos aus dem Werkstück erfaßt.

Insbesondere mißt die US-Dickenmeßanordnung die Dicke eines Werkstücks, indem die Sonde an das zu messende Werkstück ange setzt, US-Impulse ausgesandt, deren Echos aus dem Werkstück erfaßt und die Werkstückdicke aus der Laufzeit der US-Impule im Werkstück ermittelt werden. Eine Prüfeinrichtung dient zum Prüfen der Kontaktbedingungen zwischen dem Sonden und dem zu messenden Werkstück, des Zustands der Koppelschicht, akustischer Kopplungsfehler infolge der Oberflächenrauhigkeit des Werkstücks, von Aderbrüchen im Sondenanschlußkabel, der Dämpfung der US-Welle im Werkstück, eines Abfalls der US-Sendeleistung bzw. jeder Beeinträchtigung im Betriebsverhalten des US-Dickenmeßanordnung.

Die Fig. 16 zeigt zur Erläuterung eine herkömmliche Prüfein richtung zur Verwendung mit einer US-Dickenmeßanordnung. Hier finden ein Sende- und ein von diesem getrennter Empfangswandler Einsatz.

In der Figur ist 302 a eine Sondenanordnung mit separatem Sende- und Empfangswandler, die jedoch einteilig miteinander ausgebildet sind, 311 ein elektroakustischer Wandler, 312 a der US-Sender, 312 b der US-Empfänger und 313 das Werkstück, dessen Dicke gemes sen werden soll.

Bei einer Prüfeinrichtung für US-Dickenmeßanordnungen der oben beschriebenen Art setzt man die zweiteilige Sonde 302 a an das Werkstück 313 (bspw. aus Metall) über eine Koppelschicht bspw. aus Öl oder Wasser auf der Werkstückoberfläche an. Beim Aussenden eine US-Impulses T in das Werkstück 313 durch den US-Sender 312 a nimmt der US-Empfänger 312 a ein erstes Echo S 1 von der Oberseite und ein zweites Echo B 1 von der Unterseite des Werkstücks 313 auf.

Die Dickenmessung erfolgt innerhalb eines korrigierten Zeitinter valls zwischen dem ersten und dem zweiten Echo S 1, B 1 entspre chend der Schallgeschwindigkeit im Werkstück 313. Hierbei dient ein Flipflop FF zur Messung, das vom ersten Echo S 1 gesetzt und vom zweiten Echo B 1 rückgesetzt wird. Liegt das zweite Echo unterhalb eines bestimmten Pegels, wird das Flipflop FF nicht rückgesetzt. Das zweite Echo B 1 läßt sich also prüfen, indem man das Flipflop FF auf einen Zustandswechsel überwacht.

Fig. 17 ist eine entsprechende erläuternde Darstellung und zeigt eine weitere Prüfeinrichtung unter Verwendung eines einfachen Echos nach einem Einfachsondenverfahren, das mit nur einem Wandler arbeitet.

In dieser Figur ist 311 der piezoelektrische Wandler, 313 das zu messende Werkstück und 302 die Sonde zum Senden und Empfangen der US-Impulse.

Der piezoelektrische Wandler 311 der Sonde 302 wird an das zu messende Werkstück 313 angesetzt und ein US-Impuls T in es abge geben; er durchläuft das Werkstück, wobei die Sonde 302 von der Werkstückunterseite ein Echo B 1 aufnimmt. Die Messung der dicke des Werkstücks 313 erfolgt unter Korrektur des Zeitintervalls zwischen dem US-Impuls T und dem Unterseitenecho B 1 entsprechend der Schallgeschwindigkeit. Zur genauen Durchführung der Messung wird eine Prüfeinrichtung eingesetzt, bei der die Amplitude des Echos B 1 auf dem Bildschirm beobachtet wird.

Die Fig. 18 zeigt zur Erläuterung ein weiteres Beispiel einer herkömmlichen Prüfeinrichtung für US-Dickenmeßanordnungen.

Bei diesem Beispiel wird eine Einsondentechnik mit Ausnutzung mehrerer Echos angewandt.

Bei diesem Verfahren erhält man durch Aussenden des US-Impulses T mit der Sonde 302 nach dem Durchlaufen des Werkstücks 313 ein erstes und ein zweites Bodenecho B 1, B 2. Zur Dickenmessung er folgt eine Korrektur des Zeitintervalls zwischen den Echos ent sprechend der Schallgeschwindigkeit im Werkstück 313.

Auf dem Bildschirm werden die Amplituden des ersten und des zweiten Echos B 1, B 2 geprüft - bspw. auf dem Bildschirm der in Fig. 6 gezeigten Kathodenstrahlröhre.

Die Fig. 19 zeigt zur Erläuterung ein weiteres Beispiel einer herkömmlichen Prüfeinrichtung für US-Dickenmeßanordnungen.

Dieses Beispiel verwendet eine Sonde mit Verzögerungselement nach einem Einsondenverfahren.

In der Fig. 19 ist 302 b eine Sonde mit einem Element, das die von der strahlenden Oberfläche des piezoelektrischen Wandlers abgegebene US-Welle verzögert; dieses Element bspw. aus Acryl werkstoff ist bei 312 gezeigt.

Sendet die Sonde 302 b einen US-Impuls T in das zu messende Werkstück 313, nimmt sie erstens ein erstes Oberseitenecho S 1, zweitens ein erstes Unterseitenecho B 1, drittens ein zweites Unterseitenecho B 2 und viertens ein zweites Oberseitenecho S 2 auf.

Die Dickenmessung erfolgt bei Korrektur des Zeitintervalls zwi schen dem zweiten Echoimpuls B 1 und dem dritten Echoimpuls B 2 entsprechend der Schallgeschwindigkeit des Werkstücks 313. Die Amplituden des zweiten Echoimpulses B 1 und des dritten Echo impulses B 2 werden auf dem Bildschirm kontrolliert.

Bei den oben beschriebenen Prüfeinrichtungen treten folgende Schwierigkeiten auf.

Im Fall der Verwendung einer zweiteiligen Sonde 302 a erfolgt die Prüfung nur durch den zweiten Echoimpuls B 1 von der Werkstück unterseite, nicht aber mit dem ersten Echoimpuls S 1.

Bei der Verwendung eines Einsondenverfahrens erfolgt die Be triebsprüfung durch Kontrolle der Echoimpulse für die Dicken messung auf einem Kathodenstrahl-Bildschirm. Ein solcher muß also vorhanden sein, so daß die gesamte Anordnung kompliziert und umfangreich wird.

Weiterhin muß eine herkömmliche Prüfeinrichtung für unter schiedliche Sondenarten und Dickenmeßverfahren unterschiedlich ausgeführt werden, so daß die Bildschirmdarstellung entsprechend der Dicke des Werkstücks oder dessen Schallgeschwindigkeit ein gestellt werden muß.

Es ist daher ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Prüfeinrichtung für eine US-Dickenmeßanordnung anzugeben, die das Prüfergebnis für die bei der Messung verwendeten Echos auch bei unterschiedlicher Dicke oder Schallgeschwindigkeit des Werk stücks, Sondenart oder unterschiedlichen Dickenmeßverfahren selbsttätig und ohne Nachstellen anzeigt.

Um das erste der oben beschriebenen Ziele zu erreichen, schafft die vorliegende Erfindung ein US-Dickenmeßverfahren, bei dem ein US-Impuls mit einer Sonde in ein zu messendes Werkstücks einge bracht wird und man zur Dickenmessung die Echoimpulse im Werk stück erfaßt, um das Zeitintervall zwischen ihnen zu ermitteln, wobei man die Zeit vom Aussenden des US-Impulses bis zum Empfang eines ersten Echos von der Unterseite des Werkstücks abzählt, einen innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums, beginnend nach dem Empfang des ersten Echoimpulses und bis unmittelbar vor Ablauf des ausgezählten Zeitintervalls, empfangenen Impuls als zweiten Echoimpuls ermittelt, und die Zeit zwischen dem Empfang des ersten Echoimpulses und dem Empfang des zweiten Echoimpulses auszählt, um die Dicke des Werkstücks zu messen.

