DE69013757T2 - Messung der Festigkeit einer bewegenden Stoffbahn. - Google Patents

Messung der Festigkeit einer bewegenden Stoffbahn.

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Description

  • Diese Erfindung betrifft eine Messung der Festigkeit von bahnförmigem Material.
  • Eine Hauptqualitätsbetrachtung für die Herstellung von Bahnmaterialien, wie Papier, ist die Festigkeit. Bis vor kurzem wurden alle Festigkeitsmessungen in Bezug auf solche Bahnmaterialien durch Laboratoriumsmessungen außerhalb der Produktionslinie durchgeführt. In jüngster Zeit wurden Messungen in der Produktionslinie unter Verwendung von Berührungsmeßtechniken eingeführt, die auf der Beziehung zwischen dem Young-Modul und der Schallgeschwindigkeit gemäß der Gleichung
  • Y = k&sub1; s²
  • beruhen, worin k&sub1; eine Funktion der Dichte des Materials ist und s die Schallgeschwindigkeit in dem Material ist.
  • Von Baum und Habeger vorgeschlagene Methoden, wie sie in der US-Patentschrift US-A-4 291 577 beschrieben sind, und andere Methoden beruhen auf rotierenden Rädern, die eine sich bewegende Bahn von Papier oder anderem Material berühren, dessen Festigkeit zu messen ist. Die Räder enthalten piezoelektrische oder magnetostriktive Meßwandler in ihrem Außenumfang, um eine örtliche Kontraktion und Ausdehnung der sich bewegenden Materialbahn zu erzeugen. Diese Kontraktion und Ausdehnung erzeugt eine Schallwelle, die radial von dem Erzeugungspunkt aus wandert. Messung der Schallgeschwindigkeit in dem Material, welche reziprok zur Übertragungszeit zwischen zwei Punkten bekannter Trennung ist, wird in Verbindung mit der Dichte des Materials benutzt, um eine Messung der Festigkeit des Materials zu liefern. Dieser Weg hat einige inhärente Nachteile, unter denen jene sind, daß die erforderliche Kommutation und die mechanische Berührung ein Signal erzeugen, das eine wesentliche Schallmenge enthält, die rotierenden Räder versagen können, mechanische Konstruktionen unvermeidbar kostspieliger sind und mehr Teile als elektronische Einrichtungen haben, die direkte Berührung der Räder mit dem Material die Festigkeitsmessung auf eine einzelne Richtung beschränkt (entweder quer zur Bahn oder längs der Bahn) und mechanische Methoden mit Schlupf und Kommuntation notwendigerweise weniger genau als nichtmechanische Methoden sind.
  • Photoakustische Wechselwirkung wurde verwendet, um Ultraschallwellen in einer kontinuierlichen, sich schnell bewegenden Papierbahn zu erzeugen. Die US-Patentschrift US-A-4 674 332 (Pace et al) beschreibt die Verwendung eines Stickstofflasers, um Papier mit Ultraviolettimpulsen hoher Leistung zu beleuchten. Ein Teil dieser optischen Energie wird in Wärme umgewandelt und erzeugt eine akustische Welle aufgrund der resultierenden Wärmeausdehnung. Ein in Berührung stehender Ultraschallsensor oder ein nicht in Berührung stehendes Mikrophon, das auf der gegenüberliegenden Seite des Papiers angeordnet ist, empfängt die akustische Welle und liefert eine Angabe der Schallgeschwindigkeit durch das Papier, welche benutzt werden kann, um die Festigkeit des Papiers in seiner Bewegungsrichtung zu bestimmen.
  • Eine andere Anwendung eines Lasers zur Erzeugung akustischer Wellen in Papier ist in der US-Patentschrift US-A-4 622 853 (Leugers) beschrieben. Die in diesem Dokument beschriebene Apparatur benutzt einen Neodym/Yttrium-Aluminium-Garnet (Nd/YAG)-Laser mit einem Frequenzverdoppler, um einen Fleck auf einer sich bewegenden Papierbahn zu beleuchten. Eine Ultraschallwelle in dem Papier wird durch den Ultraschallmeßwandler in Berührung mit dem Papier oder durch ein nicht in Berührung mit dem Papier stehendes Mikrophon festgestellt.
