DE102015100098A1

DE102015100098A1 - Ultrasonic testing with reduced memory requirements and increased signal bandwidth

Info

Publication number: DE102015100098A1
Application number: DE102015100098.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Erthner
Original assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM; Bundesministerium fuer Wirtschaft und Energie
Current assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM; Bundesministerium fuer Wirtschaft und Energie
Priority date: 2015-01-07
Filing date: 2015-01-07
Publication date: 2016-07-07
Anticipated expiration: 2035-01-08
Also published as: DE102015100098B4

Abstract

Ultraschallprüfverfahren für die zerstörungsfreie Prüfung eines Prüfkörpers, umfassend: Bereitstellen einer Ultraschall-Prüfvorrichtung mit Prüfkopf und Steuer- und Verarbeitungseinheit, wobei die Steuer- und Verarbeitungseinheit einen Signalzwischenspeicher (12) und einen Prüfdatenspeicher (16) umfasst; Einkoppeln in den Prüfkörper bei einer ersten Position des Prüfkopfes zumindest eines ersten Ultraschallimpulses; Erfassen eines ersten Messsignals, umfassend ein Echosignal des ersten Ultraschallimpulses; Erkennen im ersten Messsignal eines ersten Peaks (1), der einem Echosignal des ersten Ultraschallimpulses an einer bekannten Struktur des Prüfkörpers entspricht; Definieren eines ersten Messfensters (3), das eine erste Laufzeitspanne des Echosignals und einen ersten Schwellwert umfasst, wobei der erste Schwellwert so eingestellt ist, dass dessen Überschreiten durch das Echosignal die bekannte Struktur des Prüfkörpers zuverlässig kennzeichnet; Erfassen eines zweiten Messsignals, umfassend ein Echosignal eines zweiten Ultraschallimpulses, wobei das zweite Messsignal den ersten Peak (1) aufweist; Zwischenspeichern nachfolgender Messsignale, umfassend zugehörige Echosignale, in einem Zwischenspeicher (12), wobei der Zwischenspeicher (12) eine vorgebbare Anzahl von durchlaufenden Messsignalen zwischenspeichert; Definieren eines zweiten Messfensters (5), umfassend eine zweite Laufzeitspanne des Echosignals und einen zweiten Schwellwert, der so eingestellt ist, dass dessen Überschreiten durch das Echosignal das Vorhandensein eines Fehlers im Prüfkörper zuverlässig kennzeichnet, und die zweite Laufzeitspanne Laufzeiten umfasst, die kleiner sind, als von der ersten Laufzeitspanne umfasste Laufzeiten; Erfassen eines dritten Messsignals, umfassend ein Echosignal eines dritten Ultraschallimpulses, wobei das Echosignal des dritten Ultraschallimpulses den zweiten Schwellwert überschreitet und einen zweiten Peak (2) aufweist; Detektieren eines Fehlers im Prüfkörper an Hand des zweiten Peaks (2) und Überführen eines im Signalzwischenspeicher (12) zwischengespeicherten Messsignalverlaufs (6) in den Prüfdatenspeicher (16) und Zählen des identifizierten Fehlers und/oder Verrechnen des überführten Messsignalverlaufs (6) zu einem Bild; Beenden des Detektierens des Fehlers im Prüfkörper nachdem der in den Messdatenspeicher überführte Messsignalverlauf (6) verrechnet wurde und/oder Auslösen einer Reaktion auf ein festgestelltes Vorhandensein des Fehlers.An ultrasonic test method for non-destructive testing of a test specimen comprising: providing an ultrasonic test head and control and processing unit, the control and processing unit including a signal buffer (12) and a test data memory (16); Coupling into the test body at a first position of the test head of at least one first ultrasonic pulse; Detecting a first measurement signal comprising an echo signal of the first ultrasonic pulse; Detecting in the first measuring signal a first peak (1) corresponding to an echo signal of the first ultrasonic pulse on a known structure of the test body; Defining a first measurement window (3) comprising a first propagation time span of the echo signal and a first threshold value, wherein the first threshold value is set such that exceeding it by the echo signal reliably characterizes the known structure of the test specimen; Detecting a second measurement signal comprising an echo signal of a second ultrasonic pulse, the second measurement signal having the first peak (1); Buffering subsequent measurement signals, comprising associated echo signals, in a temporary memory (12), the temporary memory (12) buffering a predeterminable number of continuous measurement signals; Defining a second measurement window (5) comprising a second propagation time span of the echo signal and a second threshold value set such that exceeding it by the echo signal reliably identifies the presence of an error in the test specimen, and the second transit time span comprises transit times that are smaller, as maturities covered by the first maturity period; Detecting a third measurement signal comprising an echo signal of a third ultrasonic pulse, wherein the echo signal of the third ultrasonic pulse exceeds the second threshold and has a second peak (2); Detecting a fault in the test specimen on the basis of the second peak (2) and transferring a stored in the intermediate signal memory (12) Meßsignalverlaufs (6) in the test data memory (16) and counting the identified error and / or offsetting the transferred Meßsignalverlaufs (6) to form an image ; Terminating the detection of the fault in the test specimen after the measured signal waveform (6) transferred to the test data memory has been calculated and / or triggering a reaction to a detected presence of the fault.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der zerstörungsfreien Materialprüfung mittels Ultraschall und betrifft die Lokalisierung von Fehleranzeigen im Echo eines Ultraschallgerätes zeitlich und räumlich vor einer ersten Anzeige (Primärtrigger). The invention is in the field of non-destructive material testing by means of ultrasound and relates to the localization of error messages in the echo of an ultrasound device in time and space before a first display (primary trigger).

In der zerstörungsfreien Prüfung werden Ultraschall-Verfahren eingesetzt, um Fehlstellen in Prüflingen zu detektieren und zu lokalisieren. Dabei wird ein Ultraschallimpuls in das zu prüfende Bauteil gesendet und gleichzeitig werden Echos des Ultraschallimpulses empfangen. Das empfangene Signal wird beobachtet. In modernen Ultraschall-Geräten wird das Empfangssignal digitalisiert, weiterverarbeitet und aufgezeichnet. Der Beginn der Aufzeichnung wird als Trigger bezeichnet. Es gibt verschiedene Triggerbedingungen wie Schwellentrigger, Flankentrigger usw. die auf bestimmten Zuständen oder Verläufen der Signalamplitude basieren. Dazu werden ein Bereich und eine Bedingung definiert, die gemeinsam als Blende bezeichnet werden. Weiterhin bekannt ist die Aufzeichnung eines Teils des Signalverlaufs vor dem Triggerereignis (Vor-Trigger). In non-destructive testing, ultrasonic techniques are used to detect and locate defects in specimens. In this case, an ultrasonic pulse is sent to the component to be tested and at the same time echoes of the ultrasonic pulse are received. The received signal is observed. In modern ultrasound devices, the received signal is digitized, processed and recorded. The beginning of the recording is called a trigger. There are various trigger conditions, such as threshold triggers, edge triggers, etc. that are based on certain states or waveforms of the signal amplitude. For this purpose, an area and a condition are defined, which together are called an aperture. It is also known to record a part of the signal history before the trigger event (pre-trigger).

Bisher erfolgt die automatisierte Lokalisierung von Fehlstellen entweder

a) in Relation zur Position einer Formanzeige über mehrere Messungen hinweg (z.B. relativ zu einer Bezugsstruktur, einer Rückwand o.ä.) oder
b) mittels Blende und in Bezug zum Eintrittsecho, was in der Praxis einer auf den Zeitpunkt der Einkopplung des zur Messung verwendeten Ultraschallimpulses „vorwärts“ gerichteten Blende („Vorwärtsblende“) mit langem Bild entspricht. Hierbei steht der Ausdruck „langes Bild“ für ein Ultraschallbild, welches sowohl das Eintrittsecho eines zur Messung verwendeten Ultraschallimpulses, als auch dessen von der Rückwand des Probekörpers verursachtes Echo („Rückwandecho“) umfasst.