Um das erste Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen, schafft weiterhin die vorliegende Erfindung eine US-Dickenmeßan ordnung mit einer Sonde, einer US-Impuls-Sende/Empfangseinrich tung zum Einspeisen eines US-Impulses in ein zu messendes Werk stück und Empfangen und Erfassen der Echoimpulse und einer Zähleinrichtung zum Auszählen von Zeitintervallen zwischen den erfaßten Impulsen zwecks Dickenbestimmung des Werkstücks aus dem erhaltenen Zeitintervall, die weiterhin aufweist eine Einrichtung zum Setzen der Torzeit zum Erfassen eines zweiten Echoimpulses, die die Zeit zwischen dem Aussenden des US-Impulses und dem Empfang eines von der Unterseite des Werkstücks kommenden ersten Echoimpulses auszählt und ein Tor zur Erfassung eines zweiten Echoimpulses öffnet, wenn nach dem Empfang des ersten Echoim pulses eine Zeitspanne abgelaufen ist, die um eine vorbestimmte Breite des Torintervalls kürzer ist als die ausgezählte Torzeit, und das Tor nach Ablauf eines der ausgezählten Zeitspanne ent sprechenden Zeitraum nach dem Empfang des ersten Echoimpulses wieder schließt, sowie eine Einrichtung zum Erfassen des zweiten Echoimpulses, die als zweiten Echoimpuls einen Impuls erfaßt, der empfangen wird, während das Tor zum Erfassen des zweiten Echo impulses offen ist, wobei die das Impulsintervall auszählende Einrichtung die Zeit zwischen dem Empfang des ersten und dem Er fassen des zweiten Echoimpulses auszählt.

Bei der vorgenannten US-Dickenmeßanordnung weist die Einrichtung zum öffnen des Tors zur Erfassung des zweiten Echoimpulses vorzugsweise einen Taktgenerator, der Taktimpulse für die Zeit zählung liefert, einen Auf/Abwärtszähler, der mit dem US-Sende impuls die Taktimpuls aufwärts zu zählen beginnt und wieder ab wärts zählt, wenn der erste an der Werkstückunterseite reflek tierte Echoimpuls eintrifft, eine Schaltung, die ermittelt, ob der nach dem Abwärtszählen verbleibende Restwert der Torzeit entspricht, und einen Zwischenspeicher auf, der das Ausgangs signal von der Erfassung durch die Erfassungsschaltung bis herab zu Zählwert 0 festhält, um ein Steuersignal für das Offenhalten des Tors zu erzeugen.

Der Auf/Abwärtszähler läßt sich durch einen gewöhnlichen Zähler ersetzen.

Das zweite Ziel der Erfindung läßt sich erreichen mit einem US- Dickenmeßverfahren, bei dem man einen US-Impuls mit einer Sonde über ein Verzögerungselement auf ein zu messendes Werkstück gibt und die resultierenden Echos ermittelt, um ein Zeitintervall zwischen den Echoimpulsen zur Messung der Werkstückdicke zu er halten, wobei man die Zeit von der Aussendung des US-Impulses bis zum Empfang eines ersten Echoimpulses von der Werkstückoberseite auszählt, als ersten Unterseiten-Echoimpuls einen Impuls erfaßt, der vor einer Zeit entsprechend der Hälfte der ausgezählten Zeit nach dem Empfang des ersten Oberseiten-Echoimpulses empfangen wird, als zweiten Unterseiten-Echoimpuls einen Impuls erfaßt, der nach dem Empfang des ersten Oberseiten-Echoimpulses und vor dem Ablauf einer der ausgezählten Zeit entsprechenden Zeitspanne em pfangen wird und nach dem Erfassen des ersten Unterseiten-Echo impulses eingeht, und die Zeitspanne zwischen dem Erfassen des ersten und des zweiten Unterseiten-Echoimpulses zur Bestimmung der Werkstückdicke auszählt.

Zum Erreichen des zweiten Ziels schafft vorliegende Erfindung weiterhin eine US-Dickenmeßanordnung mit einer Sonde mit einem Verzögerungselement, einer US-Impuls-Sende/Empfangseinrichtung, die einen US-Impuls über die Sonde und das Verzögerungselement auf ein zu messendes Werkstück gibt und die Echoimpulse aus dem Werkstück empfängt und erfaßt, und einer Einrichtung zum Aus zählen von Impulsintervallen zum Ermitteln des Zeitintervalls zwischen den erfaßten Impulsen zwecks Bestimmung der Werkstück dicke aus dem Zeitintervall, die weiterhin aufweist eine erste Einrichtung zum Setzen eines Tors zur Erfassung eines ersten Echoimpulses, die die Zeitspanne zwischen dem Aussenden des US- Impulses und dem Empfang eines ersten, an der Oberseite des Werkstücks reflektierten Echoimpulses ermittelt und ein Tor zum Erfassen des ersten Unterseiten-Echoimpulses setzt, das beim Empfang des ersten Oberseiten-Echoimpulses öffnet und nach Ablauf eines Zeitintervalls von etwa der Hälfte der ausgezählten Zeit schließt, eine Einrichtung, die die Zeitspanne zwischen dem Aussenden des US-Impulses und dem Emfpang des ersten Oberseiten- Echoimpulses auszählt und ein Tor zum Erfassen des zweiten Unterseiten-Echoimpulses setzt, das beim Empfang des ersten Oberseiten-Echoimpulses öffnet und nach Ablauf einer der ausge zählten entsprechenden Zeitspanne schließt, und eine Einrichtung aufweist, die als ersten Unterseiten-Echoimpuls einen Impuls erfaßt, der empfangen wird, wenn das Tor zum Erfassen des ersten Unterseiten-Echoimpulses offen ist, und als zweiten Unterseiten- Echoimpuls einen Impuls erfaßt, der empfangen wird, wenn das Tor zum Erfassen des zweiten Unterseiten-Echoimpulses offen ist und nachdem das zweite Unterseiten-Echoimpuls erfaßt worden ist und nachdem der zweite Unterseiten-Echoimpuls erfaßt worden ist, wobei die Einrichtung zum Auszählen des Impulsintervalls die Zeit zwischen dem Empfang des ersten und dem Erfassen des zweiten Echoimpulses auszählt.

Bei der vorgehenden Erfindung haben die Einrichtungen zum Setzen des Tors zum Erfassen des ersten und des zweiten Unterseiten- Impulsechos einen Zähler gemeinsam, der mit dem Aussenden des US- Impulses aufwärts und beim Eingang des Oberseiten-Echoimpulses mit doppelter Geschwindigkeit abwärts zu zählen beginnt. Die Ein richtung zum Setzen des ersten Tors zum Erfassen des ersten Un terseiten-Echoimpulses weist eine erste Torsteuerschaltung zur Abgabe eines ersten Torsignals mit einer Haltezeit vom Beginn des Abwärtszählvorgangs bis herab zum Zählwert 0 sowie eine Torschal tung auf, die von dem Torsignal geöffnet wird. Die Einrichtung zum Setzen des Tors zum Erfassen des zweiten Unterseiten-Echo impulses weist eine zweite Torsteuerschaltung zur Abgabe eines Torsignals, das anhält, bis der Zählwert zu Beginn der Ab wärtszählung auf den Absolutwert zu Beginn der Abwärtszählung, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen abgenommen hat, sowie eine Torschaltung auf, die von dem Torsignal geöffnet wird.