  • Wegen der Nachteile, die in einem Meßsystem inhärent sind, welches eine Berührung mit dem Material erfordert, dessen Festigkeit zu messen ist, wurde es erwünscht, ein Meßsystem in Produktionslinie zu entwickeln, das keine solche Berührung erfordert.
  • Ein Papier von P. Cielo et al mit dem Titel "Laser Generation of Convergent Acoustic Waves and Applications to Materials Evaluation", das auf den Seiten 515 bis 526 von Band 1 der Proceedings of the IEEE 1986 Ultrasonics Symposium erscheint, beschreibt eine Methode zum nichtzerstörenden Testen und Kennzeichnen von Industriematerialien unter Erzeugung fokussierter akustischer Wellen durch Bestrahlung des Materials mit einem Impulslaserstrahl durch eine geeignete Kombination kugeliger und kegelförmiger Linsen. Der resultierende Ultraschallimpuls in dem Material erreicht eine relativ hohe Amplitude in dem Konvergenzmittelpunkt, wo er durch einen nichtberührenden interferometrischen optischen Sensor abgefühlt wird, der einen zweiten Laser und einen damit verbundenen Detektor umfaßt. Es wird die Möglichkeit einer Messung akustischer Geschwindigkeit in dem Material erwähnt. Die Technik kann auf Ultraschallcharakterisierung keramischer Materialien, Überzugsdickenbewertung, Feststellung von Delaminierungen in geschichteten Materialien und Rißprüfung angewendet werden.
  • Mesures. Regulation Automatisme, Band 49, Nr. 8, 14. Mai 1984, Seiten 73 bis 77 "CND: des ultrasons sans contact" beschreibt eine andere Technik zur Feststellung von Rissen (Defekten) in Werkstücken, in welchen akustische Wellen durch einen Laser erzeugt und durch einen nichtberührenden interferometrischen optischen Sensor festgestellt werden, der einen zweiten Laser und einen damit verbundenen Detektor umfaßt. Nach dem ersten Aspekt der Erfindung bekommt man ein System zur Messung der Materialfestigkeit in einer sich bewegenden Bahn ohne Berührung der Bahn, wobei das System eine erste Lichtstrahlquelle, die eine pulsierende Abgabe hat und derart angeordnet ist, daß jeder Lichtstrahlimpuls von dort das Material berührt und eine Ultraschallwelle darin erzeugt, eine zweite Lichtstrahlquelle, die derart angeordnet ist, daß ein Lichtstrahl von ihr das Material in einer Position beleuchtet, die durch einen vorbestimmten Abstand von einem Punkt einer Erzeugung der Ultraschallwelle in dem Material entfernt ist, Lichtabfühleinrichtungen, die so arbeiten, daß sie Licht von der zweiten Lichtstrahlquelle feststellen, das von dem Material reflektiert wird, um so einen Feststellungsimpuls zu erzeugen, wenn die Ultraschallquelle diese Position durchquert, in welcher der Lichtstrahl von der zweiten Lichtstrahlquelle das Material beleuchtet, Einrichtungen zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material aufgrund der Zeit, die zwischen dem Pulsieren der ersten Lichtstrahlquelle und der Erzeugung des Feststellungsimpulses durch die Lichtabfühleinrichtung vergeht, Einrichtungen zur Bestimmung der Dichte des Materials, Einrichtungen zur Bestimmung der Festigkeit des Materials auf der Grundlage der ermittelten Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material und der ermittelten Dichte des Materials sowie Einrichtungen, die auf die Größe der Feststellungsimpulse reagieren, um die Größe der Lichtstrahlimpulse von der ersten Lichtstrahlquelle zu variieren, umfaßt.
  • Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung bekommt man ein System zur Messung der Materialfestigkeit in einer sich bewegenden Bahn ohne Berührung der Bahn, wobei das System eine erste Lichtstrahlquelle, die eine pulsierende Abgabe hat und derart angeordnet ist, daß jeder Lichtstrahlimpuls von ihr das Material berührt und darin eine Ultraschallwelle erzeugt, zwei zweite Lichtstrahlquellen, die derart angeordnet sind, daß die Lichtstrahlen von ihr das Material an entsprechenden Positionen beleuchtet, die auf dem Weg der Wanderung der Ultraschallwelle im Abstand voneinander liegen, eine mit jeder der zweiten Lichtstrahlquellen verbundene betreffende Lichtabfühleinrichtung, die so arbeitet, daß sie Licht von der verbundenen zweiten Lichtstrahlquelle feststellt, welches von dem Material reflektiert wird, um so einen Feststellungsimpuls zu erzeugen, wenn die Ultraschallquelle diese Position durchquert, in welcher der Lichtstrahl das Material aus der verbundenen zweiten Lichtstrahlquelle beleuchtet, Einrichtungen zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material aufgrund der Zeit, die zwischen der Erzeugung der Feststellungsimpulse durch die betreffende Lichtabfühleinrichtung vergeht, Einrichtungen zur Bestimmung der Dichte des Materials, Einrichtungen zur Bestimmung der Festigkeit des Materials auf der Grundlage der ermittelten Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material und der ermittelten Dichte des Materials sowie Einrichtungen, die auf die Größe der Feststellungsimpulse reagieren, um die Größe der Lichtstrahlimpulse von der ersten Lichtstrahlquelle zu variieren, umfaßt.
  • Nach einem dritten Aspekt der Erfindung bekommt man ein Verfahren zur Messung der Materialfestigkeit in einer sich bewegenden Bahn ohne Berührung der Bahn, wobei das Verfahren die Stufen umfaßt, in denen man
  • einen pulsierenden ersten Lichtstrahl auf das Material richtet, um eine darin durch jeden Impuls einzuleitende Ultraschallwelle zu erzeugen,
  • das Material mit einem zweiten Lichtstrahl in einer Position beleuchtet, die mit einem vorbestimmten Abstand von einem Punkt der Einleitung der Ultraschallwelle in dem Material entfernt ist,
  • Licht von dem zweiten Lichtstrahl abfühlt, der von dem Material derart reflektiert wird, daß dabei ein Feststellungsimpuls erzeugt wird, wenn die Ultraschallwelle diese Position durchquert, in welcher der zweite Lichtstrahl das Material beleuchtet,
  • die Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material aufgrund der Zeit, die zwischen einem Impuls des ersten Lichtstrahles und der Erzeugung des Feststellungsimpulses vergeht, bestimmt,
  • die Dichte des Materials bestimmt,
  • die Festigkeit des Materials aufgrund der ermittelten Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material und der ermittelten Dichte des Materials bestimmt und
  • die Größe der Impulse des ersten Lichtstrahles in Reaktion auf die Größe der Feststellungsimpulse variiert.
