專利名稱:檢測(cè)柱形管和棒上缺陷的方法及裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種按類別檢測(cè)柱形管和棒上缺陷的方法及實(shí)現(xiàn)這種方法的裝置。
德國專利公報(bào)2605405號(hào)中公布了一種方法，本發(fā)明中的建議就是根據(jù)這一方法提出的，并在此基礎(chǔ)上作了進(jìn)一步的發(fā)展。這種已知結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，在樣品中產(chǎn)生一音頻振蕩，特別是通過一電動(dòng)式轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生，這轉(zhuǎn)換器可以放在樣品周圍的不同位置上，并且不需要液體耦合，還避免了樣品的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及超音頻振蕩，但事實(shí)證明，按上述發(fā)表的那樣，只通過一個(gè)系數(shù)建立而在一個(gè)發(fā)射節(jié)拍內(nèi)對(duì)顯示讀數(shù)進(jìn)行處理是不可靠的。
由于在樣品發(fā)射端會(huì)出現(xiàn)反向和干涉，從而它們對(duì)接收信號(hào)產(chǎn)生影響，使得不能接收到單一信號(hào)，因而對(duì)樣品的性能沒有衡量的標(biāo)準(zhǔn);另外證實(shí)，只從兩個(gè)最大幅值中得出的系數(shù)比對(duì)于統(tǒng)計(jì)干擾是非常靈敏的，在實(shí)際情況中，先把接收信號(hào)完全數(shù)字化，再尋找每個(gè)最大幅值，接著進(jìn)行處理，這一做法很浪費(fèi)時(shí)間。
本發(fā)明的任務(wù)是，提高此方法的檢驗(yàn)速度，改善計(jì)算處理的可靠性。利用獨(dú)立權(quán)利要求
中的特征部分解決這一問題，并通過從屬權(quán)利要求
中的附加措施得到了進(jìn)一步的改進(jìn)，設(shè)備權(quán)項(xiàng)中的裝置是實(shí)現(xiàn)該方法所用的。
由于同步產(chǎn)生脈沖信號(hào)，取消了傳統(tǒng)裝置中為尋找最大幅值而采用的接收信號(hào)完全數(shù)字化，更確切地說，根據(jù)現(xiàn)在的建議，在峰值檢波器進(jìn)行數(shù)字化處理的每個(gè)節(jié)拍中，只存在一個(gè)數(shù)字值對(duì)應(yīng)于該節(jié)拍中最大幅值。因此，每個(gè)發(fā)送節(jié)拍中的數(shù)字值的評(píng)價(jià)量減少，從而可以對(duì)峰值序列作出詳細(xì)的處理。特別是，可以形成一個(gè)發(fā)送周期之內(nèi)的脈沖序列組并對(duì)之進(jìn)行處理。
本方法只通過脈沖信號(hào)序列的選擇，必要情況下對(duì)多種可能測(cè)試結(jié)構(gòu)及樣品也可通過脈沖延遲和脈寬的選擇的調(diào)整進(jìn)行檢定。
特別是，如果發(fā)送轉(zhuǎn)換器在樣品中旋轉(zhuǎn)脈沖波的激勵(lì)之后又轉(zhuǎn)換為接收轉(zhuǎn)換器的話，將會(huì)出現(xiàn)很簡(jiǎn)單的結(jié)果。同樣，也可以利用在樣品上重疊放置兩個(gè)變換器線圈來進(jìn)行工作。如果變換器在待測(cè)體上互相相對(duì)放置，也得到很簡(jiǎn)單的比例關(guān)系，在所有這些結(jié)構(gòu)中，都會(huì)出現(xiàn)在樣品中沿兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)載波的干涉，該波在每次循環(huán)中向接收端送去一個(gè)峰值，利用簡(jiǎn)單的方法可計(jì)算出節(jié)拍之內(nèi)直至旋轉(zhuǎn)脈沖波衰減的峰值序列。與上述結(jié)構(gòu)相對(duì)，如果使發(fā)送或接收轉(zhuǎn)換器大約半個(gè)載波波長(zhǎng)位錯(cuò)排列，則在這個(gè)節(jié)拍之內(nèi)同樣可出現(xiàn)均勻的峰值序列。此外，若將發(fā)送轉(zhuǎn)換器和接收轉(zhuǎn)換器相對(duì)于樣品互成90度放置，則可以形成一個(gè)很簡(jiǎn)單的峰值序列結(jié)構(gòu)。然后，來自兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的波交替到達(dá)接收轉(zhuǎn)換器，并以完全一樣的時(shí)間間隔形成一個(gè)峰值序列。