Obgleich der Zähler in der Anordnung mehrfach ausgenutzt wird, lassen sich alternativ auch separate Zähler einsetzen.

Um ihr drittes Ziel zu erreichen, schafft die vorliegende Er findung eine Prüfeinrichtung zur Anwendung mit einer US-Dicken meßanordnung, bei der eine Sonde an ein zu messendes Werkstück angesetzt wird und man die Echoimpulse zur Messung der Laufzeit der Ultraschallimpulse im Werkstück und damit der Werkstückdicke erfaßt. Diese Prüfeinrichtung weist einen Zwischenspeicher mit einer Vielzahl von Speicherkreisen zur Aufnahme und Speicherung von nach dem Aussenden des US-Pulses von der Werkstück-Unter- und -Oberseite reflektierten Echoimpulsen in zeitlicher Reihenfolge in entsprechenden Speicherkreisen und eine Sichteinrichtung auf, die die Zustände der in den Speicherkreisen gespeicherten Echo impulse anzeigt.

Als Speicherkreis kann in dieser Erfindung bspw. eine Flipflop- Schaltung eingesetzt werden. Daher weist die oben beschriebene Zwischenspeichereinrichtung eine Synchronisierschaltung zum Er zeugen von Synchronisierimpulsen zur Auslösung der US-Impulse, eine Flipflopschaltung, an deren Dateneingang die Synchronisier impulse und an deren Takteingang der erste Echoimpuls gelegt sind und die die Polarität beim ersten Echoimpuls invertiert und das so invertierte Ausgangssignal hält, eine weitere Flipflopschal tung, an deren Dateneingang das Ausgangssignal des vorerwähnten Flipflops und liegt und die dessen Polarität mit dem zweiten Echoimpuls ändert und hält, sowie eine dritte Flipflopschaltung auf, an deren Dateneingang das Ausgangssignal des weiteren Flip flops liegt und die seine Polarität mit einem dritten Echoimpuls ändert und hält.

Diese Prüfeinrichtung kann von der US-Dickenmeßanordnung getrennt ausgeführt oder Teil derselben sein. Im Einsatz kann diese Prüf einrichtung an die US-Sende/Empfangseinrichtung der US-Dicken meßeinrichtung angeschlossen sein. Alternativ kann die Prüfein richtung die US-Sende/Empfangseinrichtung aufweisen und sie mit einer zu prüfenden Sonde verbinden.

Teile der erfindungsgmäßes Prüfeinrichtung kann Teile - bspw. die Synchronisierschaltung die Flipflops - können mit der US-Dicken meßeinrichtung gemeinsam ausgeführt sein.

Anhand einer konkreten Ausführungsform soll nun die Arbeitsweise der Erfindung bei Einsatz einer Sonde ohne Verzögerungselement beschrieben werden.

Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Umstand, daß die Zeitspanne vom Aussenden des US-Impulses bis zum Eintreffen des ersten Echos B 1 im wesentlichen gleich dem zeitlichen Abstand des ersten Echos B 1 vom zweiten Echo B 2 ist.

Erfindungsgemäß beginnt der Auf/Abwärtszähler mit dem Aussenden des US-Impulses aufwärts zu zählen und schaltet auf Abwärtszäh lung um, sobald der erste Echoimpuls von der Werkstück-Unterseite erfaßt worden ist.

Der Zwischenspeicher wird in den Haltezustand gebracht, wenn der Zählwert des Auf/Abwärtszählers einen vorbestimmten Wert nahe 0 annimmt, bzw. freigegeben, wenn der Wert 0 erreicht. Über dieses Zeitintervall wird ein Tor gebildet, um eine Auswahl des zweiten Unterseiten-Echoimpulses zu ermöglichen, bei der Störanteile aus dem Empfangssignal vermieden werden können.

Das Zeitintervall t _{(T-B 1)} nach dem Aussenden des US-Impulses bis zum Empfang des ersten Echoimpulses B 1 enthält die Laufzeit durch ein zum Schutz der Sonde Frontplättchen an deren vorderem Ende und/oder durch eine Ölschicht hindurch, die als Kopplungsmittel zwischen der Sonde und des zu messenden Werkstücks wirkt.

Die Zeitspanne t _{(B 1-B 2)} zwischen dem ersten und dem zweiten Echoimpuls B 1, B 2 enthält diese Laufzeit jedoch nicht, sondern besteht nur aus der Laufzeit des US-Impulses im Werkstück hin und herläuft. Dieser zusammenhang läßt sich wie folgt ausdrücken:

t _{(T-B 1)} < t _{(B 1-B 2)}

Der zweite Echoimpuls B 2 tritt also immer auf, bevor der Zählwert im Auf/Abwärtszähler den Wert 0 erreicht und kann mit dem Tor, wie oben beschrieben, selektiert werden.

Es soll nun anhand einer konkreteren Ausführungsform der Erfin dung die Arbeitsweise der Erfindung bei einer US-Dickenmeßein richtung mit einer Sonde mit Verzögerungselement erläutert werden.

Bei der vorliegenden Erfindung ist eine genaue Dickenmessung nicht gewährleistet, sofern nicht die Echoimpulse B 1, B 2 zwischen dem ersten und dem zweiten Oberseiten-Echoimpuls (vergl. die Kurve 15 in Fig. 11) auftreten.

Tritt bspw. der zweite Oberseiten-Echoimpuls S 2 zwischen den Unterseiten-Echoimpulsen B 1, B 2 auf, verhindert er eine genaue Dickenmessung. Um dieses Problem zu umgehen, beginnt der Auf wärtszähler zur gleichen Zeit aufwärts zu zählen, wenn die Sonde mit dem Verzögerungselement erregt worden ist, und beginnt, mit der doppelten Geschwindigkeit abwärts zu zählen, sobald der erste Oberseiten-Echoimpuls S 1 empfangen worden ist.

Der erste Unterseiten-Echoimpuls B 1 wird mittels eines ersten Torsignals selektiert, das endet, wenn nach seiner Invertierung der Zählwert im ersten Zähler den Wert 0 erreicht. Überdeckt das erste Torsignal den ersten Unterseiten-Echoimpuls B 1 nicht, wird der zweite Unterseiten-Echoimpuls B 2 nach dem zweiten Oberseiten- Echoimpuls S 2 erzeugt, so daß eine Dickenmessung unter Verwendung einer Sonde mit Verzögerungselement nicht möglich ist.

Andererseits wird der zweite Unterseiten-Echoimpuls B 2 mit dem zweiten Torsignal selektiert, das andauert, bis nach dem Inver tieren des ersten Zählers der Zählwert gleich einem Absolutwert, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen geworden ist. Da der Schließzeitpunkt des zweiten Tors unmittelbar vor der Ankunft des zweiten Oberseiten-Echoimpulses S 2 liegt, wird dieser vom zweiten Torsignal nicht selektiert.

Wie oben beschrieben, läßt sich eine Dickenmessung unter Verwen dung einer Sonde mit Verzögerungselement von Störungen durch Mehrfachechos von der Werkstückoberseite freihalten.

Es soll nun die Arbeitsweise der Prüfeinrichtung anhand einer konkreteren Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden.

Erfindungsgemäß wird ein Synchronisierimpuls an den Dateneingang eines Flipflops gelegt und sind mehrere Flipflops so kaskadiert, daß sie ihre Ausgangssignale nacheinander an den Dateneingang des Flipflops der jeweils folgenden Stufe legen.