  • Nach einem vierten Aspekt der Erfindung bekommt man ein Verfahren zur Messung der Materialfestigkeit in einer sich bewegenden Bahn ohne Berührung der Bahn, wobei das Verfahren die Stufen umfaßt, in denen man
  • einen pulsierenden ersten Lichtstrahl auf das Material richtet, um eine darin durch jeden Impuls einzuleitende Ultraschallwelle zu erzeugen,
  • das Material mit zwei zweiten Lichtstrahlen in jeweiligen Positionen beleuchtet, die voneinander auf dem Weg der Wanderung der Ultraschallwelle beabstandet sind,
  • Licht von den zweiten Lichtstrahlen abfühlt, die von dem Material derart reflektiert werden, daß dadurch Feststellungsimpulse erzeugt werden, wenn die Ultraschallwelle diese Positionen durchquert, in welchen die zweiten Lichtstrahlen das Material beleuchten,
  • die Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material aufgrund der Zeit bestimmt, die zwischen der Erzeugung der Feststellungsimpulse durch die Ultraschallwelle, die diese Positionen durchquert, vergeht,
  • die Dichte des Materials bestimmt,
  • die Festigkeit des Materials aufgrund der ermittelten Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material und der ermittelten Dichte des Materials bestimmt und
  • die Größe der Impulse des ersten Lichtstrahles in Reaktion auf die Größe der Feststellungsimpulse variiert.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend hier beschrieben sind, lösen die mit dem Stand der Technik verbundenen oben erwähnten Probleme oder mildern sie wenigstens, indem sie ein On-Line-System liefern, das die Materialfestigkeit in einer sich bewegenden Bahn ohne Berührung derselben mißt. Das Obige wird erreicht, indem man eine erste (pulsierende) Laserquelle und eine oder stattdessen zwei zweite Laserquellen mit Strahlen benutzt, die auf die Materialbahn treffen, deren Festigkeit zu messen ist. Die erste Laserquelle erzeugt lokalisiertes Erwärmen einer Stelle, welches Wärmeausdehnung in der Materialbahn erzeugt. Diese Wärmeausdehnung erzeugt eine Ultraschallwelle, die durch die Bahn in radialer Richtung voranschreitet. Die Welle erzeugt den von dem Material zu reflektierenden Strahl von der oder jeder zweiten Laserquelle, und der oder jeder reflektierte Strahl wird von dem Lichtsensor empfangen. Durch Berechnung der Zeit, die zwischen der Übertragung des ersten Strahles in das Material und der Aufnahme des zweiten Strahles durch den Lichtsensor vergeht oder die zwischen der Aufnahme der zweiten Strahlen durch die betreffenden Lichtsensoren vergeht, kann die Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material bestimmt werden. Die Geschwindigkeit der Ultraschallwelle wird dann mit einer Messung der Dichte des Materials kombiniert, um die Festigkeit des Materials zu bestimmen. Weiterhin wird die Größe der durch die erste (pulsierende) Laserquelle erzeugten Impulse gemäß der Größe der Feststellungsimpulse variiert, welche durch die Reflexion des Lichtes von der zweiten Laserquelle erzeugt werden, wobei gewährleistet werden kann, daß die Impulse von der ersten Laserquelle für Feststellungszwecke eine ausreichende Größe haben.
  • Die Erfindung wird nun weiter aufgrund eines erläuternden und nicht beschränkenden Beispieles unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in welcher ähnliche Bezugszeichen jeweils ähnliche Elemente bezeichnen und in welcher
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Festigkeitsmeßsystems nach der Erfindung ist,
  • Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Steuerkreises ist, der von dem in Fig. 1 gezeigten Meßsystem benutzt wird,
  • Fig. 3 eine schematische Darstellung eines anderen Festigkeitsmeßsystems nach der Erfindung ist, welches zwei Lichtsensoren benutzt, und
  • Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Steuerkreises ist, der von dem in Fig. 3 gezeigten Meßsystem benutzt wird.
  • Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Festigkeitsmeßsystems nach der Erfindung, das eine erste Laserquelle 10, die auf eine Bahn 12 von Material, dessen Festigkeit zu messen ist, gerichtet ist, eine zweite Laserquelle 14, die auf die Bahn 12 gerichtet ist, und einen Lichtsensor 16 einschließt, der nahe der zweiten Laserquelle 14 angeordnet ist und so positioniert ist, daß sein Brennpunkt mit dem Auftreffpunkt des Strahles von der zweiten Laserquelle 14 auf der Bahn 12 zusammenfällt. Der Abstand "d" zwischen den Auftreffpunkten der Strahlen von den Laserquellen 10 und 14 auf der Bahn 12 ist bekannt.