如果通過上述結(jié)構(gòu)，在這個(gè)節(jié)拍內(nèi)產(chǎn)生具有相同時(shí)間間隔的接收信號(hào)序列，則本方法工作如下借助一個(gè)信號(hào)源產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，其頻率與節(jié)拍內(nèi)的峰值頻率相同，其長(zhǎng)度與可測(cè)的峰值序列的長(zhǎng)度大致相符。脈沖信號(hào)串的形狀和占空比要符合要求。一般來說，希望是簡(jiǎn)單的矩形信號(hào)。為使測(cè)量信號(hào)與脈沖信號(hào)串同步，驅(qū)動(dòng)發(fā)送轉(zhuǎn)換器的發(fā)送器和產(chǎn)生脈沖信號(hào)串的信號(hào)源受相同的節(jié)拍脈沖控制，這個(gè)節(jié)拍脈沖由節(jié)拍發(fā)生器或計(jì)算機(jī)產(chǎn)生，在這還考慮到使測(cè)量信號(hào)與脈沖信號(hào)串之間有一個(gè)可調(diào)的時(shí)間延遲。這樣的一個(gè)接收信號(hào)由相對(duì)于時(shí)間軸19的圖形1a表示。在同一時(shí)間軸上的圖形1b表示脈沖信號(hào)串，形成的可調(diào)時(shí)間延遲與圖中所示圖形同步。因而，通過脈沖信號(hào)串的作用，峰值檢波器總是在一個(gè)時(shí)間窗口中被激勵(lì)，在這個(gè)窗口中可以等待到一個(gè)接收信號(hào)。峰值檢波器保持在時(shí)間窗口中獲得的峰值，直至在下一個(gè)時(shí)間窗口中獲得一個(gè)新的最大值。將一個(gè)由脈沖信號(hào)串產(chǎn)生的觸發(fā)信號(hào)送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器將峰值檢波器的輸出信號(hào)作數(shù)字化處理。在最簡(jiǎn)單的情況下，這一觸發(fā)信號(hào)是通過脈沖信號(hào)串的時(shí)間延遲而產(chǎn)生的，最終數(shù)字值序列被讀到一計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)序列進(jìn)行計(jì)算處理，由峰值檢波器給出的信號(hào)如圖形1c所示。
本方法也可應(yīng)用于樣品上變換器非對(duì)稱放置的情況，在這種情況下將產(chǎn)生一個(gè)具有不同時(shí)間間隔的峰值序列。不同的時(shí)間間隔可以這樣產(chǎn)生，由轉(zhuǎn)換器在樣品中產(chǎn)生的超聲波在樣品中不僅以左旋而且以右旋的形式傳播，而兩個(gè)波列不同時(shí)到達(dá)接收轉(zhuǎn)換器;或者是，兩個(gè)波列中的一個(gè)不是正好滯后另一個(gè)的半個(gè)循環(huán)周期而到達(dá)接收器，如同轉(zhuǎn)換器互成90度放置的情況那樣。這個(gè)一般的方法將通過圖2和3所示的實(shí)施例作進(jìn)一步的說明。
圖3示出裝置的配備和發(fā)送轉(zhuǎn)換器4及接收轉(zhuǎn)換器6在樣品5上的安排，在這里涉及到電動(dòng)式轉(zhuǎn)換器，它從發(fā)送轉(zhuǎn)換器4起右旋一個(gè)介于90-180度之間的角度。在這樣一種結(jié)構(gòu)中，為一檢定的起始，計(jì)算機(jī)1給信號(hào)源2一個(gè)起始節(jié)拍的觸發(fā)信號(hào)，信號(hào)源將信號(hào)通過發(fā)送放大器3送給發(fā)送轉(zhuǎn)換器4的線圈。發(fā)送轉(zhuǎn)換器在樣品5中產(chǎn)生引導(dǎo)波，該波以右旋和左旋的形式沿樣品表品均勻傳播。接收轉(zhuǎn)換器6首先接收到樣品5中的右旋波的信號(hào)，它在圖2a中由時(shí)候軸20上的21來表示。然后，左旋波的信號(hào)被接收轉(zhuǎn)換器6接收，這個(gè)信號(hào)由圖2a中的22表示。通過波的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，又接收到信號(hào)23、25直至35和信號(hào)24、26直至36。這些信號(hào)在前置放大器7和放大器8中進(jìn)行窄頻帶放大，并可以送給觀測(cè)部分9。放大后的信號(hào)還通過整流器10和低通濾波器11送入峰值檢波器12。
計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的用于起始檢驗(yàn)的觸發(fā)信號(hào)還通過一個(gè)延遲網(wǎng)絡(luò)13到達(dá)信號(hào)源14，它向峰值檢波器提供在計(jì)算機(jī)處理中必需的同步脈沖信號(hào)串，這個(gè)脈沖信號(hào)串由圖2b所示，它通過下一個(gè)延遲網(wǎng)絡(luò)15作為觸發(fā)信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器16，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將峰值檢波器的輸出信號(hào)數(shù)字化(見圖2C)。數(shù)字值數(shù)據(jù)被讀入計(jì)算機(jī)中并在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行計(jì)算處理。其結(jié)果產(chǎn)生于標(biāo)記單元17和記錄或存儲(chǔ)單元18。
計(jì)算機(jī)1還能對(duì)所需裝置編程，以適應(yīng)短時(shí)間內(nèi)電力的大小變化。