In dieser Anordnung werden die Ausgangssignale der einzelnen Flipflops in der Reihenfolge der vom Werkstück her ankommenden Echoimpulse nacheinander invertiert und gehalten. Die mit der Dickenmessung in Zusammenhang stehenden Echoimpulse lassen sich also mit Hilfe der Anzeigelemente an den Ausgängen der einzelnen Flipflops selbsttätig prüfen.

Durch diese Prüfung der Echoimpulse lassen sich die Kontaktbe dingungen zwischen der Sonde und dem zu messenden Werkstück, der Zustand des koppelnden Ölfilms, ein Aderbruch im Anschlußkabel und die Dämpfung der US-Impulse im Werkstück prüfen, um eine genaue US-Dickenmessung zu gewährleisten.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer US-Dickenmeßanordnung nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren erfindungsge mäßen US-Dickenmeßanordnung;

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm einer für eine US-Dickenmeßein richtung geeigneten Prüfeinrichtung;

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen US-Dickenmeßanordnung;

Fig. 5 ist eine Signalkurvendarstellung zur Arbeitsweise der Anordnung der Fig. 4;

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften herkömmlichen US-Dickenmeßanordnung;

Fig. 7 ist eine Signalkurvendarstellung zur Arbeitsweise der Anordnung der Fig. 6;

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm einer weiteren erfindungsgemäßen US-Dickenmeßanordnung;

Fig. 9 ist eine Signalkurvendarstellung zur Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 8;

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform einer herkömmlichen US-Dickenmeßanordnung;

Fig. 11 ist eine Signalkurvendarstellung zur Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 10;

Fig. 12 ist eine weitere Signalkurvendarstellung zur Arbeits weise der herkömmlichen Anordnung nach Fig. 10;

Fig. 13 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Prüfeinrichtung für eine US-Dickenmeßeinrichtung;

Fig. 14 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer Prüfeinrichtung für US-Dickenmeßanordnungen;

Fig. 15 ist eine Signalkurvendarstellung zur Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung;

Fig. 16 ist eine erläuternde Darstellung einer herkömmlichen Prüfeinrichtung für US-Dickenmeßanordnungen;

Fig. 17 ... 19 sind erläuternde Darstellungen anderer Ausfüh rungsformen herkömmlicher Prüfeinrichtungen für US- Dickenmeßanordnungen.

Es sollen nun unter bezug auf die Zeichnung Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert werden.

Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung als Block schaltbild.

In der Fig. 4 ist 101 eine Synchronisierschaltung, 102 eine Sendeschaltung und 104 eine Empfangsschaltung; gemeinsam stellen sie die US-Sende/Empfangseinrichtung dar. 103 ist eine Sonde, die an die Sende- und an die Empfangsschaltung 102, 104 angeschlossen ist.

In dieser Ausführungsform der Erfindung folgen auf die Empfangs schaltung 104 der US-Sende/Empfangseinrichtung ein erstes und ein zweites UND-Glied 110 a bzw. 110 b, die als Torschaltungen einen ersten bzw. einen zweiten Echoimpuls B 1, B 2 selektieren.

Diese Ausführungsform weist weiterhin ein erstes Flipflop 106 zur Steuerung des UND-Glieds 110 a auf. Das Flipflop 106 wird mit dem Ausgangssignal der Synchronierschaltung 101 gesetzt und mit dem Ausgangssignal der Empfangsschaltung 104 rückgesetzt.

Weiterhin sind ein Auf/Abwärtszähler 105, dessen Zählvorgang vom ersten Flipflop 106 als Mittel zur Steuerung des UND-Glieds 110 b gesteuert wird, ein erster Taktgenerator 107, der erste Taktim pulse vorbestimmter Dauer an den Auf/Abwärtszähler 105 liefert, eine Schaltung 108, die den Zählzustand des Auf/Abwärtszählers 105 erfaßt, und eine Speicherschaltung 109 vorgesehen, die das Ausgangssignal der Schaltung 108 als Torsteuersignal speichert.

In der vorliegenden Ausführungsform sind weiterhin ein zweites Flipflop 111, eine Einrichtung zum Erfassen des ersten und des zweiten Echoimpulses, die vom ersten Echoimpuls gesetzt und vom zweiten Echoimpuls rückgesetzt wird, und ein UND-Glied 113 vor gesehen, das vom Ausgangssignal des zweiten Flipflops 111 ge steuert (wenn dieses gesetzt ist) zweite Taktimpulse durchläßt, ein zweiter Taktgenerator 112 zur Abgabe zweiter Taktimpulse, eine Zählschaltung 114 zum Zählen der durch das UND-Glied 113 hindurchgeschalteten Taktimpulse, aus denen die Werkstückdicke bestimmt wird, und eine Digitalanzeige 115 vorgesehen, die die aus der Zählschaltung 114 gewonnenen Dickenwerte in digitaler Form anzeigt.

Es soll nun die Arbeitsweise dieser Ausführungsform beschrieben werden.

Die Fig. 5 zeigt Beispiele von Signalformen, wie sie in der vor liegenden Ausführungsform auftreten. Die Kurve 1 zeigt dabei den Synchronisierimpuls, der die Zeitlage der US-Impulse bestimmt, die Kurve 2 den Sendeimpuls T, einen ersten Echoimpuls B 1, einen zweiten Echoimpuls B 2 sowie ein Störsignal N aus der Empfangs- Schaltung 104, die Kurve 3 das Ausgangssignal der ersten Flip flopschaltung 106, die Kurve 4 die ersten Taktimpulse aus dem ersten Taktgenerator 107, die Kurve 5 ein Beispiel für die Ar beitsweise des Auf/Abwärtszählers 105, die Kurve 6 das Ausgangs signal der Speicherschaltung 109 und die Kurve 7 das Meßtoraus gangssignal des zweiten Flopflops 111.

Bei einer wie oben beschrieben ausgeführten US-Dickenmeßanordnung ist eine Dickenmessung unter Verwendung mehrerer Echos aus dem zu messenden Werkstück 116 von Einflüssen der Laufzeit der US-Welle in der Sonde 113, in einer Oberflächenbeschichtung des Werkstücks 114 oder in einer als Koppelmittel verwendeten Ölschicht frei. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt die Dickenmes sung unter Korrektur der Laufzeit der US-Welle zwischen der Ober- und der Unterseite des Werkstücks entsprechend der Schallge schwindigkeit.

Wird die Sendeschaltung 102 mit den Synchronisierimpuls (Kurve 1 aus dem Synchrongenerator 101 erregt und ein Sendeimpuls T von der Sonde 103 an das Werkstück 116 ausgegeben, wird auch das erste Flipflop 106 gesetzt und beginnt der Auf/Abwärtszähler 105 mit dem ersten Taktimpuls aus dem Taktgenerator 107, aufwärts zu zählen.

Das erste Echosignal B 1, d.h. der erste Unterseiten-Echoimpuls aus dem Werkstück 116, wird von der Sonde 103 aufgenommen, von der Empfangsschaltung verstärkt und setzt das erste Flipflop 106 zurück, während er gleichzeitig das zweite Flipflop 111 über das UND-Glied 110 a setzt.

Der Auf/Abwärtszähler 105 beginnt mit dem Ausgangssignal aus dem ersten Flipflop 106, abwärts zu zählen; gleichzeitig wird das UND-Glied 110 a gesperrt, so daß das empfangene Signal das zweite Flipflop nicht erneut setzen kann.

Erreicht nun der abnehmende Zählwert im Auf/Abwärtszähler einen Wert entsprechend einer vorbestimmten Breite des Torintervalls, wird dieser Umstand von der Schaltung 108 erfaßt, deren Aus gangssignal von einem Speicher 109 festgehalten das UND-Glied 110 b durchschaltet. Liefert die Empfangsschaltung 104 den zweiten Unterseiten-Echoimpuls B 2, wird das zweite Flipflop 111 über das UND-Glied 110 b rückgesetzt.