  • Das vorliegende System benutzt ein Ultraschallwellenbild, das in der sich bewegenden Materialbahn 12 durch Impulse erzeugt wird, die durch die Laserquelle 10 produziert werden, welche Erwärmen eine lokalisierten Fleckes hervorruft. Ein solches Erwärmen eines lokalisierten Fleckes erzeugt Wärmeausdehnung in dem Material, dessen Festigkeit gemessen werden soll. Diese Ausdehnungsstörung erzeugt eine Welle, die durch die Materialbahn 12 in radialer Richtung voranschreitet, was infolge der Anisotropie der Wellengeschwindigkeit mit der Richtung der Bahnbewegung eine elliptische Wellenfront 18 ergibt. Messung der Wellengeschwindigkeit in einer speziellen Richtung kann benutzt werden, um die Festigkeit des Materials in jener Richtung zu bestimmen.
  • Der Lichtsensor 16 mißt die Wellenfront 18 durch Betrachtung der Gipfel und Täler der Ultraschallwelle, wenn diese darunter verläuft. Getrennt betrachtende Laser- und Licht- Feststellungssysteme können für die Querwanderrichtung und die Breitenwanderrichtung benutzt werden, oder ein einzelnes System kann abgetastet werden, um beide Richtungen abzulesen. Die Ankunftszeit des abgefühlten Impulses wird mit der Auftreffzeit des Strahles von der ersten Laserquelle 10 in der Materialbahn 12 verglichen, und der Zeitunterschied wird benutzt, um die Schallgeschwindigkeit in dem Material zu berechnen. Die obige Schallgeschwindigkeit wird dann in Verbindung mit der Dichte des Materials benutzt, um die Festigkeit des zu untersuchenden Materials zu bestimmen. Das obige System arbeitet mit der Lichtgeschwindigkeit, und als solche sind irgendwelche Zeitverzögerungen in konsequent.
  • Die erste Laserquelle 10 ist ein CO&sub2;-Laser mit einer Ausgangsleistung von etwa 5,5 Watt und wird typischerweise mit einer Geschwindigkeit von 10 Impulsen je Sekunde pulsiert, was einen Impuls mit einer Breite von etwa 100 Mikrosekunden oder weniger erzeugt. Die zweite Laserquelle 14 ist ein HeNe-Laser, der eine Ausgangsleistung von etwa 2 Milliwatt hat und der kontinuierlich arbeitet. Der Lichtsensor 16 kann ein Siliciumphotodetektor sein, der eine Abgabe im Millivoltbereich erzeugt.
  • Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Steuerkreises 30 des Meßsystems. Der Steuerkreis 30 enthält eine Laserpulsiersteuerung 32, die den Betrieb der ersten Laserquelle 10 reguliert. Jede Zeit der ersten Laserquelle 10 wird pulsiert, ein erster Zeitmessungsimpuls wird von der Laserimpulssteuerung 32 an einen Zeitmessungsanalysator 34 übertragen. Nachdem die resultierende Ultraschallwelle, welche durch den von der ersten Laserquelle 10 produzierten Impuls erzeugt wurde, durch das Material vorangeschritten ist, dessen Festigkeit zu messen ist, nimmt der Lichtsensor 16 das von der zweiten Laserquelle 14 kommende und durch das Material reflektierte Licht auf und überträgt einen Impuls an einen Vorverstärker (Preamp)-Detektor 36, der seinerseits einen zweiten Zeitmeßimpuls an den Zeitmeßanalysator 34 überträgt. Ein Ausgang des Preamp-Detektors 36 ist mit einem Eingang zu der Laserimpulsgebersteuerung 32 verbunden und bewirkt, daß die Impulsgebersteuerung 32 die Größe der von der ersten Laserquelle 10 erzeugten Impulse steigert oder vermindert, so daß die von dem Lichtsensor 16 festgestellten Ultraschallimpulse eine ausreichende Größe für Feststellungszwecke haben werden. Der Zeitmeßanalysator 34 bestimmt die Zeit Δt, die zwischen der Übertragung des ersten Zeitmeßimpulses durch die Laserimpulsgebersteuerung 32 und der Aufnahme des zweiten Zeitmeßimpulses von dem Preamp-Detektor 36 verstreicht. Die verstrichene Zeit Δt und der bekannte Abstand d zwischen den Auftreffpunkten der von den Laserquellen 10 und 14 ausgehenden Strahlen auf der Bahn 12 werden dann in einer Festigkeitsberechnungseinrichtung 40 mit einer Messung der Materialdichte kombiniert, die von einer Dichtenmessungseinrichtung 38 geliefert wird, um die Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material zu bestimmen, dessen Festigkeit gemessen werden soll. Eine geeignete Dichtenmessungseinrichtung 38 ist in der US-Patentschrift US-A-3 586 601 mit dem Titel Basis Weight Control System for a Paper Making Machine" beschrieben. Die festigkeitsberechnende Einrichtung 40, die ein Mikroprozessor sein kann, bestimmt die Festigkeit des Materials, da die Materialfestigkeit proportional k&sub1;v² ist, worin v die Schallgeschwindigkeit in dem Material bedeutet.
