DE1623204A1 - Verfahren und Einrichtung zur beruehrungslosen Materialdickenmessung mit Hilfe von Ultraschall - Google Patents
Verfahren und Einrichtung zur beruehrungslosen Materialdickenmessung mit Hilfe von UltraschallInfo
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Description
■Ό Manchen 22
'woibföckonT-n'. 6
'woibföckonT-n'. 6
Institut "UKHIIIPMOTSAS88 ' 27 ο äaxxa&s
Siew / IJdSSH
P 16 25 2O4-.5-
Materialdickenmessong mit.-Hilf e von Ultraschall
Die Erfindung fee&i®ht si@h auf Verfahren und Einrichtungen
zur Üerührungsloseu einseitigen Messung der-Piek© "wq& Erzeugnissen
aus Plastikj Gummi mnd Metallen»
Bei den bekannten Verfahren zur Materialdickenmessung mit
Hilfe von Ultraschall wird die zeitliche Verschiebung der
von einer äußeren und einer inneren Fläche des Meßobjektes reflektierten Ultraschallwellen gemessen. Die Einrichtung
zur Verwirklichung des ,bekannten Verfahrens enthält einen
Ultraschallsender, der an einen Kurzzeitimpulsgenerator angeschlossen
ist, einen Empfänger'und eine Einrichtung zur
Messung des zeitlichen Abstandes der nacheinander reflektierten Wellen. ■
Bei der Messung dünnwandiger Objekte nach dem erwähnten /erfahren
müssen sehr kurze UltraschallimpulBe überlagert und
009821/1003
c G
bzw. Empfindigt @ia TarfahE'sa aar Dickenmessung "bekannt, bei dem
äas li@B©1bg@kife ait Ulteasehaltosllan bestrahlt wird und
die iroa &®s~ iaas^ea "and saBsrsa, IFläehe des Qb$®k.t® s reflektiert©a
S©te?i&gpag@a ®a,e©b..li©ß@aä, siamiiierfe iiez-&&&o In diesem JFall© wird die Hatesdaicliisfe© &as?©h. gmib^
ermittelt.
Bei d©a lissiehtungeia sa.r lmrefeflfesiiaas dieses Te rf ahrens
ist @B gute sofowies&g, di® Estrsawest© äes Hochfrequenz-
Äerea Differenz zu be-HeBgenaiaigkeit
erzielt
Mit der Irfiactaag soll©a Torfatain land Einrichtungen zur
Materialdickenmessung angegeben werden, die sich durch, hohes Auflösüagsvtrmögen' auszei&hnen lind Präzisionsmessungen
gestatten.
Der Erfindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur berührungslosen Katerialdickenmessung
mit Hilfe von Fitraschall zu entwickeln, die in der Lage sind, ein einheitliches, der gesuchten Materialdicke .
proportionales Signal ohne vorherige Trennung der vom Objekt
reflektierten Wellen zu liefern.
• ,,BAD
009821/1003 , ^
Das erfindungsgemäße Meßverfahren ist dadurch net, daß die von der Außen- und Innenfläche des
reflektierten Ultraschallwellen empfangen und aur Erzielung
amplitudenmodulierter elektrischer Schwingungen summiert werden und daß ein die Frequenz der Hüllkurve dieser Schwin
gungen kennzeichnendes Signal erzeugt wird, das der gesuchten
Haterialdicke proportional ist. Man verwendet dieses kennzeichnende Signal zur automatischen Nachregelung der
Dauer von Modulationsdreieckimpulsen, um auf diese Weise die Frequenz der Hüllkurve der elektrischen Schwingungen
konstant zu halten und danach die der gesuchten Materialdicke proportionale Dauer der Dreieckimpulse zu messen*
Bei einer vorteilhaften Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt am Ausgang eines Amplitudendemodulators
eine NF-Verstärkereinheit, die mit einem Impulsdauermeßgerät verbunden ist, welches die die Material
dicke kennzeichnende Dreieckimpulsdauer mißt.