Zu dieser Zeit wird ein zwischen dem ersten und dem zweiten Echo impuls B 1, B 2 erscheinendes Störsignal N vom UND-Glied 110 b ge sperrt; eine Störung des zweiten Flipflops ist also verhindert.

Erreicht der Zählwert des Auf/Abwärtszählers 105 den Wert 0, wird die Speicherschaltung 109 freigegeben und das UND-Glied 110 b ge sperrt; danach empfangene Signale werden vom UND-Glied gesperrt.

Am Ausgang des zweiten Flipflops 111 steht ein Meßtorsignal an, das mit dem ersten und dem zweiten Echoimpuls B 1, B 2 gebildet ist. Es wird an das UND-Glied 113 gelegt und schaltet dort Ein heitstaktimpulse aus dem zweiten Taktgenerator 112 durch, die die Zählschaltung 114 zählt, um die Dicke des Werkstücks 116 zu er mitteln; der so erhaltene Dickenwert wird von der Digitalanzeige 115 angezeigt.

Da, wie oben beschrieben, das UND-Glied 110 b infolge des Ausgangs der Speicherschaltung 109 etwa dann öffnet, wenn der zweite Echoimpuls B 2 erzeugt wird, werden Stör- und andere unerwünschte Signale weitestgehend unterdrückt, um eine genaue Dickenmessung zu gewährleisten.

Da die Störsignale im wesentlichen eliminiert werden, kann der Verstärkungsfaktor der Empfangsschaltung hoch angesetzt werden. Dies ist insbesondere bei schwachen Echos erwünscht.

Eine Dickenmessung unter Verwendung von Mehrfachechos wie in der vorliegenden Ausführungsform ist von den Einflüssen einer Lauf zeitverzögerung des US-Impulses in der Sonde oder in einer Ober flächenbeschichtung auf dem Werkstück oder des als Koppelmittel dienenden Ölfilms frei. So läßt sich eine genaue Dickenmessung gewährleisten.

In der vorliegenden Ausführungsform läßt der Auf/Abwärtszähler 105 sich durch eine Integrationsschaltung oder durch eine Analogverarbeitung unter Verwendung von Analogsignalen ersetzen.

Es soll nun eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung beschrieben werden.

Die Fig. 8 zeigt als Blockschaltbild eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Bezugszeichen 201 bis 205 und 222 bis 225 bezeichnen denen der Fig. 10 entsprechende Teile.

206 ist ein erstes Flipflop zur Steuerung eines ersten Zählers 208, 207 ein erster Taktgenerator für den Zähler 208, der die Auf/Abwärtszählung besorgt, 209 eine erste Schaltung zur Erfas sung des Zeitpunkts, an dem der Zähler 208 den Wert 0 erreicht, 210 eine erste Torsteuerschaltung zur Lieferung eines ersten Torsignals, das vom Beginn der Abwärtszählung des ersten Zählers 208 bis zum Erreichen des Zählwerts 0 durch denselben dauert, 211 ist eine zweite Schaltung, die einen Zählwert erfaßt, der gleich einem Absolutwert des Zählwerts, aber mit entgegengesetztem Vor zeichen ist, 212 eine zweite Torsteuerschaltung zur Lieferung eines zweiten Torsignals, das vom Beginn der Abwärtszählung im ersten Zähler 208 bis zum Erfassen durch die zweite Schaltung 211 dauert, 213 ein zweites Flipflop, das erfaßt, daß ein erster Echoimpuls S 1 ... erreicht, 214 ein UND-Glied, das das erste Torsignal mit dem Empfangssignal UND-verknüpft, 215 ein drittes Flipflop zum Erfassen eines ersten Unterseiten-Echoimpulses B 1, das dem ersten Oberseiten-Echoimpuls S 1 folgt, 216 ein UND-Glied zur UND-Verknüpfung des zweiten Torsignals mit dem Empfangssig nal, 217 ein viertes Flipflop zum Erfassen des zweiten Untersei ten-Echoimpuls B 2, 218 ein UND-Glied zur Lieferung eines Meß torimpulses, der vom ersten zum zweiten Unterseiten-Echoimpuls B 1, B 2 dauert und durch UND-Verknüpfung des positiv-logischen Ausgangssignals des dritten Flipflops 216 mit dem negativ-logi schen Ausgangssignals des Flipflops 217 gewonnen wird, und 224 bezeichnet einen zweiten Zähler zur Bestimmung der Werkstück dicke.

Eine wie oben beschrieben ausgeführte US-Dickenmeßanordnung arbeitet wie folgt:

Fig. 9 zeigt beispielhafte Signalkurven der vorliegenden Anord nung.

Die Kurve 1 zeigt den Synchronimpuls, der die Sendezeitpunkte des US-Impulses festlegt, die Kurve 2 den US-Sendeimpuls T aus der Empfangsschaltung 205, einen ersten Oberseiten-Echoimpuls S 1, einen ersten Unterseiten-Echoimpuls B 1, einen zweiten Unter seiten-Echoimpuls B 2 und einen zweiten Oberseiten-Echoimpuls S 2, die Kurve 3 ein Beispiel für den Zählbetrieb des ersten Zählers 208, die Kurve 4 das Ausgangssignal des ersten Flipflops 208 zur Steuerung des Auf/Abwärts-Zählbetriebs des ersten Zählers 208, die Kurve 5 das Ausgangssignal des zweiten Flipflops 213, das den Empfang des ersten Oberseiten-Echoimpuls S 1 anzeigt, die Kurven 6, 7 das erste bzw. zweite Torsignal, die Kurve 8 das Ausgangs signal des dritten Flipflops 215, das den Empfang des ersten Unterseiten-Echoimpuls B 1 anzeigt, die Kurve 9 ein negativ logisches Ausgangssignal des vierten Flipflops 217, das den Empfang des zweiten Unterseiten-Echoimpuls anzeigt, die Kurve 10 das Meßtorintervall und die Kurve 11 den Zähltakt aus der UND- Schaltung 223.

Wird ein elektrischer Impuls von der Sendeschaltung 202 mit der zeitgabe des Synchronsignals der Kurve 1 abgegeben und die Sonde mit Verzögerungselement erregt, wird auch das erste Flipflop 206 gesetzt und beginnt der erste Zähler 208, aufwärts zu zählen. Erreicht der este Oberseiten-Echoimpuls S 1 die Sonde 203 mit Verzögerungselement von der Oberfläche des zu messenden Werk stücks 204 her, wird er von der Empfangsschaltung 205 verstärkt und das zweite Flipflop 213 vom Ausgangssignal (Kurve 2) ge triggert. Setzt das zweite Flipflop 213 das erste Flipflop 206 zurück (Kurve 5), beginnt der erste Zähler 208, mit doppelter Geschwindigkeit abwärts zu zählen. Um die Zählgeschwindigkeit des Zählers zu ändern, kann man bspw. vor dem Zähler 208 einen Frequenzteiler 2:1 für die Taktimpulse einfügen.

Die erste Erfassungsschaltung 209 erfaßt, wenn der Zählwert im ersten Zähler 208 den Wert 0 erreicht; das Erfassungssignal wird auf die erste Torsteuerschaltung 210 gegeben. Die erste Tor steuerschaltung 210 erzeugt das erste Torsignal (Kurve 6), das vom Umschalten der Zählrichtung des ersten Zählers 208 bis zu demjenigen Zeitpunkt dauert, wenn die erste Erfassungsschaltung 209 erfaßt, daß der erste Zähler 208 den Zählwert 0 erreicht hat.