So far, the automated localization of defects either

a) in relation to the position of a shape display over several measurements (eg relative to a reference structure, a back wall or similar) or
b) by means of a diaphragm and with respect to the entrance echo, which in practice corresponds to a "forward" diaphragm ("forward aperture") with a long image directed at the moment of the coupling of the ultrasound pulse used for the measurement. The term "long image" here stands for an ultrasound image which comprises both the entrance echo of an ultrasound pulse used for the measurement and its echo ("back wall echo") caused by the rear wall of the test body.

Vor diesem Hintergrund wird ein Ultraschallprüfverfahren gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 15 und die Verwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 19 vorgeschlagen. Weitere Ausführungsformen, Modifikationen und Verbesserungen ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche. Against this background, an ultrasonic testing method according to claim 1, an apparatus according to claim 15 and the use of the method according to claim 19 are proposed. Other embodiments, modifications and improvements will become apparent from the following description and the appended claims.

Gemäß einer ersten Ausführungsform wird ein Ultraschallprüfverfahren für die zerstörungsfreie Prüfung eines Prüfkörpers vorgeschlagen, das die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

– Bereitstellen einer Prüfvorrichtung, umfassend: – einen Ultraschallprüfkopf; und – eine Steuer- und Verarbeitungseinheit, wobei die Steuer- und Verarbeitungseinheit einen Signalzwischenspeicher, einen Prüfdatenspeicher, sowie optional zusätzlich: eine Zählereinheit, eine Anzeige und/oder einen Alarmausgang umfasst;
– Einstrahlen bei einer ersten Position des Ultraschallprüfkopfes zumindest eines ersten Ultraschallimpulses in den Prüfkörper;
– Erfassen eines ersten Messsignals, umfassend ein Echosignal des ersten Ultraschallimpulses;
– Erkennen im ersten Messsignal eines ersten Peaks, der einem Echosignal des ersten Ultraschallimpulses an einer bekannten Struktur des Prüfkörpers entspricht;
– Definieren eines ersten Messfensters, wobei das erste Messfenster eine erste Laufzeitspanne des Echosignals des ersten Ultraschallpulses – wie ggf. auch anderer Ultraschallimpulse – und einen ersten Schwellwert umfasst, und wobei der erste Schwellwert so eingestellt ist, dass dessen Überschreiten durch das Echosignal die bekannte Struktur des Prüfkörpers zuverlässig kennzeichnet;
– Erfassen eines zweiten Messsignals, umfassend ein Echosignal eines zweiten Ultraschallimpulses, wobei das zweite Messsignal den ersten Peak aufweist;
– Zwischenspeichern nachfolgender Messsignale, umfassend zugehörige Echosignale, in einem Zwischenspeicher, wobei der Zwischenspeicher eine vorgebbare Anzahl von durchlaufenden Messsignalen nach dem FIFO-Prinzip (first in, first out) zwischenspeichert;
– Definieren eines zweiten Messfensters, umfassend eine zweite Laufzeitspanne des Echosignals und einen zweiten Schwellwert, wobei der zweite Schwellwert so eingestellt ist, dass dessen Überschreiten durch das Echosignal das Vorhandensein eines Fehlers im Prüfkörper zuverlässig kennzeichnet, und die zweite Laufzeitspanne Laufzeiten umfasst, die kleiner sind, als von der ersten Laufzeitspanne umfasste Laufzeiten;
– Erfassen eines dritten Messsignals, umfassend ein Echosignal eines dritten Ultraschallimpulses, wobei das Echosignal den zweiten Schwellwert überschreitet und einen zweiten Peak aufweist;
– Identifizieren eines Fehlers im Prüfkörper an Hand des zweiten Peaks und Überführen eines im Signalzwischenspeicher zwischengespeicherten Messsignalverlaufs, umfassend eine vorgebbare Anzahl von aufeinanderfolgenden Echosignalen, in den Prüfdatenspeicher und Zählen des identifizierten Fehlers und/oder Verrechnen des überführten Messsignalverlaufs zu einem Bild;
– Beenden des Identifizierens des Fehlers im Prüfkörper nachdem der in den Messdatenspeicher überführte Signalverlauf verrechnet wurde.

According to a first embodiment, an ultrasonic test method for the non-destructive testing of a test specimen is proposed which comprises the following method steps:

- providing a testing device, comprising: - an ultrasonic probe; and - a control and processing unit, wherein the control and processing unit comprises a signal buffer, a check data memory, and optionally additionally: a counter unit, a display and / or an alarm output;
- Injection at a first position of the ultrasonic probe at least a first ultrasonic pulse in the test specimen;
Detecting a first measurement signal comprising an echo signal of the first ultrasonic pulse;
Detecting in the first measuring signal a first peak which corresponds to an echo signal of the first ultrasonic pulse on a known structure of the test body;
Defining a first measurement window, wherein the first measurement window comprises a first transit time span of the echo signal of the first ultrasound pulse-as well as possibly also other ultrasound pulses-and a first threshold value, and wherein the first threshold value is adjusted such that its exceeding by the echo signal is the known structure the test specimen is reliable;
Detecting a second measurement signal comprising an echo signal of a second ultrasonic pulse, the second measurement signal having the first peak;
- Buffering subsequent measurement signals, comprising associated echo signals, in a buffer, wherein the buffer a predetermined number of continuous measurement signals according to the FIFO principle (first in, first out) caches;
Defining a second measurement window, comprising a second propagation time span of the echo signal and a second threshold value, the second threshold value being set such that exceeding it by the echo signal reliably identifies the presence of an error in the test specimen, and the second transit time span comprises transit times which are smaller , as maturities covered by the first maturity period;
Detecting a third measurement signal comprising an echo signal of a third ultrasonic pulse, the echo signal exceeding the second threshold and having a second peak;
- Identifying a fault in the test specimen on the basis of the second peak and transferring a buffered in the signal buffer measurement waveform, comprising a predetermined number of successive echo signals, in the test data memory and counting the identified error and / or offsetting the transferred measurement waveform to an image;
- Terminating the identification of the fault in the test specimen after the signal trace transferred to the test data memory has been cleared.

Optional kann im oben angeführten Schritt "Definieren eines zweiten Messfensters" auch ein Unterschreiten des zweiten Schwellwertes für die Detektion von Fehlern genutzt werden, da ein Peak gedämpft wird, wenn ein anderer Fehler die mit dem eingestrahlten Ultraschallimpuls eingekoppelte Energie bereits reflektiert hat. Hierbei und nachfolgend wird der Begriff „Messfenster“ synonym zu dem in der Ultraschallmesstechnik fachüblichen Begriff „Blende“ verwendet. Damit ist, beispielsweise, das erste Messfenster identisch mit einer Primärblende, so wie das zweite Messfenster einer Sekundärblende entspricht. Optionally, in the above-mentioned step "Defining a second measuring window", an undershooting of the second threshold value can also be used for the detection of errors, since a peak is attenuated if another error has already reflected the energy injected with the irradiated ultrasonic pulse. Here and below, the term "measuring window" is used synonymously with the term "aperture" which is customary in ultrasound measurement technology. Thus, for example, the first measurement window is identical to a primary diaphragm, just as the second measurement window corresponds to a secondary diaphragm.

Die einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander vorhandenen optionalen Komponenten der Steuer- und Verarbeitungseinheit: Alarmausgang, Anzeige und Zähler sind normalerweise Bestandteil einer praxisüblichen Steuer- und Verarbeitungseinheit. Ihr gemeinsames Vorhandensein ist jedoch nicht zwingend erforderlich, um das vorgeschlagene Ultraschallprüfverfahren ausführen zu können. Die Ausgabe eines Signals, das z.B. einen Alarm auslöst, ein Markieren des Fehlers auf dem Bauteil bewirkt, ein Markieren des Bauteils, welches den Fehler aufweist bewirkt, oder z.B. ein Aussortieren des fehlerhaften Bauteils bewirkt, sind Beispiele für weitere an eine Fehlerdetektion anschließende Schritte. Sie werden in Abhängigkeit von der jeweiligen Messsituation und dem jeweiligen Anwendungsszenario des vorgeschlagenen Verfahrens angewendet. The individual or in any combination with each other optional components of the control and processing unit: alarm output, display and counter are usually part of a common control and processing unit. Their coexistence, however, is not mandatory in order to carry out the proposed ultrasonic testing procedure. The output of a signal, e.g. triggers an alarm, causes marking of the fault on the component, causes marking of the component having the fault, or e.g. causes a sorting out of the defective component, examples of further subsequent to an error detection steps. They are applied as a function of the respective measurement situation and the respective application scenario of the proposed method.