  • Eine Maximallasersteuerung 42 und eine Bahngeschwindigkeitssteuerung 44 sind als Eingang zu der Laserimpulsgebersteuerung 32 vorgesehen. Die Maximallasersteuerung 42 gewährleistet, daß die erste Laserquelle 10 keine Zerstörung des Materials verursacht, dessen Festigkeit gemessen werden soll, und ein Bahngeschwindigkeitssignal von der Bahngeschwindigkeitssteuerung 44 erlaubt es, daß die Laserstärke zunimmt, wenn die Bahngeschwindigkeit zunimmt.
  • Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. In Fig. 3 werden zwei Abfühlanordnungen verwendet. Soweit einige der Elemente von Fig. 3 die gleichen wie jene sind, die in Fig. 1 gezeigt sind und die mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, erfolgt keine weitere Diskussion derselben. Der Hauptvorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß die Verwendung der beiden Abfühlanordnungen eine Wechselbeziehung der aufgenommenen Wellenformen unter Verwendung digitaler Wechselbeziehungs- oder digitaler Signalverarbeitungstechniken, um so die Genauigkeit der resultierenden Festigkeitsmessung zu verbessern und geringere Präzision und Wiederholbarkeit der Form der erzeugten Ultraschallwelle zu erlauben.
  • Fig. 4 erläutert einen Steuerkreis, der von der in Fig. 3 erläuterten Ausführungsform benutzt wird. Hier werden wiederum jene Elemente, die ähnlich den in Fig. 2 gezeigten Elementen sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht diskutiert. Der Hauptunterschied zwischen der in Fig. 4 gezeigten schematischen Darstellung und der in Fig. 2 gezeigten ist die Verwendung eines digitalen Korrelators 46, der, wie oben angegeben, die von den Lichtsensoren 16 aufgenommenen Wellenformen in Wechselbeziehung bringt und digitale Wechselbeziehungs- oder digitale Signalverarbeitungstechniken benutzt, um die Zeit zu bestimmen, welche für die Ultraschallwellenform erforderlich ist, um die Materialbahn zu durchqueren. Da zwei Lichtsensoren in der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform benutzt werden, ist es möglich, weniger genaue und weniger teure Impulsquellen zu benutzen, um die Wellen in der sich bewegenden Materialbahn 12 zu erzeugen.
  • Jede der oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung liefert die folgenden Vorteile:
  • 1. Das Meßsystem ist on-line und berührt die Materialbahn nicht.
  • 2. Das System hat die Fähigkeit einer Messung in allen Richtungen.
  • 3. Die Materialfestigkeit kann quer zur gesamten Materialbahn bestimmt werden.
  • 4. Das System ist an rauhe oder heiße Materialoberflächen anpaßbar.
  • 5. Das System kann digitale Signalverarbeitungstechniken benutzen, und
  • 6. die Leistungswerte sind variabel, um den Betrieb des Systems zu optimieren, ohne eine Zerstörung der Materialbahn zu bewirken.

Claims (9)

1. System zur Messung der Materialfestigkeit in einer sich bewegenden Bahn (12) ohne Berührung der Bahn mit einer ersten Lichtstrahlquelle (10), die eine pulsierende Abgabe hat und derart angeordnet ist, daß jeder Lichtstrahlimpuls von ihr in Berührung mit dem Material tritt und darin eine Ultraschallwelle erzeugt, einer zweiten Lichtstrahlquelle (14), die derart angeordnet ist, daß ein Lichtstrahl von ihr das Material in einer Position beleuchtet, die in einem vorbestimmten Abstand von einem Punkt der Erzeugung der Ultraschallwelle in dem Material entfernt ist, einer Lichtabfühleinrichtung (16), die so arbeitet daß sie Licht von der zweiten Lichtstrahlquelle (14) feststellt, das so von dem Material reflektiert wird, daß dabei ein Feststellungsimpuls erzeugt wird, wenn die Ultraschallquelle diese Position durchquert, in welcher der Lichtstrahl von der zweiten Lichtstrahlquelle (14) das Material beleuchtet, Einrichtungen (34) zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material aufgrund der Zeit, die zwischen dem Pulsieren der ersten Lichtstrahlquelle (10) und der Erzeugung des Feststellungsimpulses durch die Lichtabfühleinrichtung (16) vergeht, Einrichtungen (38) zur Bestimmung der Dichte des Materials, Einrichtungen (40) zur Bestimmung der Festigkeit des Materials auf der Grundlage der ermittelten Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material und der ermittelten Dichte des Materials sowie Einrichtungen (36, 32), die auf die Größe der Feststellungsimpulse ansprechen, um die Größe der Lichtstrahlimpulse von der ersten Lichtstrahlquelle (10) zu variieren.
2. System nach Anspruch 1, bei dem eine Impulsgebersteuerung (32) für das Pulsieren der ersten Lichtstrahlquelle (10) und zur Erzeugung eines sie angebenden Signales vorgesehen ist, die Einrichtung (34) zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material eine Zeitmeßeinrichtung in Verbindung mit der Impulsgebersteuereinrichtung (32) und der Lichtabfühleinrichtung (16) zur Bestimmung der Zeit, die zwischen dem Pulsieren der ersten Lichtstrahlquelle und der Erzeugung des Feststellungsimpulses vergeht, umfaßt, ein Vorverstärkerdetektor (36) auf den Feststellungsimpuls anspricht, um einen Zeitmeßimpuls zu der Zeitmeßeinrichtung (34) zu übertragen, um das Ende der verstrichenen Zeit anzugeben, und der Vorverstärkerdetektor (36) mit der Impulsgebersteuereinrichtung (32) verbunden ist, um das Variieren der Größe der Lichtstrahlimpulse von der ersten Lichtstrahlquelle (10) auszuführen.
3. System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die zweite Lichtstrahlquelle (14) einen Laser mit einer kontinuierlichen Abgabe umfaßt.
4. System zur Messung der Materialfestigkeit in einer sich bewegenden Bahn (12) ohne Berührung der Bahn mit einer ersten Lichtstrahlquelle (10), die eine pulsierende Abgabe hat und derart angeordnet ist, daß jeder Lichtstrahlimpuls von ihr das Material berührt und eine Ultraschallwelle darin erzeugt, zwei zweiten Lichtstrahlquellen (14), die derart angeordnet sind, daß die Lichtstrahlen von ihnen das Material in entsprechenden voneinander beabstandeten Positionen auf dem Wanderweg der Ultraschallwelle beleuchten, einer jeweiligen Lichtabfühleinrichtung (16), die mit jeder der zweiten Lichtstrahlquellen (14) verbunden ist und derart arbeitet, daß sie Licht von der verbundenen zweiten Lichtstrahlquelle (14) feststellt, das von dem Material derart reflektiert wird, daß dabei ein Feststellungsimpuls erzeugt wird, wenn die Ultraschallwelle diese Position durchquert, in welcher der Lichtstrahl von der verbundenen zweiten Lichtstrahlquelle (14) das Material beleuchtet, Einrichtungen (46) zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material aufgrund der Zeit, die zwischen der Erzeugung der Feststellungsimpulse durch die betreffende Lichtabfühleinrichtung (16) verstreicht, Einrichtungen (38) zur Bestimmung der Dichte des Materials, Einrichtungen (40) zur Bestimmung der Festigkeit des Materials auf der Grundlage der ermittelten Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material und der ermittelten Dichte des Materials sowie Einrichtungen (36, 32), die auf die Größe der Feststellungsimpulse ansprechen, um die Größe der Lichtstrahlimpulse von der ersten Lichtstrahlquelle (10) zu variieren.
5. System nach Anspruch 4, bei dem die Einrichtungen (46) zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material einen digitalen Korrelator umfaßt, um die Ausgänge der beiden Lichtabfühleinrichtungen (16) in Wechselbeziehung zueinander zu bringen.
6. System nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei dem jede zweite Lichtstrahlquelle (14) einen Laser mit einer kontinuierlichen Abgabe umfaßt.
7. System nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die erste Lichtstrahlquelle (10) ein Laser ist.
8. Verfahren zur Messung der Materialfestigkeit in einer sich bewegenden Bahn (12) ohne Berührung der Bahn mit den Stufen, in denen man
einen pulsierenden ersten Lichtstrahl auf das Material richtet, um eine darin durch jeden Impuls zu erzeugende Ultraschallwelle zu verursachen,
das Material mit einem zweiten Lichtstrahl in einer Position beleuchtet, die in einem vorbestimmten Abstand von dem Punkt der Erzeugung der Ultraschallwelle in dem Material entfernt ist,
Licht von dem zweiten Lichtstrahl abfühlt, der von dem Material derart reflektiert wird, daß dabei ein Feststellungsimpuls erzeugt wird, wenn die Ultraschallwelle diese Position durchquert, in welcher der zweite Lichtstrahl das Material beleuchtet,
die Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material aufgrund der Zeit bestimmt, die zwischen einem Impuls des ersten Lichtstrahles und der Erzeugung des Feststellungsimpulses vergeht,
die Dichte des Materials bestimmt,
die Festigkeit des Materials auf der Grundlage der ermittelten Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material und der ermittelten Dichte des Materials bestimmt und
die Größe der Impulse des ersten Lichtstrahles in Reaktion auf die Größe der Feststellungsimpulse variiert.
9. Verfahren zur Messung der Materialfestigkeit in einer sich bewegenden Bahn (12) ohne Berührung der Bahn mit den Stufen, in denen man
einen pulsierenden ersten Lichtstrahl auf das Material richtet, um eine darin durch jeden Impuls zu erzeugende Ultraschallwelle zu verursachen,
das Material mit zwei zweiten Lichtstrahlen in entsprechenden Positionen, die auf dem Wanderweg der Ultraschallwelle voneinander beabstandet sind, beleuchtet,
Licht von den zweiten Lichtstrahlen abfühlt, die von dem Material derart reflektiert werden, daß dabei Feststellungsimpulse erzeugt werden, wenn die Ultraschallwelle diese Positionen durchquert, in welchen die zweiten Lichtstrahlen das Material beleuchten,
die Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material aufgrund der Zeit bestimmt, die zwischen der Erzeugung der Feststellungsimpulse durch die diese Positionen durchquerende Ultraschallwelle verstreicht,
die Dichte des Materials bestimmt,
die Festigkeit des Materials aufgrund der ermittelten Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Material und der ermittelten Dichte des Materials bestimmt und die Größe der lmpulse des ersten Lichtstrahles in Reaktion auf die Größe der Feststellungsimpulse variiert.
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