Die zweite Erfassungsschaltung 211 ermittelt, wann der Zählwert des ersten Zählers 208 einen Wert erreicht, der gleich dem Abso lutwert des Zählers zu Beginn des Abwärtszählens ist, aber das entgegengesetzte Vorzeichen hat. Dieser Vorgang wird durchge führt, indem der Zählwert beim Umkehren der Zählrichtung des ersten Zählers 208 zwischengespeichert und mit dem negativ logischen Ausgangssignal des Zählwerts des ersten Zählers 208 beim Abwärtszählen verglichen wird.

Die zweite Torsteuerschaltung 212 bildet das zweite Torsignal (Kurve 7), das vom Umkehren der Zählrichtung des Zählers 208 bis zum Erfassen des erwähnten Zählwerts durch die Schaltung 211 dauert.

Im UND-Glied 214 wird der erste Unterseiten-Echoimpuls B 1 durch UND-Verknüpfen des ersten Torsignals mit dem Empfangssignal selektiert. Das dritte Flipflop 215 gibt ein Signal (Kurve 8) ab, das den Empfang des ersten Unterseiten-Echoimpulses B 1 anzeigt.

Die UND-Schaltung 216 selektiert weiterhin nacheinander die vom zu messenden Werkstück 204 kommenden verschiedenen Echoimpulse wie bspw. den ersten und den zweiten Unterseiten-Echoimpuls B 1, B 2 durch UND-Verknüpfung des zweiten Torsignals mit dem Empfangs signal.

Da kein Signal am positiv-logischen Ausgang des dritten Flipflops 215 erscheint, wenn der erste Unterseiten-Echoimpuls B 1 ankommt, kippt das vierte Flipflop 217 nicht; dies geschieht erst (Kurve 9), wenn der zweite Unterseiten-Echoimpuls B 2 eintrifft. Das UND- Glied 218 gibt das vom ersten zum zweiten Unterseiten-Echosignal B 1, B 2 dauernde Meßtorsignal (Kurve 10) ab, das durch UND-Ver knüpfung des positiv-logischen Ausgangssignals des dritten Flip flops 215 mit dem negativ-logischen Ausgangssignal des vierten Flipflops 217 gewonnen wird.

Das UND-Glied 223 verknüpft das Meßtorsignal (Kurve 10) mit dem Taktsignal aus dem zweiten Taktgenerator 222 (Kurve 11). Die vom zweiten Zähler 224 gezählte Impulsanzahl entspricht der Dicke des zu messenden Werkstücks 204.

In der vorliegende Ausführungsform beginnt der erste Zähler 208 mit dem Aufwärtszählen, wenn der US-Impuls von der Sonde mit Verzögerungselement abgegeben wird, und beginnt mit dem Abwärts zählen mit doppelter Geschwindigkeit, wenn der erste Oberseiten- Echoimpuls S 1 vom Werkstück 204 kommend erfaßt wird. Das erste Torsignal mit einer Haltezeit vom Beginn des Abwärtszählens bis zum Erreichen eines Zählwertes nahe 0 dient dazu, den ersten Unterseiten-Echoimpuls B 1 zu selektieren. Der auf den ersten folgende zweite Unterseiten-Echoimpuls B 2 wird von der zweiten Torsteuerschaltung 212 erfaßt. Auf diese Weise wird selbsttätig ein Meßtorsignal erzeugt, das vom ersten zum zweiten Unterseiten- Echosignal B 1, B 2 dauert.

Ändert sich die Länge oder die Schallgeschwindigkeit des Verzöge rungselements an der Sonde 203, ändern sich die Zeitverhältnisse bei der Erfassung des ersten Oberseiten-Echoimpulses S 1 und damit auch der Zählwert bei der Zählrichtungsumkehr des Zählers 208. Die Position oder Breite des ersten und des zweiten Torsignals werden jedoch selbsttätig auf optimale Werte eingestellt.

Es können also die durch die Oberseiten-Echoimpulse S 1, S 2 er zeugten Störungen immer eliminiert werden, so daß man eine stabile Dickenmessung erhält.

Das zweite Torsignal kann alternativ vom Beginn der Abwärtszäh lung des ersten Zählers 208 bis zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Erreichen eines Zählwerts gleich dem zu Beginn des Ab wärtszählens, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen, dauern; man erhält dann den gleichen Effekt.

Der erste Zähler 208 kann durch eine analoge Signalverarbeitung wie bspw. einen Integrator ersetzt werden.

Die Anordnung dieser Ausführungsform läßt sich für die Messung in Wasser verwenden, bei der das Werkstück 204 in Wasser getaucht wird und der Abstand zwischen der Sonde und dem Werkstück 204 sich ändert. In diesem Fall kann das Torsignal die Echoimpulse vom zu messenden Werkstück 204 selektiv empfangen, und man erhält genaue Dickenmessungen.

Es soll nun eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsge mäßen Prüfeinrichtung für eine US-Dickenmeßanordnung unter Bezug auf die Fig. 13-15 erläutert werden.

In der Figur ist 302 b eine Sonde ähnlich der in der oben be schriebenen herkömmlichen Anordnung. 301 ist eine Synchronisier schaltung zur Erzeugung eines Synchronimpulses, der die Zeit punkte für das Aussenden der US-Impulse T bestimmt, 303 ein erstes Flipflop, das ansprechend auf den Synchronimpuls und einen ersten Echoimpuls vom zu messenden Werkstück 313 kommend hält, 304 ein zweites Flipflop, das seinen Ausgang ansprechend auf das Ausgangssignal des ersten Flipflops 303 und auf einen zweiten Echoimpuls vom Werkstück 313 hält, und 305 ein drittes Flipflop, das seinen Ausgang ansprechend auf das Ausgangssignal des zweiten Flipflops 304 und einen dritten Echoimpuls vom Werkstück 313 hält. Die Bezugszeichen 306 a, 306 b und 306 c bezeichnen eine erste, zweite bzw. dritte Anzeige für die Ausgänge der jeweiligen Flipflops.

Bei der oben beschriebenen Prüfeinrichtung für US-Dickenmeßan ordnungen erfolgt eine Dickenmessung durch Mehrfachreflexion unter Verwendung der Sonde 302 b mit Verzögerungselement wie folgt:

Werden zum Zeitpunkt der Messung aus der Synchronisierschaltung 301 ein Synchronimpuls mit H-Pegel an den Dateneingang D 1 und der erste Echoimpuls S 1 von der Oberseite des zu messenden Werkstücks 313 an den Takteingang C 1 des Flipflops 303 gelegt, wird das Ausgangssignal an Q 1 durch den Echoimpuls S 1 invertiert und gehalten, auch wenn das Eingangssignal an D 1 sich ändert. Das Ausgangssignal Q 1 wird mit der ersten Anzeige 306 a angezeigt, was bedeutet, daß der erste Echoimpuls B 1 mit der erforderlichen Am plitude empfangen worden ist.

Damit steht also fest, daß die US-Sendeschaltung, das Sondenan schlußkabel, die Sonde selbst usw. normal arbeiten.

Werden das H-Signal vom Ausgangs Q 1 des ersten Flipflops 303 an den Eingang D 2 des zweiten Flipflops 304 und der zweite Unter seiten-Echoimpuls B 1 vom Werkstück 313 kommend an den Eingang C 2 gelegt, invertiert der Ausgang Q 2 und hält sich. Das Ausgangs signal Q 2 wird von der zweiten Anzeige 603 b angezeigt, was bedeutet, daß der zweite Echoimpuls B 1 mit der erforderlichen Amplitude empfangen worden ist.

Leuchtet die zweite Anzeige 602 nicht, ist zu schließen, daß ein Fehler hinsichtlich der Kontaktbedingungen des Sonde, des koppelnden Ölfilms oder der Dämpfung der US-Impulse im zu messenden Werkstück vorliegt.