Ein grundlegender Vorteil der vorstehend beschriebenen Ausführungsform besteht in der erreichten Einsparung von Speicherkapazität des Messdatenspeichers, da im Messdatenspeicher nur die Signale gespeichert werden, die tatsächlich Fehler anzeigen. Ein vom Ultraschallprüfkopf in Relation zum geprüften Körper zurückgelegter Weg wird typischerweise kontinuierlich erfasst. Beispielsweise werden Signale von einem externen Weggeber aufgezeichnet, z.B. in Form eines Zählerstandes, sodass eine geometrische Zuordnung der jeweils erreichten Position auch ohne zusätzliche Messdaten, bzw. auch für intakte und keine Störstellen aufweisende Bereiche des Prüfkörpers möglich ist. Weitere Vorteile ergeben sich aus dem so effektiv größeren zur Verfügung stehenden Speicher. Sie betreffen vor allem eine verbesserte Bilddarstellung eines vorliegenden Fehlers. Damit wird die Zuverlässigkeit des Messverfahrens, letztlich die Zuverlässigkeit des Bauteils gesteigert. Hierbei versteht es sich, dass in Reaktion auf ein Fehlersignal unterschiedliche Aktionen ausgelöst werden können. Beispielsweise kann ein Bild (z.B. das eines Fehlerechos) auf einer Anzeige dargestellt oder hervorgehoben werden, ein vom Alarmausgang ausgehendes Signal kann einen Alarm auslösen oder den Start weiterer Abläufe veranlassen. Die konkrete Gestaltung der Folgeereignisse ist wie oben erläutert in das Belieben des Fachmannes gestellt und jeweils abhängig vom Anwendungsszenario und Automatisierungsgrad. A fundamental advantage of the embodiment described above is the saving of storage capacity of the measurement data memory, since only the signals which actually indicate errors are stored in the measurement data memory. A path traveled by the ultrasonic probe in relation to the body being tested is typically detected continuously. For example, signals are recorded from an external encoder, e.g. in the form of a meter reading, so that a geometric assignment of the position reached in each case without additional measurement data, or even for intact and no impurities having areas of the specimen is possible. Further advantages result from the so effectively larger available memory. Above all, they relate to an improved image representation of an existing error. This increases the reliability of the measuring process and ultimately the reliability of the component. It is understood that different actions can be triggered in response to an error signal. For example, an image (e.g., that of a fault echo) may be displayed on a display or highlighted, a signal from the alarm output may trigger an alarm or initiate further operations. The concrete design of the follow-up events is, as explained above, at the discretion of the person skilled in the art and depends on the application scenario and the degree of automation.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Einstrahlen, Erfassen von ersten, zweiten, dritten oder weiteren Messsignalen und Identifizieren nach der ersten Position für eine zweite und weitere Positionen des Ultraschallprüfkopfes in Relation zum Prüfkörper entlang eines Prüfpfades. According to a further embodiment, the irradiation, detection of first, second, third or further measurement signals and identification according to the first position for a second and further positions of the ultrasonic probe in relation to the specimen along a test path.

Vorteile ergeben sich aus der Möglichkeit, einen Prüfkörper vollständig prüfen zu können. Dabei kann es sich bei dem Prüfkörper um einen Strang, eine Fläche, oder ein räumliches Gebilde handeln. Beispielsweise kann ein Draht, ein Kabel, eine Achse, ein Rohr, eine Folie, ein Blech, ein Block, ein komplexes Bauteil oder eine komplexe Struktur geprüft werden. Dabei kann in Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall beispielsweise nur die Zahl von Fehlern je Längeneinheit (Prüfkörper ist z.B. eine Schiene) oder je Flächeneinheit (Prüfkörper ist z.B. ein Blech) von praktischer Relevanz sein. In anderen Anwendungsfällen ist die Präsenz nur eines einzigen Fehlers bereits ein Aussonderungskriterium. Advantages result from the possibility of being able to fully test a test specimen. In this case, the test specimen may be a strand, a surface, or a spatial structure. For example, a wire, a cable, an axle, a tube, a foil, a metal sheet, a block, a complex component or a complex structure can be tested. In this case, depending on the particular application, for example, only the number of errors per unit length (test piece is a rail for example) or per unit area (test piece is a sheet, for example) may be of practical relevance. In other applications, the presence of only a single error is already a rejection criterion.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Identifizieren eines Fehlers nur dann, wenn der Messsignalverlauf den ersten Peak aufweist, womit die bekannte Struktur des Prüfkörpers zuverlässig gekennzeichnet ist, und gleichzeitig belegt ist, dass ein eingestrahlter Ultraschallimpuls in den Prüfkörper einkoppelte. According to a further embodiment, the identification of an error takes place only when the measurement signal waveform has the first peak, whereby the known structure of the test specimen is reliably identified, and at the same time it is proven that an irradiated ultrasonic pulse coupled into the specimen.

Vorteile dieser Ausführungsform ergeben sich aus der zweifelsfreien Interpretation vorliegender Peaks als Fehleranzeigen. Nur wenn die als Referenz verwendete Anzeige, also eine Ultraschallformanzeige vorhanden ist, d.h. der entsprechende erste Peak vorhanden ist, handelt es sich beim festgestellten Echo um das eines bisher unbekannten Fehlers. Advantages of this embodiment result from the unambiguous interpretation of existing peaks as error indications. Only if the reference used as a reference, ie an ultrasonic form indicator, is present, i. the corresponding first peak is present, the detected echo is that of a previously unknown error.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Position, d.h. die räumliche Lage der bekannten (Bezugs-)Struktur im Prüfkörper bekannt. Die Bezugsstruktur ist ausgewählt unter: einem Defekt, einer Rückseite, einer Zwischenschicht, einer Gerüststruktur, einem Hohlraum oder einem Kern des Prüfkörpers. Typischerweise umfasst die Bezugsstruktur eine Phasengrenzfläche. Unter einer Phasengrenzfläche werden hierbei aneinander angrenzende unterschiedliche Bereiche einer lokal vorherrschenden chemischen Zusammensetzung und/oder einer lokal vorherrschenden Gefügestruktur verstanden. Ein typisches Beispiel für eine solche Phasengrenzfläche ist beispielsweise eine Kleberschicht in einem Laminat, ebenso aber auch eine Grenzfläche Festkörper/Fluid, wie sie z.B. an einer Außenkontur des Prüflings auftritt. According to another embodiment, a position, i. the spatial position of the known (reference) structure in the specimen known. The reference structure is selected from: a defect, a backside, an intermediate layer, a skeleton structure, a cavity or a core of the specimen. Typically, the reference structure comprises a phase interface. In this context, a phase interface is understood as meaning mutually adjacent, different regions of a locally prevailing chemical composition and / or a locally prevailing microstructure. A typical example of such a phase interface is, for example, an adhesive layer in a laminate, as well as a solid / fluid interface, such as e.g. occurs on an outer contour of the specimen.

Vorteile dieser Ausführungsform ergeben sich aus der jederzeit problemlosen Lokalisierung eines durch einen Defekt verursachten Fehlers, bzw. einer Fehleranzeige. Advantages of this embodiment result from the always easy localization an error caused by a defect or an error message.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform löst das Identifizieren eines Fehlers im Prüfkörper das Überführen des im Zwischenspeicher zwischengespeicherten Signalverlaufs in den Prüfdatenspeicher und das Verrechnen dieser Messdaten zur Lokalisierung des identifizierten Fehlers aus. Ebenso kann ein Zählen des identifizierten Fehlers erfolgen. Dabei wird ein Fehler immer dann gezählt, wenn ein Peak im zweiten Messfenster festgestellt wird. According to a further embodiment, the identification of an error in the test object triggers the transfer of the signal course buffered in the buffer into the test data memory and the billing of these measurement data for the localization of the identified error. Likewise, a counting of the identified error can take place. An error is always counted when a peak in the second measurement window is detected.

Vorteile dieser Ausführungsform bestehen im effizienten Einsatz des zur Verfügung stehenden und naturgemäß begrenzten Programmdatenspeichers. Ebenso können Vorteile erwachsen aus einer sich aus vermindertem Rechenaufwand ergebenden Energieersparnis, wenn die verwendete Prüfvorrichtung autark, also mit eigener beschränkter Energieversorgung agiert (beispielsweise Prüfmolche, selbstständig vorwärtsschreitende Prüfmodule, batteriegetriebene Prüfvorrichtungen). Advantages of this embodiment are the efficient use of the available and naturally limited program data memory. Likewise, advantages can arise from an energy saving resulting from a reduced computational effort, if the test device used acts autonomously, ie with its own limited energy supply (for example, test pigs, independently advancing test modules, battery-operated test devices).

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der zwischengespeicherte und beim Identifizieren des Fehlers in den Prüfdatenspeicher überführte Messsignalverlauf eine vorgebbare Anzahl von Echosignalen bzw. Abtastwerten. According to a further embodiment, the buffered signal waveform, which has been transferred to the check data memory when the error is identified, comprises a predefinable number of echo signals or sample values.

Vorteile dieser Ausführungsform ergeben sich einerseits aus einem verminderten Rechenaufwand zur zweifelsfreien Identifikation eines Fehlers. Andererseits können ausschließlich jene Echosignale verwendet werden, die einem Peakmaximum einer Formanzeige, bzw. dem Maximum des oder der Peaks einer Anzeige der bekannten Struktur entsprechen. On the one hand, advantages of this embodiment result from a reduced computation effort for the unambiguous identification of an error. On the other hand, only those echo signals can be used which correspond to a peak maximum of a shape display, or the maximum of the peak or peaks of a display of the known structure.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das vorgeschlagene Ultraschallprüfverfahren weiterhin den Schritt:

– Festlegen eines Vor-Triggerbereichs, der einen Laufzeitbereich umfasst, in welchem das zweite Messfenster liegt, wobei das Festlegen des Vor-Triggerbereichs an Hand der Anzahl von Echosignalen bzw. Abtastwerten im Zwischenspeicher geschieht.

According to a further embodiment, the proposed ultrasonic testing method further comprises the step:

- Specifying a pre-trigger area, which includes a running time range in which the second measurement window is, wherein the setting of the pre-trigger area is done on the basis of the number of echo signals or samples in the buffer.

Auf diese Art und Weise wird ein Raum innerhalb des Prüfkörpers definiert, dessen erste Grenze durch das Überschreiten der Schwelle eines Messfensters durch eine erste Anzeige (Fehlstelle bzw. Anzeige einer bekannten Struktur) markiert ist und dessen zweite Grenze durch eine Anzahl der zwischengespeicherten Abtastwerte definiert ist. Wobei die erste Grenze eine größere Laufzeit aufweist als die zweite Grenze. Die Verwendung eines Vortriggers kommt aus dem Bereich der elektronischen Messtechnik (Oszilloskop). Dort kann man auf Ereignisse (z.B. Überschreiten eines Spannungspegels) triggern, also Messungen auslösen. Mit dem Vortrigger werden Messsignale im Gegensatz zum Normalfall schon vor dem Trigger aufgezeichnet bzw. dargestellt und nicht erst ab oder nach dem Trigger. So kann sich der Nutzer ansehen, was zeitlich vor Auslösen des Triggers passiert ist. Der Nutzer sucht eine Antwort auf die Frage: Was war die Ursache für das Auslösen des Triggers? In this way, a space within the specimen is defined whose first boundary is marked by the crossing of the threshold of a measurement window by a first display (defect or display of a known structure) and whose second boundary is defined by a number of the temporarily stored samples , The first limit has a longer duration than the second limit. The use of a pre-trigger comes from the field of electronic measuring technology (oscilloscope). There one can trigger on events (for example exceeding a voltage level), thus triggering measurements. In contrast to the normal case, the pre-trigger measures or displays measurement signals before the trigger, not just after or after the trigger. This allows the user to see what happened before the trigger was triggered. The user is looking for an answer to the question: What was the cause of triggering the trigger?

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Prüfpfad ausgewählt unter: einer Linie, einem Kreisabschnitt oder einem Kreis. According to a further embodiment, the test path is selected from: a line, a circle section or a circle.

Vorteile dieser Ausführungsform ergeben sich aus der Möglichkeit, den Messpfad der jeweiligen Prüfaufgabe, bzw. dem Prüfkörper anzupassen. Advantages of this embodiment result from the possibility to adapt the measuring path of the respective test task, or the test specimen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die vorstehend genannte Linie ausgewählt unter: einer geraden Linie, einer abgewinkelten Linie (z.B. einem Mäander), einer gekrümmten Linie, oder einer Spirale. According to another embodiment, the above-mentioned line is selected from: a straight line, an angled line (e.g., a meander), a curved line, or a spiral.

Vorteile dieser Ausführungsform ergeben sich daraus, dass mit einer geraden Linie ein sich linear erstreckendes Prüfobjekt vollständig auf Fehler untersucht werden kann, während beispielsweise eine mäandernde Form des Prüfpfades genutzt werden kann, um eine Fläche zeitsparend abzurastern. Analoge Vorteile bietet ein spiralförmiger Prüfpfad beispielsweise bei der Prüfung eines rotierenden Prüfkörpers bei einem Einstrahlen der Prüfimpulse parallel zur Rotationsachse. Advantages of this embodiment result from the fact that with a straight line, a linearly extending test object can be completely examined for errors, while, for example, a meandering form of the test path can be used to rasterize a surface in a time-saving manner. Analogous advantages are offered by a spiral test path, for example when testing a rotating test specimen when the test pulses are irradiated parallel to the axis of rotation.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Einstrahlen das Verwenden eines Koppelmittels. According to a further embodiment, the irradiation comprises the use of a coupling agent.

Vorteile der Verwendung eines Koppelmittels liegen auf der Hand. Jedoch kann die Schichtdicke eines Koppelmittels unter bestimmten Messbedingungen während der zerstörungsfreien Prüfung räumlich oder zeitlich variieren. Die Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens sichert stets die eindeutige Erkennung einer Bezugsstruktur und damit die zuverlässige Fehlererkennung. Advantages of using a coupling agent are obvious. However, the layer thickness of a coupling agent under certain measuring conditions during the non-destructive testing spatially or temporally vary. The use of the proposed method always ensures the unique recognition of a reference structure and thus reliable error detection.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Prüfkörper in einem mit dem Koppelmittel gefüllten Tank angeordnet. According to a further embodiment, the test specimen is arranged in a tank filled with the coupling agent.

Vorteile dieser Ausführungsform betreffen die Anwendbarkeit des vorgeschlagenen Verfahrens für große Prüfkörper, die häufig einfach in einem mit Wasser oder einer wässrigen Lösung gefülltem Tank geprüft werden. Ebenso wird die Prüfung in einer Schmelze oder einem strömenden Fluid ermöglicht. Advantages of this embodiment relate to the applicability of the proposed method for large specimens, which are often easily tested in a tank filled with water or an aqueous solution. Likewise, the test is made possible in a melt or a flowing fluid.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt während der Erfassung von Messwerten eine Bewegung (z.B. eine Rotation) des Prüfkörpers. According to a further embodiment, during the acquisition of measured values, a movement (for example a rotation) of the test body takes place.

Vorteile dieser Ausführungsform ergeben sich für die Prüfung rotierender Prüfkörper. Advantages of this embodiment arise for the testing of rotating specimens.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Ultraschallprüfverfahren die Lokalisierung eines Fehlers an Hand einer Rekonstruktion einer Formanzeige. According to another embodiment, the ultrasonic testing method includes locating an error based on a reconstruction of a shape display.