Die NF-Verstärkereinheit besteht vorzugsweise aus zwei parallelgeschalteten
NF-Resonanzverstärkern, die über einen
Frequenzdiskriminator mit einem Generator verbunden sind,
welcher Dreieckimpulse erzeugt und mit einem Frequenzmodulator und einem Hochfrequenzoszillator in Reihe geschaltet
ist. ·
...4 009821/1003
Dor Gegenstand der Erfindung wird 1* folgenden durch ein
Atisführünßsbeiepiel anhand der beiliegenden Zeichnungen
naher erläutert* JEs seigt
Fig· 2 da· Blockschaltbild der Einrichtung *ur Yerwirklichung de· erfindungegemä6«n Yerfahren··
Der mit hochfrequenten elektrischen Schwingungen gespeist·
piezoelektrische Ultraachallsender 1 (rig· 1) bestrahlt über
ein flüssiges Kontaktmedium das su untersuchende Ueßobjekt
2 (Rohr) mit Ultraschallwellen» dl· durch Dare leck impuls·
frequenzmoduliert sind und sich In Sichtung >
ausbreiten
Sin Teil dieser Wellsn wird von der Außenfläche dee MeßobjektoB 2 In Sichtung 4 reflektiert und von ein am Impfän^er
aufgenommen ι der ander· Teil der Wellen dringt in da· Innore der Wandung dos Heöobjektes 2 ein, wird von der Innen«
fliehe reflektiert und gelangt in Sichtung 4* ebenfalls «um
Smpfänger 3·
dadurch, daß phasenverschoben« Ultraschallwellen gleichseitig auf den Smpfänger 5 einwirken» entsteht eine Y#retirkung
ti sw. Abechwächuag der elektrischem Schwingungen am Ausgang
des Bmpfnngers $ Je nach der Größe der Fhaeenverechleüung
«.viechen den von der AuQtm-und der Innenfläche der wandung
des HeOobjekte· 2 reflektierten Ultraechallwellen· Pi· Cröäe
dieser Phaeonverechlebung wird durch 41· tegdiffereas 4er
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von den beiden Flächen des Meßobjektes 2 reflektierten Ultraschallwellen,
d.h. durch die Wandstärke des Meßobjek- ' te s 2 und die Wellenlänge der Ultraschallwellen im Meßobjekt
2 bestimmt.
Werden die auszustrahlenden Ultraschallwellen durch Dreieckimpulse
frequenzmoduliert, so erhält man am Ausgang des Empfängers 5 amplitudenmodulierte elektrische Schwingungen.
Die Frequenz der Hüllkurve dieser Schwingungen ist der Wandstärke des Meßobjektes 2 proportional.
Um die Frequenz der Hüllkurve der Ausgangsschwingungen des Empfängers 5 konstant zu halten, werden die Ausgangsschwingungen
zur automatischen Nachregelung der Dauer der erwähnten
Dreieckimpulse verwendet. Die Dauer der Dreieckimpulse ist dann der gesuchten Wandstärke des Meßobjektes 2 proportional.
· ' -
Ein Generator 6 (Fig. 2) der Einrichtung zur Wandstärkemessung mit Hilfe von Ultraschall enthält einen unsymmetrischen
Multivibrator und einen Entladeregelkreis (in der Zeichnung nicht dargestellt), die derart geschaltet sind, daß im Generator
6 die Dauer des ersten Impulsteiles konstant bleibt, während die Dauer des zweiten Impulsteiles stufenlos regelbar
ist. .