Werden das Ausgangssignal Q 2 mit H-Pegel vom zweiten Flipflop 304 auf den Eingang D 3 des dritten Flipflops 305 und der zweite Un terseiten-Echoimpuls bzw. der dritte Echoimpuls B 2 an den Eingang C 3 gelegt, invertiert der Ausgang Q 3 und wird auf H-Pegel gehal ten. Dieses Ausgangssignal Q 3 wird von der Anzeige 603 c angezeigt, was bedeutet, daß der dritte Echoimpuls B 2 mit der vorbestimmten Amplitude empfangen worden ist.

Es ist also bestätigt worden, daß bei leuchtender Anzeige bei der Messung kein Problem mit einer Dämpfung der US-Welle aufgetreten ist.

Wie beschrieben, werden bei der Dickenmessung mit einer Sonde 302 b mit Verzögerungselement der erste, zweite und dritte Echoimpuls S 1, B 1 bzw. B 2 separat anhand der Ausgangssignale Q 1, Q 2, Q 3 des ersten, zweiten und dritten Flipflops 303, 304, 305 erfaßt und angezeigt, um zu gewährleisten, daß die für die Dickenmessung ausgenutzten Echoimpulse mit ausreichender Ampli tude eintreffen.

Die Fig. 14 ist ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung für US-Dickenmeßanordnun gen, bei der zur Dickenmessung des Werkstücks 313 eine Doppel sonde 302 a dient.

In der Figur entsprechen die Bezusgzeichen 301, 303, 304, 305, 306 a, 306 b und 306 c den für die oben beschriebene Prüfeinrichtung verwendeten und die Bezugszeichen 312 a, 312 b entsprechen den bei der herkömmlichen Prüfeinrichtung benutzten. 308 ist eine Schalt einrichtung am Eingang C 2 des zweiten Flipflops 304. Der erste Echoimpuls S 1 von der Oberseite des Werkstücks 313, den der Sender 312 a aufnimmt, wird von der ersten Anzeige 306 a wie bei der ersten Form der Prüfeinrichtung angezeigt.

Das H-Signal am Ausgang Q 1 des ersten Flipflops 303 geht auf den Eingang D 2 des zweiten Flipflops 304, um die Schalteinrichtung 308 zu öffnen. Der zweite Unterseiten-Echoimpuls B 1 wird vom US- Empfänger 312 b aufgenommen und auf den Vorsetzeingang P 2 gege ben. Der Ausgang Q 2 invertiert durch den zweiten Echoimpuls B 1; der invertierte Ausgang wird von der zweiten Anzeige 306 b ange zeigt.

Der Ausgang Q 2 des zweiten Flipflops 304 geht auf das dritte Flipflop 305, nicht aber der dritte Echoimpuls, da die Doppel sonde 302 a (getrennte Sende- und Empfangswandler) Anwendung findet. Die dritte Anzeige wird daher nicht betätigt.

Leuchtet bei Dickenmessungen mit der Doppelsonde 312 a die dritte Anzeige 306 a nicht, besteht die Möglichkeit, daß die Ausgangs leistung zu niedrig ist oder das Anschlußkabel für den US-Sender 312 a sich gelöst hat. Leuchtet die erste Anzeige 306 a, nicht aber die zweite Anzeige 306 b, kann ein Problem hinsichtlich der Däm pfung der US-Welle im Werkstück 313 oder des Anschlusses des US- Empfängers 312 b vorliegen.

Fig. 15 zeigt Beispiele der Arbeitssignale, wie sie in einer erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung auftreten.

Die Kurve 1 zeigt den Synchronimpuls, die Kurve 2 den vom US- Sender 312 a zur Dickenmessung mit der Doppelsonde empfangenen Echoimpuls, die Kurve 3 den vom US-Empfänger aufgenommenen Echo impuls, die Kurve 4 das Signal am Ausgang Q 1 des ersten Flipflops 303 und die Kurve 5 das Signal am Ausgang Q 2 des zweiten Flip flops 304. Die Kurve 6 zeigt die zur Dickenmessung mit einer Einfachsonde nach einem Einsondenverfahren verwendeten Echoim pulse, die Kurve 7 das Signal am Ausgang Q 1 des ersten Flipflops 303, die Kurve 8 die zur Dickenmessung nach dem Einsondenverfah ren verwenden Echoimpulse, die Kurve 9 das Signal am Ausgang Q 1 des ersten Flipflops 303, die Kurve 10 das Signal Q 2 am Ausgang des zweiten Flipflops 304, die Kurve 11 die für die Dickenmessung mit einer Sonde mit Verzögerungselement verwendeten Echoimpulse, die Kurve 12 das Signal am Ausgang Q 1 des ersten Flipflops 303, die Kurve 13 das Signal am Ausgang Q 2 des zweiten Flipflops 304 und die Kurve 14 das Signal am Ausgang Q 3 des Flipflops 305.

Wie oben beschrieben, sind die Flipflops kaskadiert und werden der Synchronimpuls an den Eingang D 1 des Flipflops 303 und die Echoimpulse an die Eingänge C der Flipflops gelegt; die Flipflops kippen daher beim Eintreffen der Echoimpulse nacheinander.

Der Zusammenhang zwischen der Art der Dickenmessung und der Anzei ge, die aufleuchtet, wenn die Echoimpulse einwandfrei ankommen, läßt sich wie folgt zusammenfassen:

Nach diesen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Prüfeinrich tung können die Flipflopstufen ansprechend auf vorbestimmte Echo impulse eine Anzeige liefern. Die Schaltungsanordnung ist einfach aufgebaut und erfordert keinen speziellen Abgleich, auch wenn die Dicke oder Schallgeschwindigkeit des zu messenden Werkstücks 313 variiert oder die Meßsonde oder das Meßverfahren gewechselt wer den. Es lassen sich daher die für die Dickenprüfung zu verwen denden Echoimpulse prüfen und die Prüfergebnisse separat und selbsttätig anzeigen.

Insbesondere lassen sich der Kontaktzustand zwischen der Sonde 302 und dem zu messenden Werkstück 313, eine Beeinträchtigung der akustischen Kopplung durch die Oberflächenrauhigkeit des Werk stücks 313 oder einen unzureichenden Kopplungsfilm, ein Absinken der US-Leistung und Funktionsfehler der Dickenmeßanordnung separat prüfen. Wird die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung mit einer US-Dickenmeßanordnung zusammen benutzt, läßt die Zuver lässigkeit der letzteren sich erheblich erhöhen, so daß man eine verbesserte Meßgenauigkeit erhält.

Claims

1. Verfahren zur Ultraschall-Dickenmessung, bei dem ein US- Impuls von einer Sonde auf ein zu messendes Werkstück übertragen wird und man die dabei entstehenden Echoimpulse erfaßt und den zeitlichen Abstand zwischen ihnen ermittelt, aus dem sich die Dicke des Werkstücks bestimmen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß
man die Zeitspanne vom Aussenden des US-Impulses bis zum Empfang eines ersten Echoimpulses von der Unterseite des zu messenden Werkstücks her auszählt,
einen innerhalb eines voreingestellten Zeitintervalls nach dem Empfang des ersten Echoimpulses bis unmittelbar vor Ablauf eines dem ausgezählten entsprechenden Zeitintervalls empfangenen Impuls als zweiten Echoimpuls erfaßt und
das Zeitintervall zwischen dem Empfang des ersten und des zweiten Echoimpulses auszählt, um die Dicke des Werkstücks zu ermitteln.