Vorteile dieser Ausführungsform ergeben sich aus der verbesserten Filterung vorliegender Echosignale, insbesondere für komplexe Bauteilgeometrien oder Zusammensetzungen. Advantages of this embodiment result from the improved filtering of existing echo signals, in particular for complex component geometries or compositions.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Bild ausgewählt unter einem A-Bild, einem B-Bild, oder einem C-Bild. Dabei wird unter einem A-Bild eine Amplituden-Zeitdarstellung, unter einem B-Bild eine Laufzeit-Weg Darstellung und unter einem C-Bild eine daraus abgeleiteten zweidimensionale Abbildung verstanden, der eine Signalintensität (Echo) und zumindest eine die räumliche Ausdehnung des Prüfkörpers direkt oder indirekt bezeichnende Größe entnehmbar ist. According to another embodiment, the image is selected from an A-picture, a B-picture, or a C-picture. Here, an A-image is an amplitude-time representation, a B-image is a transit time representation and a C-image is a derived two-dimensional image, the signal intensity (echo) and at least one the spatial extent of the specimen directly or indirectly designating size is removable.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine umfasst Vorrichtung vorgeschlagen, die angepasst ist zur Durchführung eines Verfahrens gemäß den vorstehend bezeichneten Ausführungsformen. Diese Vorrichtung umfasst eine Steuer- und Verarbeitungseinheit, wobei die Steuer- und Verarbeitungseinheit einen Signalzwischenspeicher und einen Prüfdatenspeicher aufweist. Der Signalzwischenspeicher ist angepasst, eine vorgebbare Anzahl von Messdaten vorübergehend aufzunehmen und für die Weitergabe an den Prüfdatenspeicher vorzuhalten. Insbesondere ist die Steuer- und Verarbeitungseinheit programmtechnisch so hergerichtet, dass erst mit dem Feststellen eines Peaks innerhalb des zweiten Messfensters, d.h. des oben beschriebenen zweiten Peaks / vgl. 1 / eine Übernahme von Messdaten in den Prüfdatenspeicher erfolgt. According to a further embodiment, an encompassed device is proposed, which is adapted to carry out a method according to the embodiments described above. This device comprises a control and processing unit, wherein the control and processing unit comprises a signal buffer and a check data memory. The signal buffer is adapted to temporarily record a predeterminable number of measurement data and to keep it available for transfer to the test data memory. In particular, the control and processing unit is programmed in such a way that only with the determination of a peak within the second measurement window, ie the second peak described above / cf. 1 / a transfer of measurement data in the test data memory is done.

Vorteile einer solchen Vorrichtung ergeben sich aus der zuverlässigen Durchführung des beschriebenen Verfahrens in unterschiedlichsten Messsituationen. Advantages of such a device result from the reliable implementation of the method described in a wide variety of measurement situations.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Signalzwischenspeicher ausgewählt aus einem FIFO-Puffer oder Ringpuffer, oder einem Zählregister oder einem Teilbereich eines gemeinsamen Speichers für Prüfdaten und Zwischenspeicher. Vorteile ergeben sich mit einer jeweils der aktuellen Messsituation anpassbaren Dimensionierung des reservierten Speicherbereichs. According to a further embodiment, the signal buffer is selected from a FIFO buffer or ring buffer, or a count register or a portion of a shared memory for test data and latches. Advantages arise with a dimensioning of the reserved memory area which can be adapted in each case to the current measuring situation.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Steuer- und Verarbeitungseinheit einen FPGA oder einen ASIC oder einen Mikrocontroller oder einen Mikroprozessor. According to a further embodiment, the control and processing unit comprises an FPGA or an ASIC or a microcontroller or a microprocessor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung derart hergerichtet, dass von einem Signalzwischenspeicher Messwerte an einen Messdatenspeicher übergebbar sind, wenn ein Messsignal einen Schwellwert einer Sekundärblende übersteigt. According to a further embodiment, the device is set up in such a way that measured values can be transmitted from a signal buffer to a measured data memory if a measuring signal exceeds a threshold value of a secondary shutter.

Vorteile dieser Ausführungsform ergeben sich aus der erweiterten Speicherkapazität für Prüfdaten und einer reduzierten Übertragungsbandbreite. Unter Bandbreite wird dabei das pro Zeiteinheit an nachfolgende Verarbeitungseinheiten (z.B. eine Anzeige oder einen Auswerterechner) zu übertragende Datenvolumen verstanden. Advantages of this embodiment result from the extended storage capacity for test data and a reduced transmission bandwidth. Bandwidth is understood to mean the data volume to be transmitted per unit of time to subsequent processing units (for example, a display or an evaluation computer).

Gemäß einer weiten Ausführungsform wird die Verwendung des beschriebenen Verfahrens zur zerstörungsfreien Materialprüfung von Prüfkörpern, insbesondere von Verbundmaterialien umfassenden Bauteilen und deren Verbindungen vorgeschlagen. According to a broad embodiment, the use of the described method for the non-destructive testing of test specimens, in particular components comprising composite materials, and their connections is proposed.

Derartige Bauteile können beispielsweise sein: Rohre, Achsen, Radsätze, Folien, Filme, Stränge, Schienen, Blöcke, Getriebeblöcke, Rotorblätter, Ummantelungen, Verkleidungen, Ingenieurbauten, Tragwerke, Stützstrukturen, Bleche. Zu den Verbindungen zählen beispielsweise Schweißnähte, Klebungen oder Niete. Vorteilhaft fallen bei der zerstörungsfreien Prüfung derartiger Prüfkörper sehr große Datenmengen an, deren Bearbeitung einen großen Speicheraufwand erfordert. Andererseits erfordert eine zuverlässige Fehlerdetektion bevorzugt eine große Frequenzbandbreite. Unter Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens kann der Bedarf an Prüfdatenspeicher erheblich reduziert werden, da nur Fehler betreffende Signale aufgenommen werden. Weiterhin kann der erfasste und gespeicherte Signalverlauf eine größere Frequenzbandbreite aufweisen. Such components may be, for example: pipes, axles, wheelsets, foils, films, strands, rails, blocks, transmission blocks, rotor blades, sheathing, cladding, civil engineering structures, structures, support structures, sheets. The connections include, for example, welds, bonds or rivets. Advantageous fall in the non-destructive testing of such specimens to very large amounts of data, the processing requires a large storage cost. On the other hand, reliable error detection preferably requires a large frequency bandwidth. Using the proposed method, the need for test data storage can be significantly reduced as only error related signals are recorded. Furthermore, the detected and stored waveform can have a larger frequency bandwidth.

Die beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden. The described embodiments can be combined with each other as desired.

Während die oben bezeichnete Verfolgung einer Bezugsstruktur, z.B. eine Rückwandverfolgung gemäß Variante a) mindestens eine vorhergehende Messung erfordert, erfordert Variante b) einen hohen Bedarf an Speicher und Bandbreite zur Übertragung und resultiert in der Konsequenz für jeweils gegebene gerätetechnische Bedingungen in einer reduzierten Abtastrate (Impulsfolgefrequenz). Weiterhin stellt Variante b) hohe Anforderungen an die Aufbereitung und Darstellung der Prüfdaten für den Prüfer (Nutzer). While the above-identified tracking of a reference structure, e.g. a backplane tracking according to variant a) requires at least one previous measurement, variant b) requires a large amount of memory and bandwidth for transmission and results in the consequence for each given device conditions in a reduced sampling rate (pulse repetition frequency). Furthermore, variant b) places high demands on the preparation and presentation of test data for the tester (user).

Vor diesem Hintergrund wird die Detektion und Lokalisierung (d.h. eine Blende) für eine oder mehrere Fehlstellen in einem Raum bereitgestellt, dessen erste Grenze durch eine andere Anzeige (Fehlstelle bzw. Anzeige (z.B. ein Rückwandecho) markiert ist und dessen zweite Grenze durch die Anzahl an Abtastwerten, die in einem Zwischenspeicher gespeichert vorliegen, festgelegt wird. Against this background, the detection and localization (ie, a diaphragm) for one or more several flaws are provided in a room whose first boundary is marked by another display (flaw or display (eg a backwall echo) and whose second boundary is determined by the number of samples stored in a cache.

Dabei wird unter einer Anzeige ein von der Basislinie abweichendes Signal verstanden, das – naturgemäß einem Echo entsprechend – eine schallreflektierende Grenzfläche anzeigt. Derartige Grenzflächen sind entweder geometriebedingt, sodass die Anzeige einer Form des Prüflings entspricht (sogenannte Formanzeige) oder durch unerwünschte Fehler verursacht (z.B. Delaminationen, Risse, Fehlstellen, Einschlüsse etc.), sodass die Anzeige auf einen Defekt hinweist (sogenannte Fehleranzeige). In this case, a display is understood to mean a signal deviating from the baseline, which-naturally corresponding to an echo-indicates a sound-reflecting interface. Such interfaces are either geometry-related, such that the indication corresponds to a shape of the specimen (so-called shape indication) or caused by undesired defects (e.g., delaminations, cracks, voids, inclusions, etc.), so that the indication indicates a defect (so-called defect indication).

Der Zwischenspeicher hält somit das digitalisierte Messsignal (Ultraschall-Echo) vor. Somit kann das digitalisierte Messsignal beim Triggern (Auslosen) einer Blende (Blendenereignis) abgerufen und zur Interpretation des Triggerereignisses (auslösenden Ereignisses) herangezogen, d.h. weiterverarbeitet werden. The buffer thus holds the digitized measurement signal (ultrasonic echo). Thus, the digitized measurement signal can be retrieved upon triggering an aperture (aperture event) and used to interpret the trigger event (triggering event), i. be further processed.

Das Wesen der Erfindung besteht knapp zusammengefasst somit in der Bereitstellung eines Verfahrens des Rückbezugs der Aufzeichnung eines aktuellen Signalverlaufs auf ein sekundäres Ereignis, welches zeitlich vor einem Primärereignis des aktuellen Signalverlaufs stattfand. Mit anderen Worten ausgedrückt, besteht das Wesen der Erfindung in der automatischen Erkennung eines Fehlers in der Nähe einer sich vorübergehend kontinuierlich, mit jedem Sendeimpuls, verändernden Anzeige, z.B. einer sich bewegenden Anzeige. Briefly summarized, the essence of the invention thus consists in the provision of a method of referring back the recording of a current signal profile to a secondary event which took place before a primary event of the current signal sequence. In other words, the essence of the invention is the automatic detection of an error in the vicinity of a temporarily continuous, with each transmit pulse, changing display, e.g. a moving display.

Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechend ähnliche Teile. The accompanying drawings illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain the principles of the invention. The elements of the drawings are relative to one another and not necessarily to scale. Like reference numerals designate corresponding parts accordingly.

1 zeigt einen zeitlichen Verlauf eines gleichgerichteten Empfangssignals bei der Ultraschallprüfung eines Prüfkörpers, der den geprüften Raum einnimmt; 1 shows a time course of a rectified received signal in the ultrasonic testing of a specimen occupying the tested space;

2 zeigt das Blockschaltbild einer möglichen Realisierung der Signalaufzeichnung unter Zuhilfenahme einer Sekundärblende; 2 shows the block diagram of a possible realization of the signal recording with the aid of a secondary shutter;

3 zeigt links beispielhaft ein pixeliertes Ultraschall A-Bild mit einer schwachen Anzeige (kleine Amplitude) zum Zeitpunkt t1 kurz vor einer starken Anzeige (große Amplitude) zum Zeitpunkt t2 und rechts ein weniger stark pixeliertes A-Bild mit detaillierter Darstellung der schwachen Anzeige. 3 On the left, for example, shows a pixelated ultrasound A-image with a weak display (small amplitude) at time t1 just before a strong display (large amplitude) at time t2 and on the right a less pixelated A-picture with a detailed display of the weak display.

Insbesondere zeigt 1 den zeitlichen Verlauf eines gleichgerichteten Ultraschall-Empfangssignals das mit dem kontinuierlichen Beschallen eines Prüfkörpers (Raumes) aufgezeichnet wurde. Dabei wird auf die Darstellung des Eintrittsechos verzichtet. Etwa zum Zeitpunkt t2 wurde ein Rückwandecho 1 erfasst. Ein Teil des Rückwandechos überschreitet die Schwelle der Primärblende 3. Innerhalb des Vor-Trigger-Bereichs 4 überschreitet zum Zeitpunkt t1 das Echo 2 eines Fehlers im Prüfkörper die Sekundärblende 5. Aufgezeichnet und im Messdatenspeicher gespeichert wird der Messdaten-Bereich ab Überschreiten 6 des Schwellwertes der Sekundärblende 5. Hierbei wird beispielsweise eine vorbestimmte Anzahl von Abtastwerten (z.B. in Form von Bildpixeln) gespeichert. Das Auslösen 6 der Sekundärblende 5 gilt als Fehlerdetektion. Dabei können übliche Parameter erfasst werden, z.B. der Zeitpunkt der Überschreitung und die maximale Amplitude. Die in 1 mit Pfeilen als jeweils variabel einstellbar gekennzeichneten Bereiche können vom Nutzer nach Bedarf und in Abhängigkeit von der jeweiligen Messsituation fixiert werden. In particular shows 1 the time course of a rectified ultrasonic received signal recorded with the continuous sonication of a specimen (room). In this case, the representation of the entrance echo is dispensed with. At about time t2, there was a back wall echo 1 detected. Part of the backwall echo exceeds the threshold of the primary panel 3 , Within the pre-trigger area 4 exceeds the echo at time t1 2 of a fault in the specimen the secondary shutter 5 , Recorded and stored in the measurement data memory, the measurement data range is exceeded 6 the threshold of the secondary shutter 5 , In this case, for example, a predetermined number of sample values (eg in the form of image pixels) are stored. The triggering 6 the secondary shutter 5 is considered error detection. In this case, usual parameters can be detected, eg the time of exceeding and the maximum amplitude. In the 1 Arranged with arrows as each variably adjustable areas can be fixed by the user as needed and in dependence on the particular measurement situation.

Das Blockschaltbild der 2 veranschaulicht eine mögliche Form zur Realisierung des hiermit vorgeschlagenen Verfahrens. Darin stellen Rechtecke unterschiedliche Blöcke (Module) dar und durchzogene Linien den Datenfluss zwischen den Blöcken bzw. Modulen. Das Empfangssignal wird mit einem Analog/Digital-Umsetzer 10 bzw. A/D Wandler 10 digitalisiert. Anschließend durchläuft das Signal die Gleichrichtung 11 und gelangt danach einerseits in einen Zwischenspeicher 12 und andererseits in das Modul Primärblende 13. Im Zwischenspeicher 12 wird eine zuvor festgelegte Anzahl an Abtastwerten aufbewahrt. Wird die Primärblende überschritten oder unterschritten, so wird die Sekundärblende 15 gestartet. Der Startvorgang (Triggerung) ist durch eine gestrichelte Linie mit Pfeil gekennzeichnet. Das zu startende Modul besitzt dafür einen Triggereingang T. Die Sekundärblende arbeitet mit den Daten aus dem Zwischenspeicher 12, also im Arbeitsbereich des Vor-Triggers 4. Vorteilhaft kann auch das Unterschreiten eines Schwellenwertes für die Detektion von Fehlern genutzt werden, da ein Peak gedämpft wird, wenn ein anderer Fehler die mit dem Ultraschallimpuls in den Prüfkörper eingekoppelte Energie bereits reflektiert hat. The block diagram of 2 illustrates a possible form for implementing the method proposed hereby. In it, rectangles represent different blocks (modules) and solid lines represent the data flow between the blocks or modules. The received signal is sent with an analogue / digital converter 10 or A / D converter 10 digitized. The signal then passes through the rectification 11 and then passes on the one hand in a cache 12 and on the other hand into the module primary panel 13 , In the cache 12 a predetermined number of samples are kept. If the primary aperture is exceeded or undershot, the secondary aperture becomes 15 started. The start process (triggering) is indicated by a dashed line with an arrow. The module to be started has a trigger input T. The secondary shutter works with the data from the buffer 12 , ie in the working area of the pre-trigger 4 , Advantageously, the falling below a threshold value can be used for the detection of errors, since a peak is attenuated when another error has already reflected the coupled with the ultrasonic pulse in the test body energy.

Wird nun auch die Bedingung der Sekundärblende 15 erfüllt, so starten die Pixelierung 14 und die Speicherung der Bilddaten im Messdatenspeicher 16. Die einzelnen Module können Funktionsblöcke in einem oder mehreren Mikrochips (z.B. FPGA) sein. Will now also the condition of the secondary shutter 15 fulfilled, so start the pixelation 14 and storing the image data in the measurement data memory 16 , The individual modules can be functional blocks in one or more microchips (eg FPGA).

Weil nur der tatsächlich zur Schadensdetektion interessierende Zeitabschnitt aufgezeichnet wird, ist der Bedarf an Messdatenspeicher reduziert. Gleichzeitig wird die innerhalb des Prüfsystems zu übertragende Bandbreite reduziert. Beides kann vorteilhaft für eine Erhöhung der Impulsrate oder für reduzierte Pixelierungseinstellungen genutzt werden. Durch die damit mögliche erhöhte Auflösung der Darstellung wird die Fehlergrößenabschätzung verbessert. Because only the period of interest actually for damage detection is recorded, the need for measurement data storage is reduced. At the same time, the bandwidth to be transmitted within the test system is reduced. Both can be used to advantage for increasing the pulse rate or for reduced pixelization settings. The resulting increased resolution of the representation improves the error size estimation.

3 zeigt links beispielhaft ein pixeliertes A-Bild mit einer zum Zeitpunkt t1 schwachen Anzeige (kleine Amplitude) kurz vor einer starken Anzeige (große Amplitude) zum Zeitpunkt t2. Die Pixelierung sorgt für eine komprimierte Darstellung der Messdaten (z.B. A-Bild). Es werden mit ihr bei beschränkter Bildschirmbreite größere Zeitbereiche dargestellt. Ein Pixel repräsentiert mehrere Abtastwerte. Durch die Komprimierung gehen allerdings wertvolle Informationen (z.B. ein zeitlicher Verlauf des Echos) verloren. Die Signalbandbreite wird reduziert, langwellige und kurzwellige Signalkomponenten können nicht mehr differenziert werden. Das rechte Teilbild zeigt ein weniger stark pixeliertes A-Bild mit detaillierter Darstellung der schwachen Anzeige. Der Speicherbedarf beider Bilder ist gleich. Jedoch wird der Speicher erfindungsgemäß im rechten Teilbild der 3 für die Darstellung des Fehlers verwendet, nicht für die Darstellung des Rückwandechos. Der Vorteil der deutlich verbesserten Fehlerdarstellung ist offensichtlich. 3 On the left, for example, shows a pixelated A-picture with a weak display at the time t1 (small amplitude) shortly before a strong display (large amplitude) at the time t2. The pixelation ensures a compressed representation of the measured data (eg A-picture). It is displayed with it with limited screen width larger time ranges. A pixel represents multiple samples. Compressing, however, destroys valuable information (eg a time course of the echo). The signal bandwidth is reduced, long-wave and short-wave signal components can no longer be differentiated. The right part of the picture shows a less strongly pixelated A-picture with a detailed representation of the weak display. The memory requirements of both images is the same. However, the memory according to the invention in the right part of the 3 used for displaying the error, not for displaying the backwall echo. The advantage of the significantly improved error representation is obvious.

Eine weitere Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens liegt in der Suche nach Fehlern in einem Bereich, welcher nicht parallel, also nicht mit konstantem Abstand zwischen Prüfkopf und Bauteilwand abgefahren wird. Dies ist der Fall, wenn ein Prüfkörper beispielsweise auf einem Drehteller am Prüfkopf vorbei rotiert. Steht der Prüfkörper nicht exakt im Mittelpunkt der Rotation oder ist der Prüfkörper nicht rotationssymmetrisch, so wird das Rückwandecho im A-Bild seine Position ändern. Unter derartigen Messbedingungen ist es schwierig, mittels einer Blende Fehler mit kleiner Anzeige zu detektieren, die vor der Rückwand liegen, weil das starke Rückwandecho bereits die Blende auslöst. Konfiguriert man die Primärblende jedoch in der Art, dass das Rückwandecho sicher detektiert wird, so kann die Sekundärblende Fehleranzeigen im Bereich davor abdecken und deren detaillierte Darstellung gewährleisten. A further application of the proposed method lies in the search for defects in a region which is not traversed in parallel, that is not with a constant distance between the test head and the component wall. This is the case when a test specimen, for example, rotates past the test head on a turntable. If the specimen is not exactly at the center of rotation or if the specimen is not rotationally symmetric, the back wall echo in the A-spec will change its position. Under such measurement conditions, it is difficult to detect by means of a shutter errors with small display, which lie in front of the rear wall, because the strong back wall echo already triggers the aperture. However, if the primary panel is configured in such a way that the backwall echo is reliably detected, the secondary panel can cover error indications in the area in front and ensure their detailed representation.

Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens bestehen:

– im Fall einer ersten Anwendung in verkürzten Bildern, die zur Reduzierung des Speicherbedarfs und der zu übertragenden Bandbreite führen. Im Ergebnis kann eine gegebene Messanordnung bzw. ein gegebenes Prüfgerät mehr Prüfköpfe bedienen. Das führt bei einem feststehenden Prüfpensum zu einer Einsparung an Geräten. Wie erläutert, können Fehler im verkürzten Bild detaillierter dargestellt werden, als das bisher möglich war.
– im Fall einer zweiten Anwendung mit einem rotierenden Prüfling darin, dass der Prüfkopf nicht mehr exakt auf der Rotationsachse positioniert werden muss. Das ermöglicht eine Einsparung an Richtzeit.
– im Fall einer dritten Anwendung in der Automatisierbarkeit von Prüfaufgaben, wodurch der einzusetzende Personalbedarf reduziert werden kann.

Advantages of the proposed method are:

- In the case of a first application in shortened images, which lead to a reduction in memory requirements and the bandwidth to be transmitted. As a result, a given metering assembly or tester can serve more probes. This results in a fixed Prüfpensum to a saving of equipment. As explained, errors in the truncated image can be displayed in more detail than previously possible.
- In the case of a second application with a rotating specimen in the fact that the probe no longer needs to be positioned exactly on the axis of rotation. This allows a saving of time.
- In the case of a third application in the automation of inspection tasks, which can be reduced to be used staffing requirements.

Zusammenfassend kann das vorgeschlagene Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung eines Prüfkörpers als Kombination der folgenden Schritte beschrieben werden:
Bereitstellen einer Ultraschall-Prüfvorrichtung mit Prüfkopf und Steuer- und Verarbeitungseinheit, wobei die Steuer- und Verarbeitungseinheit einen Signalzwischenspeicher (12) und einen Prüfdatenspeicher (16) umfasst;
Einkoppeln in den Prüfkörper bei einer ersten Position des Prüfkopfes zumindest eines ersten Ultraschallimpulses;
Erfassen eines ersten Messsignals, umfassend ein Echosignal des ersten Ultraschallimpulses;
Erkennen im ersten Messsignal eines ersten Peaks (1), der einem Echosignal des ersten Ultraschallimpulses an einer bekannten Struktur des Prüfkörpers entspricht;
Definieren eines ersten Messfensters (3), das eine erste Laufzeitspanne des Echosignals und einen ersten Schwellwert umfasst, wobei der erste Schwellwert so eingestellt ist, dass dessen Überschreiten durch das Echosignal die bekannte Struktur des Prüfkörpers zuverlässig kennzeichnet;
Erfassen eines zweiten Messsignals, umfassend ein Echosignal eines zweiten Ultraschallimpulses, wobei das zweite Messsignal den ersten Peak (1) aufweist;
Zwischenspeichern nachfolgender Messsignale, umfassend zugehörige Echosignale, in einem Zwischenspeicher (12), wobei der Zwischenspeicher (12) eine vorgebbare Anzahl von durchlaufenden Messsignalen zwischenspeichert;
Definieren eines zweiten Messfensters (5), umfassend eine zweite Laufzeitspanne des Echosignals und einen zweiten Schwellwert, der so eingestellt ist, dass dessen Überschreiten durch das Echosignal das Vorhandensein eines Fehlers im Prüfkörper zuverlässig kennzeichnet, und die zweite Laufzeitspanne Laufzeiten umfasst, die kleiner sind, als von der ersten Laufzeitspanne umfasste Laufzeiten;
Erfassen eines dritten Messsignals, umfassend ein Echosignal eines dritten Ultraschallimpulses, wobei das Echosignal des dritten Ultraschallimpulses den zweiten Schwellwert überschreitet und einen zweiten Peak (2) aufweist;
Detektieren eines Fehlers im Prüfkörper an Hand des zweiten Peaks (2) und Überführen eines im Signalzwischenspeicher (12) zwischengespeicherten Messsignalverlaufs (6) in den Prüfdatenspeicher (16) und Zählen des identifizierten Fehlers und/oder Verrechnen des überführten Messsignalverlaufs (6) zu einem Bild;
Beenden des Detektierens des Fehlers im Prüfkörper nachdem der in den Messdatenspeicher überführte Messsignalverlauf (6) verrechnet wurde und/oder Auslösen einer Reaktion auf ein festgestelltes Vorhandensein des Fehlers. In summary, the proposed method of non-destructive testing of a specimen can be described as a combination of the following steps:
Providing an ultrasound test apparatus with test head and control and processing unit, wherein the control and processing unit has a signal buffer ( 12 ) and a check data memory ( 16 );
Coupling into the test body at a first position of the test head of at least one first ultrasonic pulse;
Detecting a first measurement signal comprising an echo signal of the first ultrasonic pulse;
Detecting in the first measuring signal of a first peak ( 1 ) corresponding to an echo signal of the first ultrasonic pulse on a known structure of the specimen;
Defining a first measurement window ( 3 ), which comprises a first transit time span of the echo signal and a first threshold value, wherein the first threshold value is adjusted such that its exceeding by the echo signal reliably characterizes the known structure of the test object;
Detecting a second measurement signal comprising an echo signal of a second ultrasonic pulse, wherein the second measurement signal is the first peak ( 1 ) having;
Buffering subsequent measurement signals, including associated echo signals, in a buffer memory ( 12 ), the cache ( 12 ) temporarily stores a predeterminable number of continuous measuring signals;
Defining a second measurement window ( 5 ), comprising a second propagation time span of the echo signal and a second threshold set such that exceeding it by the echo signal reliably identifies the presence of a fault in the test specimen and the second transit time span comprises run times smaller than that encompassed by the first runtime span maturities;
Detecting a third measurement signal comprising an echo signal of a third ultrasonic pulse, wherein the echo signal of the third ultrasonic pulse exceeds the second threshold and a second peak ( 2 ) having;
Detecting a fault in the test specimen based on the second peak ( 2 ) and transferring one in the signal buffer ( 12 ) buffered measurement waveform ( 6 ) into the check data memory ( 16 ) and counting the identified error and / or accounting of the transferred measurement waveform ( 6 ) to a picture;
Termination of the detection of the fault in the test specimen after the measurement signal trace transferred to the test data memory ( 6 ) and / or triggering a response to a detected presence of the fault.

Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Diese Ausführungsbeispiele sollten keinesfalls als einschränkend für die vorliegende Erfindung verstanden werden. Die nachfolgenden Ansprüche stellen einen ersten, nicht bindenden Versuch dar, die Erfindung allgemein zu definieren. The present invention has been explained with reference to exemplary embodiments. These embodiments should by no means be construed as limiting the present invention. The following claims are a first, non-binding attempt to broadly define the invention.

Claims

An ultrasonic test method for the nondestructive testing of a test specimen, comprising: - providing a test apparatus, comprising: - an ultrasonic test head; and - a control and processing unit, the control and processing unit having a signal buffer ( 12 ) and a check data memory ( 16 ); - Injection at a first position of the ultrasonic probe at least a first ultrasonic pulse in the test specimen; Detecting a first measurement signal comprising an echo signal of the first ultrasonic pulse; - detecting in the first measuring signal of a first peak ( 1 ) corresponding to an echo signal of the first ultrasonic pulse on a known structure of the specimen; - Defining a first measurement window ( 3 ), where the first measurement window ( 3 ) comprises a first transit time span of the echo signal and a first threshold value, and wherein the first threshold value is set such that exceeding it by the echo signal reliably characterizes the known structure of the test object; Detecting a second measuring signal, comprising an echo signal of a second ultrasonic pulse, wherein the second measuring signal is the first peak ( 1 ) having; - Caching subsequent measurement signals, comprising associated echo signals, in a buffer memory ( 12 ), the cache ( 12 ) temporarily stores a predeterminable number of continuous measuring signals; - Defining a second measurement window ( 5 ), comprising a second propagation time span of the echo signal and a second threshold value, wherein the second threshold value is set such that exceeding it by the echo signal reliably identifies the presence of an error in the test specimen, and the second transit time span comprises transit times which are smaller than that of the echo signal first maturity span included maturities; Detecting a third measuring signal, comprising an echo signal of a third ultrasonic pulse, wherein the echo signal exceeds the second threshold value and a second peak ( 2 ) having; Identifying an error in the test specimen based on the second peak ( 2 ) and transferring one in the signal buffer ( 12 ) buffered measurement waveform ( 6 ) into the check data memory ( 16 ) and counting the identified error and / or accounting of the transferred measurement waveform ( 6 ) to a picture; Termination of the identification of the fault in the test specimen after the measurement signal trace transferred to the test data memory ( 6 ) was charged.

Ultrasonic testing method according to claim 1, wherein the irradiation, detection of measurement signals and identification after the first position for a second and further positions of the ultrasonic probe in relation to the test piece along a test path.

Ultrasonic testing method according to claim 1 or 2, wherein the identification of an error takes place only when the measurement waveform has the first peak, so that the known structure of the test piece is reliably marked, and thus a coupling of the ultrasonic pulse was carried out in the test specimen.

Ultrasonic testing method according to one of the preceding claims, wherein a position of the known structure in the test specimen is known and the known structure is selected from: a defect, a back, an intermediate layer, a skeleton structure, a cavity and / or a core of the specimen and the known structure includes a phase interface.

Ultrasonic testing method according to one of the preceding claims, wherein identifying an error in the test body, the transfer of the in the buffer ( 12 ) cached waveform in the test data memory ( 16 ) and the calculation of these measurement data triggers to locate the identified error.

Ultrasonic testing method according to one of the preceding claims, wherein the cached and in the identification of the error in the test data memory ( 12 ) transferred measuring signal course ( 6 ) comprises a predeterminable number of echo signals or samples.

Ultrasonic testing method according to one of the preceding claims, further comprising: - defining a pre-trigger area ( 4 ), which includes a term range in which the second Measurement window ( 5 ), whereby the setting of the pre-trigger area ( 4 ) on the basis of a signal of the first peak ( 1 ) of the known structure and based on the number of echo signals or samples in the buffer.

Ultrasonic testing method according to one of the preceding claims, wherein the test path is selected from: a line, a circle section or a circle.

An ultrasonic inspection method according to claim 8, wherein the line is selected from: a straight line, an angled line, a curved line, or a spiral.

Ultrasonic testing method according to one of the preceding claims, wherein the irradiation comprises using a coupling agent.

Ultrasonic testing method according to one of the preceding claims, wherein the test body is arranged in a tank filled with the coupling agent.

Ultrasonic testing method according to one of the preceding claims, wherein a movement of the test body takes place during the detection of measured values.

Ultrasonic testing method according to one of the preceding claims, the method comprises the localization of an error on the basis of a reconstruction of a shape display.

An ultrasonic inspection method according to any one of the preceding claims, wherein the image is selected from an A-picture, a B-picture, or a C-picture.

Device adapted for carrying out a method according to one of Claims 1 to 14, comprising a control and processing unit, wherein the control and processing unit has a signal buffer ( 12 ) and a measurement data memory ( 16 ).

Apparatus according to claim 15, wherein the signal buffer ( 12 ) is selected from a FIFO buffer, a count register or a portion of a shared total memory.

Apparatus according to claim 15 or 16, wherein the control and processing unit comprises an FPGA, an ASIC, a microcontroller or a microprocessor.

Device according to one of claims 15 to 17, wherein measured values can be transferred from a signal buffer to a measured data memory when a measuring signal exceeds a threshold value of a secondary shutter.

Use of a method according to one of claims 1 to 14 for the non-destructive testing of materials.