009821 /1003
Λα αοα Generator 6 let ein Frequonsmodulator 7 aaßeschloesen, der induktiv alt einen HoQhfrsquensosxillator 8 ge»
koppelt ist· Der Hochfrequentoscillator 8 liegt aa eingang
einen Leistungsverstärker* 9t äer «inen jhasonechieberkrolo
und einen Ge^entnktaua^ne (in der Zeichnung nicht gegeigt)
beeltst· Der Jjeistun&avareturker 9 ist durch «ine Traneformatorenkoppluttg alt eine« piezoelektrischen Wandler verbunden, dan der Ultraschai!sender M darβteilt, der daa Meßoü-Jekt 2 alt Ultraschallwellen bestrahlt«
Der piezoelektrische TSnpfän&er 5» 4er analog deei Ultraschall«
aender 1 ^ufgebaut lot» nimnt die voa tfeßobjekt 2 reflek«
tier ten eilen auf und gibt si· als Slektrlsche üchwln&ungen *Lur Verstärkung an einen Hreitband-Hochfrequeasvoretarkor 10 alt komplizierter,Frequensäsngkorrekfeur und anschließend an einen AapLltuden&oeuiator 11 weiter· Sie ni·«
dorlrequenten Schwinguagen islangea voa Aaplitudendeeodulator 11 su den beiden parallel£eschal te ten Hi*d«ri*r«quenz·
ivesonanzverstärkera 12 und 13 all Xregueasabhanoiuer Rückkopplung»
An dl· Niederfrequens-Resonanaveretärker 12 und 13 1st ein
Jrttquensdiskriaiaator 14 angeachloeaea, dar aw·! Aaplltu·*
(iennodulator«A und einen Spannungsaddlsrer (in dar Zeiohnung
nicht g«s«ig%) «nthVlt·
009 8 21/1003 SAD
£er Generator 6 let nit ^in^ni Impulsdauervedgerät 15
fcundoa, das die seitlichen £nderun&en der Iapuloe in ein
der Sauer dieser Iapulee proportionales Qlelchetrofteignal
u-cforrit. Zur Registrierung der HeBergQbnise· ist ein Schrei
ber 16 an daa Impulsdaaeraeßgerät 15 angeschlossen·
An den Frequenz-Diakrlaiaator 14 aar Uessung der
lun^espannung ist ein liullans<?igsr 17 angeschlossen·
Hinrichtung enthält auBerdea einen autoaatiachea Yeretür»
kungerealer 18» der mit den UieuerXrequens^Reaonanzteratärkorn 12 und 15 in Verbindung steht· Die konkrete Ausführun&
der angeführten 81ea?nte wird nicht beschrieben» da diene
Elemente nach den allgemein bekannten Schaltungen aufgebaut
sind» .
Im folgend en wird die Wirkunj.eweiae des beschriebenen BInrichtung erklärt!
Uer Generator 6 gibt an den Irequensnodulator 7t welcher die
frequent des Uochfrequensossillators β steuert» Sreleckift*
pult β von variabler Dauer ab* Zur Steuerung des Hochfre»
quenaesaillators 8 wird der xweite Iapulsteil der Dreieck»
itajjuleo versendet· Wührend der Srxeugung des ersten firei*
eckla^ulsteiles wird der Soohfreguensossillttor 8 durch die
von Generator 6 körnend@& nagativen Impulse gesperrt·'
009821/1003 B/^
der Einwirkung de· treten Dmleckimpulatcll· auf den Irequenamodulator 7 wird der Einfluß von übergänzevorgängen
auf die Einrichtung beseitigt·
Die VOQ Ultraachalleeader 1 aus£*strahlten1 frequenzmoduliert on Ultraschallwellen «erden von der Außen·· und der In»
nenfliche des tfeßobjektes 2 reflektiert und wirken auf den
der piezoelektrischen Eapfanger 5 ein» Durch Oberlagerung von
den beiden flächen des Meßobjektes 2 reflektierten Hellen entstehen am Ausgang dee Bnpf«Jünger· 5 hochfrequente elektrische amplitudenaodulierte Schwingungen} die irequens der
Hallkurve dieser Schwingungen ist von der Dauer der Dreieck· impulο· abhängig·
Sie elektrischen Schwingungen werden vor» Breitband-Hochfrequent verstärker 10 verstärkt und gelangen iua Anplltudende·
modulator 11· Die auf dies« Weis« entstehenden niederfre»
quenten Schwingungen werden den beiden parallelgesohalteten
Ni(?ύerfreqcens-ReeonanaverstärkerA 12 und 13 sugefuhrt;
letztere sind so auf.verschiedene irtquansen ab&estiftnt, dnfl es
eine mitt«flere Frequens gibt, die in der Bandbreit· beider
Hiederfrequens-HesonansverBtärker 12, 13 liegt· Von den Nie·
derfrequens-ResonansveretärkerA 12 und 15 gtlangeA dl· niederfrequenten Schwingungen sum Prequeni-Diskriminntor I4t
den je naoh der Prequen* der Gohwingungen eine positiv· bsw·
negativ« Spannung entnommen und den Generator 6 sur Steuerung de· «weiten Teil·· der Srsleekiapul·· tugefOhrt irird·
009821/1003 BAD
Somit wird bei Änderung der Wandstärke des Meßobjektes 2
die Niederfrequenz der Schwingungen nicht geändert, sondern
zur Steuerung der Dreieckimpulse verwendet. Die Wandstärke des Heßobjektes 2 wird dadurch bestimmt, daß man die Dauer
des zweiten Teiles der Dreieckimpulse mit dem Impulsdauermeßgerät 15 mißt, welches ein der zu messenden Wandstärke
proportionales Signal abgibt, das dem Schreiber 16 zur Aufzeichnung und Ablesung der Wandstärke zugeführt wird.
Zur Abstimmung der Einrichtung ist der Hullanzeiger 17 vorhanden.
Die automatische Regelung der Verstärkung erfolgt durch den
Verstärkungsregler 18, der Signale von den Niederfrequenz-Eesonanzverstarkem
12 und 13 erhält. Von dieser Einheit gelangt das Signal gleicher Polarität zu dem Verstärker 10.
009821/100
Claims (4)
1. Verfahren zur berührungslosen Materialdickenmessung
durch einseitige Bestrahlung des Meßobjektes mit Ultraschallwellen, die mit Dreieckimpulsen frequenzmoduliert
sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die von der Außen- und Innenfläche des Meßobjektes reflektierten Ultraschallwellen empfangen und zur Erzielung
amplitudenmodulierter elektrischer Schwingungen summiert werden und daß ein die Frequenz der Hüllkurve dierser
Schwingungen kennzeichnendes Signal erzeugt wird, das der gesuchten Materialdicke proportional ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das die Frequenz der Hüllkurve der elektrischen Schwingungen kennzeichnende Signal zur automatischen Nachregelung der Dauer der frequenzmodulierten Dreieckimpulse
verwendet wird, um auf diese Weise die Frequenz der Hüll-, kurve der elektrischen Schwingungen konstant mu halten
und danach die der gesuchten Materialdioke proportionale
Dauer der Dreieckimpuls* su Dessen.
. . . " SAD ORlQmAL
Q09821/1003 ..·*
Neue Unterlagen
3. Einrichtung zur berührungslosen Materialdickenmessung
mit Hilfe von Ultraschall gemäß dem Verfahren nach Anspruch
1, die einen piezoelektrischen Ultraschallsender, an dessen Eingang ein Generator für Dreieckimpulse, ein
Frequenzmodulator, ein Hochfrequenzoszillator und ein Leistungsverstärker in Reihe liegen, sowie einen piezoelektrischen
Ultraschallempfänger mit in Reihe geschattetem
Hochfrequenzverstärker und.Amplitudendemodulator aufweist, d a d u r cn ge kenn ze i. c h net,
daß am-Ausgang des Amplitudendemodulators. (11) eine HF-Verstärkereinheit
liegt, die mit einem Frequenzmesser für das getrennte HF-Signal verbunden ist, welches das
Maß für die Dicke liefert.
4. Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,
daß die KP-TerStärkereinheit aus zwei parallelgeschalteten
KP-Resonanzverstärkern (12 und 13) besteht, die über einen Frequenzdiskriminator (14) mit einem Generator
(6) verbunden sind, der Dreieckimpulse erzeugt und mit einem Frequenzmodulator (7) und einem Hochfrequenz-Oszillator
(8) in Reihe geschaltet ist.
009821/1003 BAD
Leerserte
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEJ0034789 | 1967-10-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| DE1623204B2 DE1623204B2 (de) | 1971-08-19 |
Family
ID=7205204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19671623204 Pending DE1623204B2 (de) | 1967-10-12 | 1967-10-12 | Verfahren und einrichtung zur beruehrungslosen material dickenmessung mit hilfe von ultraschall |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1623204B2 (de) |
| GB (1) | GB1147417A (de) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2283427A1 (fr) * | 1974-08-30 | 1976-03-26 | Atomic Energy Authority Uk | Procede de mesure de vibrations de faible amplitude d'une surface plane immergee |
| CN115371603B (zh) * | 2022-02-17 | 2024-04-16 | 交通运输部天津水运工程科学研究所 | 一种声学浮泥厚度测量仪的计量校准方法 |
| CN118857187B (zh) * | 2024-09-14 | 2025-01-21 | 洛阳腾飞建设工程集团有限公司 | 一种多功能路面沥青层质量检测装置 |
-
1967
- 1967-09-13 GB GB4172167A patent/GB1147417A/en not_active Expired
- 1967-10-12 DE DE19671623204 patent/DE1623204B2/de active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1147417A (en) | 1969-04-02 |
| DE1623204B2 (de) | 1971-08-19 |
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