2. Ultraschall-Dickenmeßanordnung mit einer Sonde, einer US- Impuls-Sende/Empfangseinrichtung zum Einspeisen eines US-Impulses in ein zu messendes Werkstück und Empfangen und Erfassen der Echoimpulse am Werkstück und einer Zähleinrichtung zum Auszählen von Zeitintervallen zwischen den erfaßten Impulsen zwecks Dickenbestimmung des Werkstücks aus dem erhaltenen Zeitintervall, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Setzen der Torzeit zum Erfassen eines zweiten Echoimpulses, die die Zeit zwischen dem Aussenden des US- Impulses und dem Empfang eines von der Unterseite des Werkstücks kommenden ersten Echoimpulses auszählt und ein Tor zur Erfassung eines zweiten Echoimpulses öffnet, wenn nach dem Empfang des ersten Echoimpulses eine Zeitspanne abgelaufen ist, die um eine vorbestimmte Breite des Torintervalls kürzer ist als die ausge zahlte Torzeit, und das Tor nach Ablauf eines der ausgezählten Zeitspanne entsprechenden Zeitraums nach dem Empfang des ersten Echoimpulses wieder schließt, sowie
eine Einrichtung zum Erfassen des zweiten Echoimpulses, die als zweiten Echoimpuls einen Impuls erfaßt, der empfangen wird, während das Tor zum Erfassen des zweiten Echoimpulses offen ist,
wobei die das Impulsintervall auszählende Einrichtung die Zeit zwischen dem Empfang des ersten und dem Erfassen des zweiten Echoimpulses auszählt.

3. Ultraschall-Dickenmeßverfahren, bei dem man einen US-Impuls mit einer Sonde über ein Verzögerungselement auf ein zu messendes Werkstück gibt und die resultierenden Echos erfaßt, um den zeit lichen Abstand zwischen Echoimpulsen zur Messung der Werkstück dicke zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß man
die Zeit von der Aussendung des US-Impulses bis zum Empfang eines ersten Echoimpulses von der Werkstückoberseite auszählt, als ersten Unterseiten-Echoimpuls einen Impuls erfaßt, der vor einer Zeit entsprechend der Hälfte der ausgezählten Zeit nach dem Empfang des ersten Oberseiten-Echoimpulses empfangen wird,
als zweiten Unterseiten-Echoimpuls einen Impuls erfaßt, der nach dem Empfang des ersten Oberseiten-Echoimpulses und vor dem Ablauf einer der ausgezählten Zeit entsprechenden Zeitspanne em pfangen wird und nach dem Erfassen des ersten Unterseiten-Echo impulses eingeht,
und die Zeitspanne zwischen dem Erfassen des ersten und des zweiten Unterseiten-Echoimpulses zur Bestimmung der Werkstück dicke auszählt.

4. Ultraschall-Dickenmeßanordnung mit einer Sonde mit Verzöge rungselement, einer US-Impuls-Sende/Empfangseinrichtung zum Einspeisen eines US-Impulses in ein zu messendes Werkstück mittels der Sonde mit Verzögerungselement und zum Empfangen und Erfassen der Echoimpulse am Werkstück, und mit einer Zählein richtung zum Auszählen von Zeitintervallen zwischen den erfaßten Impulsen zwecks Dickenbestimmung des Werkstücks aus dem erhal tenen zeitlichen Abstand, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Setzen der Torzeit zum Erfassen eines zweiten Echoimpulses, die die Zeit zwischen dem Aussenden des US- Impulses und dem Empfang eines von der Unterseite des Werkstücks kommenden ersten Echoimpulses auszählt und ein Tor zur Erfassung eines ersten Echoimpulses setzt, das beim Empfang des ersten Oberseiten-Echoimpulses öffnet und nach Ablauf einer Zeitspanne von etwa der Hälfte des ausgezählten Zeitintervalls schließt,
eine Einrichtung zum Setzen eines Tors zum Erfassen eines zweiten Unterseiten-Echoimpulses, die den zeitlichen Abstand zwischen dem Aussenden des US-Impulses und dem Empfang des ersten Echoimpulses von der Oberseite des Werkstücks her auszählt und ein Tor zum erfassen eines zweiten Unterseiten-Echoimpulses setzt, das beim Empfang des ersten Oberseiten-Echoimpulses öffnet und nach Ablauf eines der ausgezählten Zeit entsprechenden Zeit intervalls schließt, und
eine Einrichtung zum Erfassen des Unterseiten-Echoimpulses, die als ersten Unterseiten-Echoimpuls einen Impuls erfaßt, der empfangen wird, wenn das Tor zum Erfassen des ersten Unterseiten- Echoimpulses offen ist und als zweiten Unterseiten-Echoimpuls einen Impuls erfaßt, der empfangen wird, wenn das Tor zum Erfas sen des zweiten Unterseiten-Echoimpulses offen ist und nachdem der zweite Unterseiten-Echoimpuls erfaßt worden ist,
wobei die das Impulsintervall auszählende Einrichtung die Zeit zwischen dem Empfang des ersten und dem Erfassen des zweiten Echoimpulses auszählt.

5. Prüfeinrichtung zur Anwendung mit einer US-Dickenmeßanord nung, bei der eine Sonde an ein zu messendes Werkstück angesetzt wird, um einen US-Impuls auszusenden, und man die Echoimpulse zur Messung des Laufzeit der Ultraschallimpulse im Werkstück und damit der Werkstückdicke erfaßt, gekennzeichnet durch
einen Zwischenspeicher mit einer Vielzahl von Speicher stufen zum Speichern und Halten von nach dem Aussenden des US- Pulses von der Werkstück-Unter- und -Oberseite reflektierten Echoimpulsen in zeitlicher Reihenfolge in entsprechenden Spei cherstufen und
eine Anzeigeeinrichtung, die die Zustände der in den Speicherkreisen gespeicherten und gehaltenen Echoimpulse anzeigt.

6. Ultraschall-Dickenmeßanordnung nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Öffnen des Tors zur Erfassung des zweiten Echoimpulses einen Taktgenerator, der Taktimpulse für die Zeitzählung liefert, einen Auf/Abwärtszähler, der mit dem US- Sendeimpuls die Taktimpuls aufwärts zu zählen beginnt und wieder abwärts zählt, wenn der erste an der Werkstückunterseite reflek tierte Echoimpuls eintrifft, eine Schaltung, die ermittelt, ob der nach dem Abwärtszählen verbleibende Restwert der Breite des Torintervalls entspricht, und einen Zwischenspeicher auf, der das Ausgangssignal von der Erfassung durch die Erfassungsschaltung ab bis herab bis zum Erreichen des Zählwerts 0 festhält, um ein Steuersignal für das Offenhalten des Tors zu erzeugen.

7. Ultraschall-Dickenmeßanordnung nach Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Setzen der Tore zum Erfassen des ersten und des zweiten Unterseiten-Echoimpulses einen Zähler gemeinsam aufweisen, der mit dem Aussenden des US-Impulses aufwärts zu zählen beginnt und mit doppelter Geschwindigkeit abwärts zählt, wenn der Oberseiten- Echoimpuls eintrifft, daß weiterhin die Einrichtung zum Setzen des Tors zum Erfassen des ersten Unterseiten-Echoimpulses eine erste Torsteuerschaltung, die ein Torsignal mit einer Haltezeit vom Beginn des Abwärtszählens bis zum Zählwert 0 hinab liefert, und eine vom Torsignal geöffnete Torschaltung aufweist, und daß die Einrichtung zum Setzen des Tors zum Erfassen des zweiten Unterseiten-Echoimpulses eine zweite Torsteuerschaltung, die ein Torsignal liefert, bis der Zähler vom Anfangswert beim Beginn des Abwärtszählens auf einen Wert herabgezählt hat, der dem Anfangs wert beim Beginn des Abwärtszählens, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen entspricht, sowie eine von diesem Torsignal geöffnete Torschaltung aufweist.