根據(jù)本發(fā)明，計(jì)算機(jī)是根據(jù)數(shù)值序列進(jìn)行計(jì)算處理的，而不是只考慮到一個(gè)或兩個(gè)數(shù)值。從迅速而準(zhǔn)確地進(jìn)行計(jì)算處理的觀點(diǎn)來說，首先要建立起始峰值序列的多個(gè)峰值的和，因此這里的第一個(gè)單獨(dú)值也應(yīng)是可靠的。例如，先是前兩個(gè)峰值幅度之和被證明是可靠的。接著，在幾次旋轉(zhuǎn)周期之后，形成后續(xù)多個(gè)峰值幅度的和。如果20個(gè)峰值是可測(cè)的，則這個(gè)和可以假設(shè)為包括8-20個(gè)峰值的幅值。然后，以兩個(gè)求和值中求得商比系數(shù)，該系數(shù)作為確定檢驗(yàn)部分樣品質(zhì)量的衡量尺度。這種處理方法的特殊優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)橹恍柽M(jìn)行幾次求和與一次商比系數(shù)形成，所以所占用的計(jì)算時(shí)間很少。因此，檢驗(yàn)的速度不是由計(jì)算處理所占用的時(shí)間決定，而是由超聲波在待測(cè)區(qū)域傳播所必需的時(shí)間決定。通過商比系數(shù)的建立，可以消除來自發(fā)送轉(zhuǎn)換器或接收轉(zhuǎn)換器的耦合波動(dòng)，因?yàn)檫@種耦合波動(dòng)要影響總的被測(cè)幅度，但不改變峰值序列的包絡(luò)線形狀。經(jīng)過求和，特別是經(jīng)過對(duì)多次循環(huán)的幅度求和，受已提及的邊緣效應(yīng)(在樣品端部出現(xiàn)的反向和干涉)影響的峰值序列的結(jié)構(gòu)將變得很均衡，接收信號(hào)的隨機(jī)噪聲也將大大地降低。
所述的衡量尺度在計(jì)算機(jī)中與一個(gè)極限值進(jìn)行比較，若超過極限值，則可以向缺陷標(biāo)志發(fā)出一個(gè)信號(hào)。通過前兩個(gè)峰值和與一個(gè)預(yù)定臨界值的比較，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器的提升控制。
權(quán)利要求
1.檢測(cè)柱形管和棒上不同位置的缺陷的方法，其中，樣品在軸向上非轉(zhuǎn)動(dòng)地沿著確定的發(fā)送轉(zhuǎn)換器和接收轉(zhuǎn)換器延伸，在樣品中，導(dǎo)向正切旋轉(zhuǎn)脈沖波在節(jié)拍內(nèi)產(chǎn)生并被接收，一個(gè)節(jié)拍里依次接收到的信號(hào)的幅值在一個(gè)計(jì)算機(jī)中得到處理，通過商比系數(shù)的建立以確定缺陷所在，其特征在于，接收信號(hào)以具有同一頻率、適當(dāng)?shù)难永m(xù)時(shí)間和起始延遲的形式與脈沖信號(hào)串同步，接收信號(hào)被送到峰值檢波器，其幅值在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)字化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其特征在于，在計(jì)算機(jī)中以連續(xù)的幅值組之和完成商比系數(shù)的建立。
3.實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求
1或2的方法的裝置，其特征在于，沿樣品傳送軌跡固定放置的發(fā)送轉(zhuǎn)換器(4)(例如電動(dòng)式轉(zhuǎn)換器)與供給計(jì)算機(jī)(1)觸發(fā)脈沖的一個(gè)脈沖信號(hào)串發(fā)生器(14)相連，接收轉(zhuǎn)換器(6)與脈沖信號(hào)串輸出端通過一個(gè)峰值檢波器(12)相連，峰值檢波器又與計(jì)算機(jī)相接。
專利摘要
本發(fā)明涉及檢測(cè)柱形管和棒上不同位置的缺陷的一種方法，其中，樣品在軸向上非轉(zhuǎn)動(dòng)地沿著確定的發(fā)送轉(zhuǎn)換器和接收轉(zhuǎn)換器延伸，在樣品中，導(dǎo)向正切旋轉(zhuǎn)脈沖波在節(jié)拍內(nèi)產(chǎn)生并被接收，一個(gè)節(jié)拍里依次接收到的信號(hào)的幅值在一個(gè)計(jì)算機(jī)中得到處理，通過商比系數(shù)的建立以確定缺陷所在。接收信號(hào)以具有同一頻率、適當(dāng)?shù)难永m(xù)時(shí)間和起始延遲的形式與脈沖信號(hào)串同步，接收信號(hào)被送到峰值檢波器，其幅值在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)字化處理。
文檔編號(hào)G01N29/48GK87104550SQ87104550
公開日1988年2月10日 申請(qǐng)日期1987年7月1日
發(fā)明者弗萊德海姆·施羅恩 申請(qǐng)人:曼內(nèi)斯曼股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan