DE102012220811A1 - Device and method for ultrasonic testing of a component with an inclusions or cavities intermediate layer - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Ultraschallprüfung eines Bauteils, bei dem zwischen zwei Decklagen (48, 50) eine Einschlüsse oder Hohlräume (42) aufweisende Zwischenlage (40) angeordnet ist, wird ein Ultraschallprüfkopf (2) verwendet, der einen Zentralschwinger (4) enthält, der von einer von ihm akustisch entkoppelten Schwingeranordnung (6) umgeben ist.In a device and a method for ultrasonic testing of a component, in which an intermediate layer (40) with inclusions or cavities (42) is arranged between two cover layers (48, 50), an ultrasonic probe (2) is used which has a central transducer (4) contains, which is surrounded by a transducer arrangement (6) acoustically decoupled from it.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ultraschallprüfung eines Bauteils mit einer Einschlüsse oder Hohlräume aufweisenden Zwischenlage.The invention relates to a device and a method for ultrasonic testing of a component with an inclusions or cavities having intermediate layer.

Bei der Ultraschallprüfung von Bauteilen kommen je nach Form, Größe und Aufbau der Bauteile oder Werkstücke verschiedene Prüfverfahren, beispielsweise Impuls-Echo- oder Durchschallungsverfahren, zum Einsatz. Bei Bauteilen, welche aus zwei Decklagen, beispielsweise Platten aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), und einer Hohlräume oder Einschlüsse, z. B. gasförmige Einschlüsse, aufweisenden Zwischenlage aufgebaut sind, wird bei der Ultraschallprüfung bisher das Durchschallungsverfahren angewandt. Dabei werden zwei Ultraschallprüfköpfe eingesetzt, von denen der eine als Sender und der andere als Empfänger fungiert und die einander gegenüberliegend an gegenüberliegenden Seiten des Bauteils angeordnet werden.Depending on the shape, size and structure of the components or workpieces, different test methods, such as pulse echo or transmission methods, are used in the ultrasonic testing of components. For components consisting of two cover layers, such as carbon fiber reinforced plastic (CFRP) plates, and a cavities or inclusions, eg. B. gaseous inclusions, having intermediate layer are constructed, the ultrasonic transmission method is used in the ultrasonic testing. In this case, two ultrasonic probes are used, one of which acts as a transmitter and the other as a receiver and which are arranged opposite one another on opposite sides of the component.

Ein spezielles Durchschallungsverfahren, welches zur Prüfung von Bauteilen aus CFK verwendet wird, ist die sogenannte Squirter-Technik. Dabei wird sowohl der Ultraschallprüfkopf, der den Sender enthält, als auch der Ultraschallprüfkopf mit dem Empfänger über einen Wasserstrahl an das zu prüfende Bauteil akustisch angekoppelt. Der zur Prüfung vom Sender erzeugte Ultraschall wird dabei über eine Vorlaufstrecke aus Wasser in das Bauteil eingekoppelt und ebenso aus diesem zum Empfänger ausgeleitet. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zur Prüfung von großen Bauteilen mit einer unregelmäßigen Oberflächengeometrie. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass zur Durchführung das Bauteil beidseitig zugänglich sein muss, was jedoch aufgrund der Komplexität einzelner Bauteile oftmals nicht möglich ist. Monolithische CFK-Bauteile, d. h. Bauteile die aus reinen Schichten von kohlefaserverstärktem Kunststoff mit z. B. unterschiedlichen Faserorientierungen aufgebaut sind, lassen sich sowohl in Durchschallung als auch in Impuls-Echo-Technik prüfen, wobei für das Letztere die Zugänglichkeit von nur einer Bauteiloberfläche ausreicht.A special transmission method, which is used to test components made of CFRP, is the so-called squirter technique. In this case, both the ultrasonic probe, which contains the transmitter, and the ultrasonic probe with the receiver via a water jet to the component to be tested acoustically coupled. The ultrasound generated for testing by the transmitter is coupled via a flow path of water into the component and also discharged from this to the receiver. This method is particularly suitable for testing large components with an irregular surface geometry. The disadvantage here, however, is that for performing the component must be accessible on both sides, which is often not possible due to the complexity of individual components. Monolithic CFRP components, d. H. Components made of pure layers of carbon fiber reinforced plastic with z. B. different fiber orientations are constructed, can be tested in both sound transmission and in pulse-echo technology, the accessibility of only one component surface is sufficient for the latter.

Im Gegensatz hierzu ist eine Ultraschallprüfung von Bauteilen, bei denen eine Zwischenlage mit einer wabenförmigen Struktur oder aus porösem Kunststoff, aus Metallschaum oder z. B. auch aus Balsaholz zwischen Decklagen aus einem Kunststofflaminat, beispielsweise CFK, oder einem metallischen Werkstoff angeordnet und mit diesen verklebt sind, problematisch. Die akustische Impedanz solcher Zwischenlagen unterscheidet sich nämlich in der Regel erheblich von der akustischen Impedanz der Decklagen, so dass der Ultraschall sehr stark geschwächt wird und ein reflektiertes Schallsignal eine sehr geringe Amplitude aufweist. Insbesondere bei Verwendung eines herkömmlichen Impuls-Echo-Prüfkopfes mit einem Ultraschallwandler, der sowohl Sender als auch Empfänger ist, kann ein solches reflektiertes Schallsignal aufgrund des abklingenden Sendesignals im Impuls-Echo-Prüfkopf nicht ausgewertet werden. Ein weiteres Problem, das auch die Prüfung mit einem im Sende-Empfangs-Betrieb arbeitenden Ultraschallprüfkopf, bei dem einem Sender ein von diesem akustisch entkoppelter Empfänger zugeordnet ist, erschwert, ist die in der Decklage, an die der Ultraschallprüfkopf angekoppelt wird, durch die großen Impedanzunterschiede zwischen Decklage und Zwischenlage auftretende Mehrfachreflexion.In contrast, an ultrasonic testing of components in which an intermediate layer with a honeycomb structure or porous plastic, metal foam or z. As well as balsa between cover layers of a plastic laminate, such as CFRP, or a metallic material and are glued to them, problematic. As a rule, the acoustic impedance of such intermediate layers differs significantly from the acoustic impedance of the cover layers, so that the ultrasound is weakened very strongly and a reflected sound signal has a very low amplitude. In particular, when using a conventional pulse echo probe with an ultrasonic transducer, which is both transmitter and receiver, such a reflected sound signal due to the decaying transmission signal in the pulse echo probe can not be evaluated. Another problem that also makes the test with a working in the transceiver ultrasonic probe in which a transmitter is associated with this acoustically decoupled receiver, difficult, is in the top layer to which the ultrasonic probe is coupled by the large Impedance differences between top layer and intermediate layer occurring multiple reflection.

Bei Verwendung eines im Sende-Empfangs-Betrieb arbeitenden Ultraschallprüfkopfes, tritt außerdem ein zusätzliches Problem auf, das durch die Faserstruktur solcher Bauteile bedingte Anisotropie verursacht ist. Sender und Empfänger eines solchen Ultraschallprüfkopfes sind nämlich so nebeneinander angeordnet, dass eine Änderung der Drehorientierung des Ultraschallprüfkopfes eine Änderung der Amplitude des empfangenen Ultraschallsignals um bis zu über 10 dB zur Folge haben kann. Ein solcher Effekt tritt beispielsweise bei der Prüfung von Bauteilen mit einer CFK-Decklage und einer Zwischenlage mit einer Wabenstruktur auf.In addition, when using an ultrasonic probe operating in the transceiver mode, an additional problem arises that causes anisotropy due to the fiber structure of such components. Transmitter and receiver of such an ultrasonic probe are in fact arranged side by side so that a change in the rotational orientation of the ultrasonic probe can result in a change in the amplitude of the received ultrasonic signal by up to more than 10 dB. Such an effect occurs, for example, in the testing of components with a CFRP cover layer and an intermediate layer with a honeycomb structure.

Die zu detektierenden Fehler können beispielsweise Delaminationen, also eine Ablösung der Zwischenschicht von einer der Decklagen, oder gasförmige Einschlüsse oder Hohlräume sein. Solche Fehler liegen üblicherweise in der Größenordnung von mehr als 100 mm² und sind damit z. B. größer als die Zelle einer Wabe.The defects to be detected may be, for example, delaminations, ie a detachment of the intermediate layer from one of the cover layers, or gaseous inclusions or cavities. Such errors are usually in the order of more than 100 mm ² and are thus z. B. larger than the cell of a honeycomb.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ultraschallprüfung anzugeben, mit der es möglich ist, ein Bauteil mit einer Einschlüsse oder Hohlräume aufweisenden Zwischenschicht zu prüfen.It is therefore an object of the invention to provide an apparatus and a method for ultrasonic testing, with which it is possible to test a component with an inclusions or cavities having intermediate layer.

Die erstgenannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine solche Vorrichtung zur Ultraschallprüfung eines Bauteils bei dem zwischen zwei Decklagen eine Einschlüsse oder Hohlräume aufweisende Zwischenlage angeordnet ist, umfasst einen Ultraschallprüfkopf, der einen Zentralschwinger enthält, der von einer von ihm akustisch entkoppelten Schwingeranordnung umgeben ist.The first object is achieved according to the invention with a device having the features of patent claim 1. Such an apparatus for ultrasonic testing of a component in which between two cover layers an inclusions or cavities having intermediate layer is arranged comprises an ultrasonic probe containing a central oscillator, which is surrounded by an acoustically decoupled from him oscillator assembly.

Das zu prüfende Bauteil weist eine Sandwichstruktur auf. Unter Zwischenlage ist dabei also eine Zwischenschicht zu verstehen, die zwischen zwei Decklagen bzw. Deckschichten angeordnet ist und von diesen beidseitig abgeschlossen wird.The component to be tested has a sandwich structure. In this case, an intermediate layer is to be understood as meaning an intermediate layer which is arranged between two cover layers or cover layers and is closed by the latter on both sides.

Die Schwingeranordnung kann aus einer Mehrzahl von Peripherieschwingern bestehen. Alternativ hierzu kann als Schwingeranordnung auch ein den Zentralschwinger zusammenhängend umgebender, beispielsweise ringförmiger Einzelschwinger vorgesehen sein.The oscillator assembly may consist of a plurality of peripheral oscillators. Alternatively, as the oscillator arrangement, a central oscillator surrounding, for example, ring-shaped individual oscillator may be provided.

„Akustisch entkoppelt” bedeutet, dass die Schwingeranordnung und der Zentralschwinger durch ein schallabsorbierendes Material voneinander getrennt sind und weder eine gemeinsame, zusammenhängende Anpassschicht noch ein zusammenhängendes rückseitiges Backing enthalten."Acoustically decoupled" means that the oscillator assembly and the central oscillator are separated by a sound-absorbing material and contain neither a common, coherent matching layer nor a coherent back backing.

Des Weiteren ist vorteilhaft, wenn die Vorrichtung derart ausgestaltet ist, dass die im Ultraschallprüfkopf vorhandenen Komponenten, also das Backing, der Zentralschwinger, die Schwingeranordnung und die Anpassschicht sowie die Decklage des zu prüfenden Bauteils ähnliche Impedanzen aufweisen. Mit anderen Worten: Die Impedanzunterschiede zwischen den einzelnen Komponenten im Ultraschallprüfkopf und der Decklage sollen möglichst klein gehalten werden. Die Länge der Anpassschicht sollte außerdem möglichst kurz, beispielsweise λ/2 oder λ, sein.Furthermore, it is advantageous if the device is designed in such a way that the components present in the ultrasonic test head, ie the backing, the central oscillator, the oscillator arrangement and the matching layer and the cover layer of the component to be tested, have similar impedances. In other words, the impedance differences between the individual components in the ultrasonic probe and the cover layer should be kept as small as possible. The length of the matching layer should also be as short as possible, for example λ / 2 or λ.

Durch die akustische Entkopplung und die Anpassung der einzelnen Impedanzen wird gewährleistet, dass beispielsweise durch Reflexionen in der prüfkopfnahen Decklage verursachte Ultraschallsignale, weitestgehend vermieden oder zumindest schnell absorbiert werden und Fehler in der Zwischenlage oder im Bereich der prüfkopffernen Decklage mit gutem Signal-/Rauschverhältnis erkannt werden.The acoustic decoupling and the adaptation of the individual impedances ensures that, for example, reflections in the test head-near cover layer caused ultrasonic signals are largely avoided or at least absorbed quickly and errors in the intermediate layer or in the area of the Prüfkopffernen cover layer with good signal / noise ratio can be detected ,

Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung kann der Zentralschwinger sowohl als Sender als auch als Empfänger verwendet werden. Ebenso kann auch die ihn umgebende Schwingeranordnung sowohl die Funktion eines Senders als auch die eines Empfängers ausüben.In a device according to the invention, the central oscillator can be used both as a transmitter and as a receiver. Likewise, the oscillator arrangement surrounding it can also perform both the function of a transmitter and that of a receiver.

Bei dem zu prüfenden Bauteil kann es sich um ein ebenes, plattenförmiges oder ein gewölbtes, plattenförmiges Bauteil handeln. Die Sende- und/oder Empfangsflächen des Zentralschwingers und die Sende- und/oder Empfangsflächen der Schwingeranordnung sind in einer an die Oberflächenform des Bauteils angepassten Fläche angeordnet. Zur Prüfung eines plattenförmigen Bauteils, dessen Oberfläche z. B. eine ebene Form aufweist, sind die Sende- und/oder Empfangsflächen des Zentralschwingers und die Sende- und/oder Empfangsflächen der Schwingeranordnung beispielsweise in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Unter Sende- und/oder Empfangsfläche des Zentralschwingers bzw. der Schwingeranordnung ist dabei diejenige Fläche zu verstehen, aus der der Ultraschall in die Anpassschicht aus- oder aus dieser eintritt.The component to be tested may be a flat, plate-shaped or a curved, plate-shaped component. The transmitting and / or receiving surfaces of the central oscillator and the transmitting and / or receiving surfaces of the oscillator arrangement are arranged in a surface adapted to the surface shape of the component. For testing a plate-shaped component whose surface z. B. has a planar shape, the transmitting and / or receiving surfaces of the central oscillator and the transmitting and / or receiving surfaces of the oscillator arrangement are arranged for example in a common plane. The transmitting and / or receiving surface of the central oscillator or the oscillator arrangement is to be understood as the surface from which the ultrasound exits into or out of the matching layer.

Mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung kann ein Bauteil von einer Seite aus geprüft werden und es können Fehler im Bereich der dem Ultraschallprüfkopf gegenüberliegenden Decklage detektiert werden. Hierfür wird der mindestens eine Ultraschallprüfkopf vorzugsweise im Sende-Empfangsbetrieb betrieben, wobei je nach Bauteilgeometrie entweder der Zentralschwinger oder die ihn umgebende Schwingeranordnung im Sendebetrieb betrieben werden kann. Im ersten Fall dient die Schwingeranordnung als Empfänger und im zweiten Fall der Zentralschwinger als Empfänger. Auch ein ergänzender Impuls-Echo-Betrieb, beispielsweise des Zentralschwingers ist möglich.With a device according to the invention, a component can be tested from one side and it is possible to detect defects in the region of the cover layer opposite the ultrasonic test head. For this purpose, the at least one ultrasonic test head is preferably operated in the transceiver mode, it being possible, depending on the geometry of the component, to operate either the central oscillator or the oscillator arrangement surrounding it in the transmission mode. In the first case, the oscillator arrangement serves as a receiver and in the second case the central oscillator as a receiver. A supplementary pulse-echo operation, for example, the central oscillator is possible.

Mit anderen Worten: Mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind mehrere Betriebsmodi möglich. Dabei können beispielsweise bei einer mehrere Peripherieschwinger umfassenden Schwingeranordnung auch alle als Empfänger verwendeten Peripherieschwinger zusammen oder der Reihe nach einzeln betrieben werden.In other words, with a device according to the invention several operating modes are possible. In this case, for example, in a multiple oscillator arrangement comprising several peripheral oscillators, all peripheral oscillators used as receivers can also be operated together or in sequence individually.

Bei einem Bauteil, welches aus zwei Decklagen, beispielsweise CFK-Platten, und einer Einschlüsse oder Hohlräume aufweisenden Zwischenschicht bzw. Zwischenlage aufgebaut ist, können mit Hilfe der Vorrichtung also auch Fehler, die sich an der dem Ultraschallprüfkopf gegenüberliegenden Seite des Bauteils befinden, detektiert werden. Besitzt die Zwischenlage beispielsweise eine wabenförmige Struktur, also zur Decklage hin offene sechseckige Hohlräume, können mit Hilfe der Vorrichtung insbesondere fehlende Anbindungen wie Delaminationen, also Stellen an denen die „Stege” bzw. Seitenflächen der Waben nicht mehr oder nur noch teilweise an der Decklage angebunden sind, nachgewiesen werden, obwohl aufgrund der Impedanzverhältnisse die reflektierte Amplitude nahezu unverändert bleibt.In the case of a component which is constructed from two cover layers, for example CFRP plates, and an inclusions or cavities having intermediate layer or intermediate layer, errors which are located on the side of the component opposite the ultrasonic test head can therefore also be detected with the aid of the device , If, for example, the intermediate layer has a honeycomb-shaped structure, ie hexagonal cavities open toward the cover layer, then the device can in particular cause missing connections such as delaminations, ie points at which the "webs" or side surfaces of the honeycomb no longer or only partially attached to the cover layer are detected, although due to the impedance ratios, the reflected amplitude remains almost unchanged.

Aufgrund einer fehlenden Anbindung ändert sich die Phase des reflektierten Ultraschallsignals im Vergleich zur Phase des eingekoppelten Ultraschallsignals, sodass eine Delamination anhand dieser Phasenänderung identifiziert werden kann. Für den Nachweis eines Fehlers an der dem Ultraschallprüfkopf gegenüberliegenden Seite, also der prüfkopffernen Decklage eignen sich beispielsweise niedrige Frequenzen, z. B. 2 MHz.Due to a lack of connection, the phase of the reflected ultrasound signal changes in comparison to the phase of the coupled-in ultrasound signal, so that a delamination can be identified by means of this phase change. For the detection of a fault on the opposite side of the ultrasonic probe, so the Prüfkopffernen cover layer, for example, low frequencies, eg. 2 MHz.

Für den Nachweis von Fehlern in der prüfkopfnahen Decklage sowie eine fehlende Anbindung der Zwischenlage an die prüfkopfnahe Decklage ist hingegen insbesondere die Verwendung höherer Frequenzen, z. B. 6 MHz, geeignet. Dennoch können solche Fehler bei der Verwendung niedriger Prüffrequenzen auch indirekt über eine signifikante Verringerung der Amplitude, der an der Grenzfläche zwischen Zwischenlage und prüfkopfferner Decklage reflektierten Ultraschallsignale erkannt werden.On the other hand, the use of higher frequencies, for example, for the detection of defects in the cover layer close to the test head and a lack of connection of the intermediate layer to the test head near cover layer. B. 6 MHz, suitable. Nevertheless, such errors can also be detected indirectly by using a significant reduction in the amplitude of the ultrasonic signals reflected at the interface between the intermediate layer and the test head cover layer when using low test frequencies.

Die Einschlüsse oder Hohlräume aufweisende Zwischenlage des Bauteils kann wie bereits erwähnt z. B. eine wabenförmige Struktur, also eine regelmäßige Anordnung aufweisen. Die Vorrichtung ist jedoch auch zur Ultraschallprüfung von Bauteilen geeignet, deren Zwischenlage beliebig geformte und unregelmäßig verteilte Einschlüsse, beispielsweise Hohlräume bei porösen Zwischenlagen, aufweist, an deren Grenzen ein Impedanzsprung vorliegt, der die Schallausbreitung beeinflusst und dazu führt, dass die Amplitude des aus dem Bereich der prüfkopffernen Decklage reflektierten und vom Ultraschallprüfkopf empfangenen Ultraschalls signifikant verringert wird. The inclusions or cavities having intermediate layer of the component can, as already mentioned, for. Example, a honeycomb structure, so have a regular arrangement. However, the device is also suitable for ultrasonic testing of components whose interposition arbitrarily shaped and irregularly distributed inclusions, such as cavities in porous liners has, at the limits of an impedance jump is present, which influences the sound propagation and causes the amplitude of the out of the area the Prüfkopffernen cover layer reflected and received by the ultrasonic probe ultrasound is significantly reduced.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind bei einer eine Mehrzahl von Peripherieschwingern aufweisenden Schwingeranordnung die Peripherieschwinger jeweils paarweise zueinander punktsymmetrisch um einen Mittelpunkt des Zentralschwingers angeordnet.In a preferred embodiment, in a vibrator arrangement having a plurality of peripheral oscillators, the peripheral oscillators are each arranged in pairs point symmetrically about a center of the central oscillator.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Sende- und/oder Empfangsfläche des Zentralschwingers kreisscheibenförmig ausgebildet, sodass ein kompakter Ultraschallprüfkopf zur Verfügung steht, der beispielsweise auch auf konisch geformten Bauteilen zum Einsatz kommen kann.In a further preferred embodiment, the transmitting and / or receiving surface of the central oscillator is formed circular disk-shaped, so that a compact Ultraschallprüfkopf is available, which can be used for example on conically shaped components used.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Mehrzahl an Peripherieschwingern bzw. deren Sende- und/oder Empfangsflächen kreisringsegmentförmig ausgebildet. Mit anderen Worten: Die Peripherieschwinger sind entlang eines Kreisrings um den Zentralschwinger orientiert und umschließen diesen in Umfangsrichtung nahezu vollständig. Dies bedeutet, dass die Peripherieschwinger unmittelbar benachbart und die Lücken zwischen den Peripherieschwingern sehr klein, die Peripherieschwinger aber akustisch voneinander getrennt sind. Dadurch kann ein großer Bereich des Bauteils geprüft werden, da alle Ultraschallsignale, die in einem Bereich um den Zentralschwinger reflektiert werden, detektiert werden können.In a further preferred refinement, the plurality of peripheral oscillators or their transmitting and / or receiving surfaces are formed in the shape of a circular ring segment. In other words, the peripheral oscillators are oriented along a circular ring around the central oscillator and enclose it almost completely in the circumferential direction. This means that the peripheral oscillators are immediately adjacent and the gaps between the peripheral oscillators very small, but the peripheral oscillators are acoustically separated from each other. As a result, a large area of the component can be tested, since all ultrasonic signals which are reflected in a region around the central oscillator can be detected.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anordnung des Zentralschwingers und der Mehrzahl an Peripherieschwinger an die Struktur der Zwischenlage des zu prüfenden Bauteils angepasst. Bei einer wabenförmigen Zwischenlage beispielsweise können die Peripherieschwinger ebenfalls eine wabenförmige Anordnung aus beispielsweise sechs Peripherieschwingern aufweisen. Bei der Ultraschallprüfung eines solchen Bauteils sind die sechs Peripherieschwinger dann z. B. entlang der Stege bzw. der Seitenflächen einer Wabe orientiert. Zudem kann abhängig von der Bauteilgeometrie, bei einem Bauteil mit wabenförmiger Zwischenlage beispielsweise in Abhängigkeit der Dicke oder Ausdehnung der Waben, der Abstand zwischen dem Zentralschwinger und den Peripherieschwingern angepasst sein.In a particularly advantageous embodiment, the arrangement of the central oscillator and the plurality of peripheral oscillator is adapted to the structure of the intermediate layer of the component to be tested. For example, in the case of a honeycomb-shaped intermediate layer, the peripheral oscillators may also have a honeycomb arrangement of, for example, six peripheral oscillators. In the ultrasonic testing of such a component, the six peripheral oscillators then z. B. oriented along the webs or the side surfaces of a honeycomb. In addition, depending on the component geometry, in the case of a component with a honeycomb intermediate layer, for example, depending on the thickness or extent of the honeycombs, the distance between the central oscillator and the peripheral oscillators can be adjusted.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Mehrzahl an Peripherieschwingern in unterschiedlichem Abstand zu dem Mittelpunkt des Zentralschwingers angeordnet. Dabei bietet es sich an, die Abstände der Peripherieschwinger zum Mittelpunkt des Zentralschwingers ebenfalls an die Geometrie des Bauteils, beispielsweise entsprechend der Wabengröße und somit dem Abstand der Stege bzw. Seitenflächen zueinander, anzupassen.In a further preferred embodiment, the plurality of peripheral oscillators are arranged at different distances from the center of the central oscillator. It makes sense, the distances of the peripheral oscillator to the center of the central oscillator also to the geometry of the component, for example, according to the honeycomb size and thus the distance of the webs or side surfaces to each other to adapt.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Steuer- und Auswerteeinrichtung zum Ansteuern des Zentralschwingers und der Schwingeranordnung und zum Auswerten der Phasenlage eines empfangenen Ultraschallsignals.In a further preferred embodiment of the invention, the device comprises a control and evaluation device for driving the central oscillator and the oscillator arrangement and for evaluating the phase position of a received ultrasonic signal.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei der Zentralschwinger als Sender und die ihn umgebende Schwingeranordnung als Empfänger betrieben. Dabei kann z. B. auch mit allen Empfängern simultan empfangen werden.In a preferred embodiment of the central oscillator is operated as a transmitter and the surrounding oscillator assembly as a receiver. It can be z. B. also be received simultaneously with all receivers.

Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren nach Anspruch 10, bei dem aus der Phasenlage eines empfangenen Ultraschallsignals abgeleitet wird, ob eine Delamination zwischen einer Decklage und der Zwischenlage vorhanden ist oder nicht vorhanden ist, wobei vorzugsweise die Phasenlage der von wenigstens zwei Peripherieschwingern der Schwingeranordnung empfangenen Ultraschallsignale verglichen wird.The second object is achieved by a method according to claim 10, wherein it is derived from the phase position of a received ultrasonic signal whether a delamination between a cover layer and the intermediate layer is present or absent, preferably the phase position of at least two peripheral oscillators of the oscillator assembly received ultrasonic signals is compared.

Insbesondere werden beispielsweise die reflektierten Ultraschallsignale, die jeweils von zwei paarweise punktsymmetrisch zueinander angeordneten, also sich gegenüberliegenden Peripherieschwingern, empfangen werden, unter Auswertung der Phasenlage der empfangenen Ultraschallsignale miteinander verglichen. Hierfür werden die empfangenen Ultraschallsignale beispielsweise voneinander subtrahiert oder addiert. Mit anderen Worten: Anhand der Phase des reflektierten Ultraschallsignals können einzelne Fehler oder fehlerbehaftete Bereiche nachgewiesen werden.In particular, for example, the reflected ultrasound signals, which are each received by two pairs of point-symmetrically arranged, ie opposing peripheral oscillators, are compared with each other by evaluating the phase position of the received ultrasound signals. For this purpose, the received ultrasonic signals are, for example, subtracted from each other or added. In other words: Based on the phase of the reflected ultrasound signal, individual faults or faulty areas can be detected.

Eine Auswertung der empfangenen Ultraschallsignale mit Hilfe der Auswerteeinrichtung kann sowohl online, also bereits während einer Prüffahrt, als auch offline, also nach der Ultraschallprüfung mithilfe verschiedener Auswerteverfahren, z. B. durch Vergleich der reflektierten Ultraschallsignale mit einer Referenzaufnahme eines fehlerfreien Bauteils und Darstellung der ausgewerteten Daten erfolgen.An evaluation of the received ultrasonic signals by means of the evaluation can both online, so already during a test drive, as well as offline, so after the ultrasound examination using various evaluation methods, eg. B. by comparing the reflected ultrasonic signals with a reference recording of a faultless component and representation of the evaluated data done.

Wenn die Schwingeranordnung eine Mehrzahl von Peripherieschwingern enthält und die von verschiedenen Peripherieschwingern empfangenen Ultraschallsignale hinsichtlich ihrer relativen Phasenlage miteinander verglichen werden, können besonders zuverlässig Stellen erkannt werden, an denen bei einer Prüffahrt eine Delamination an der prüfkopffernen Decklage beginnt oder endet. Hierfür kann beispielsweise ein Zeitfenster für die Laufzeit der empfangenen Ultraschallsignale gesetzt werden, sodass lediglich Ultraschallsignale, die in einem Bereich des Endes der Zwischenschicht reflektiert werden, betrachtet und in einem C-Bild dargestellt werden.When the oscillator assembly includes a plurality of peripheral oscillators and that of Different received peripheral ultrasound signals with respect to their relative phase position with each other, can be detected particularly reliable points at which delamination begins at the Prüfkopffernen cover layer in a test ride or ends. For this purpose, for example, a time window can be set for the transit time of the received ultrasonic signals, so that only ultrasound signals which are reflected in a region of the end of the intermediate layer are viewed and displayed in a C-picture.

Mit Hilfe spezieller Auswerteverfahren, wie beispielsweise einer differentiellen Auswertung der reflektierten Ultraschallsignale oder einer zusätzlichen Filterung, z. B. Sobel-Filterung, Kantendetektion oder Kontrastverbesserung, können in einem auf einem Monitor wiedergegebenen C-Bild einzelne Fehler oder fehlerbehaftete Bereiche sehr gut identifiziert werden.With the help of special evaluation methods, such as a differential evaluation of the reflected ultrasonic signals or an additional filtering, z. B. Sobel filtering, edge detection or contrast enhancement, individual errors or areas subject to errors can be identified very well in a reproduced on a monitor C-image.

Eine offline-Auswertung der empfangenen Ultraschallsignale kann beispielsweise durch Hilbert-Transformation der A-Bilder erfolgen. Anhand des sich daraus ergebenden analytischen Signals und dessen Real- und Imaginärteil kann die Phase des Ultraschallsignals ermittelt und beispielsweise farbcodiert in einem B-Bild dargestellt werden.An offline evaluation of the received ultrasound signals can be done for example by Hilbert transformation of the A-pictures. Based on the resulting analytical signal and its real and imaginary part of the phase of the ultrasonic signal can be determined and displayed, for example, color-coded in a B-picture.

Die Filterung kann beispielsweise auch anhand von Nachbarschaftskriterien erfolgen, indem Ultraschallsignale, die an einer Messposition von verschiedenen Empfängern oder an zwei aufeinanderfolgenden Messpositionen empfangen werden, herangezogen werden. Dadurch wird die Rauschanfälligkeit verringert und die Kantenerkennung verbessert.The filtering can also be carried out, for example, on the basis of neighborhood criteria, by using ultrasonic signals which are received at a measuring position by different receivers or at two successive measuring positions. This reduces the susceptibility to noise and improves edge detection.

Wie bereits erwähnt können Fehler, z. B. Anbindungsfehler wie Delaminationen, anhand der Auswertung der Phase der reflektierten Ultraschallsignale nachgewiesen werden. Hierfür kann beispielsweise eine Referenzaufnahme eines defektfreien Bauteils bzw. eines defektfreien Bereichs erstellt und mit den zugehörigen Phasen der Ultraschallsignale als sogenannter „Phasen-Atlas” gespeichert werden. Bei der Ultraschallprüfung eines Bauteils können dann die Phasen der reflektierten Ultraschallsignale mit der Referenzaufnahme verglichen und Differenzen, die wiederum auf Fehler hindeuten, ermittelt werden.As already mentioned, errors, such. As connection errors such as delaminations, based on the evaluation of the phase of the reflected ultrasonic signals are detected. For this purpose, for example, a reference image of a defect-free component or a defect-free region can be created and stored with the associated phases of the ultrasound signals as a so-called "phase atlas". During the ultrasonic testing of a component, the phases of the reflected ultrasonic signals can then be compared with the reference recording and differences, which in turn indicate errors, can be determined.

Zur Visualisierung der Daten kann ebenfalls eine Referenzaufnahme eines fehlerfreien Bereichs herangezogen werden, die mit einer aus den gemessenen Ultraschallsignalen erstellten Aufnahme verglichen wird. Eine weitere Möglichkeit besteht z. B. darin, die an verschiedenen Prüfkopfpositionen ermittelten Differenzen im Ultraschallsignal bzw. deren Änderungen farbcodiert hervorzuheben und darzustellen. So kann sowohl eine Aussage über eventuell vorhandene Fehler getroffen, als auch deren Tiefenlage im Bauteil bestimmt werden.For visualization of the data, a reference image of a defect-free region can also be used, which is compared with a image produced from the measured ultrasound signals. Another possibility is z. Example, in highlighting the differences in the ultrasonic signal or their changes determined at different Prüfkopfpositionen color coded and represent. Thus, both a statement about any existing errors are made, as well as their depth can be determined in the component.

Bei der Ultraschallprüfung eines Bauteils kann sowohl ein einzelner Ultraschallprüfkopf als auch ein Prüfsystem mit mehreren Ultraschallprüfköpfen zum Einsatz kommen. Wird ein Prüfsystem mit mehreren Ultraschallprüfköpfen verwendet, kann beispielsweise für jeden Ultraschallprüfkopf eine individuelle Prüffrequenz festgelegt werden, sodass Fehler in unterschiedlichen Prüftiefen erkannt werden können. Dabei können die einzelnen Ultraschallprüfköpfe beispielsweise angepasst an die Geometrie des Bauteils unabhängig voneinander in einem Prüfkopfhalter platziert werden.In the ultrasonic testing of a component, both a single ultrasonic probe and a test system with multiple ultrasonic probes can be used. If a test system with multiple ultrasonic probes is used, for example, an individual test frequency can be defined for each ultrasonic test head so that errors can be detected at different test depths. The individual ultrasonic probes can be placed independently of one another in a test head holder, for example, adapted to the geometry of the component.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele verwiesen. Es zeigen jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:For further explanation of the invention reference is made to the embodiments illustrated in the figures. Each shows in a schematic schematic diagram:

1 eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ultraschallprüfung gemäß der Erfindung mit einem Ultraschallprüfkopf mit kreissegmentförmig ausgebildeten Peripherieschwingern, 1 a top view of a first embodiment of an apparatus for ultrasonic testing according to the invention with an ultrasonic probe head with circular segment-shaped peripheral oscillators,

2 eine Draufsicht auf weitere Ausführungsformen gemäß der Erfindung mit rechteckig und trapezförmig ausgebildeten Peripherieschwingern, 2 a plan view of further embodiments according to the invention with rectangular and trapezoidal peripheral oscillators,

3 eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform gemäß der Erfindung und ein Ausschnitt eines Bauteils, 3 a top view of a fourth embodiment according to the invention and a section of a component,

4, 6 den Ultraschallprüfkopf gemäß 3 bei der Prüfung eines Bauteils mit einer wabenförmigen Zwischenlage ohne bzw. mit Delamination in einem Querschnitt entsprechend Linie IV-IV in 3, 4 . 6 the ultrasonic probe according to 3 in the examination of a component with a honeycomb interlayer without or with delamination in a cross section corresponding to line IV-IV in 3 .

5, 7 jeweils ein Diagramm, in dem die Amplitude A von einander gegenüberliegenden Schwingern der Schwingeranordnung empfangenen Ultraschallsignale gegen die Zeit t aufgetragen sind, wenn sich der Ultraschallprüfkopf in der in 4,6 veranschaulichten Prüfposition befindet, 5 . 7 in each case a diagram in which the amplitude A of ultrasonic signals received from opposite oscillators of the oscillator arrangement are plotted against the time t when the ultrasonic test head is in the position shown in FIG 4 . 6 located in the illustrated test position,

8 ein C-Bild in dem ein Auftreten eines Phasensprungs visualisiert wird. 8th a C-picture in which an occurrence of a phase jump is visualized.

Gemäß 1 umfasst die Vorrichtung einen Ultraschallprüfkopf 2 mit einem Zentralschwinger 4, der von einer Schwingeranordnung 6 umgeben ist, die vier voneinander akustisch isolierte Peripherieschwinger 10 enthält. Die Sende- und/oder Empfangsfläche 12 des Zentralschwingers 4 und die Sende- und/oder Empfangsflächen 14 der Schwingeranordnung 6, sind zur Prüfung eines ebenen, plattenförmigen Bauteils in einer gemeinsamen zur Zeichenebene parallelen Ebene angeordnet. Die vier Peripherieschwinger 10 sind jeweils paarweise zueinander punktsymmetrisch um einen Mittelpunkt M des Zentralschwingers 4 angeordnet. Die Sende- und/oder Empfangsfläche 12 des Zentralschwingers 4 ist kreisscheibenförmig ausgebildet.According to 1 the device comprises an ultrasonic probe 2 with a central oscillator 4 that of a transducer assembly 6 is surrounded, the four acoustically isolated Peripherieschwinger 10 contains. The transmitting and / or receiving area 12 of the central oscillator 4 and the transmitting and / or receiving surfaces 14 the oscillator arrangement 6 , Are for testing a flat, plate-shaped component in a common to Plane arranged parallel plane. The four peripheral oscillators 10 are each pairwise point-symmetrical about a center M of the central oscillator 4 arranged. The transmitting and / or receiving area 12 of the central oscillator 4 is formed circular disk-shaped.

Die vier Peripherieschwinger 10 bzw. deren Sende- und/oder Empfangsflächen 14 haben die Form eines Kreisringsegments und umschließen den Zentralschwinger 4 in Umfangsrichtung nahezu vollständig. Die vier Peripherieschwinger 10 sind durch schmale radiale Spalte 15, die vorzugsweise mit einem schalldämpfenden Material aufgefüllt sind, akustisch voneinander entkoppelt. Der Zentralschwinger 4 und die Peripherieschwinger 10 sind ebenfalls akustisch voneinander durch einen schallabsorbierenden Ring 16 entkoppelt bzw. isoliert.The four peripheral oscillators 10 or their transmitting and / or receiving surfaces 14 have the shape of a circular ring segment and enclose the central oscillator 4 almost completely in the circumferential direction. The four peripheral oscillators 10 are through narrow radial column 15 , which are preferably filled with a sound-absorbing material, acoustically decoupled from each other. The central oscillator 4 and the peripheral oscillators 10 are also acoustically separated from each other by a sound-absorbing ring 16 decoupled or isolated.

Zum Ansteuern des Ultraschallprüfkopfs 2 bzw. des Zentralschwingers 4 und der Peripherieschwinger 10 und zur Auswertung der von diesen empfangenen Ultraschallsignale sind diese an eine Steuer- und Auswerteeinheit 18 angeschlossen.For driving the ultrasonic probe 2 or the central oscillator 4 and the peripheral oscillator 10 and for the evaluation of the ultrasonic signals received from these, they are sent to a control and evaluation unit 18 connected.

In den Ausführungsbeispielen gemäß 2 umfasst der Ultraschallprüfkopf 2 eine den Zentralschwinger 4 umgebende Schwingeranordnung 6 mit acht Peripherieschwingern 10, deren Sende- und/oder Empfangsflächen 14 rechteckig (durchgezogene Linien) oder alternativ trapezförmig (gestrichelte Linien) ausgebildet sind, und die ebenfalls jeweils paarweise zueinander punktsymmetrisch angeordnet sind.In the embodiments according to 2 includes the ultrasonic probe 2 one the central oscillator 4 surrounding oscillator arrangement 6 with eight peripheral oscillators 10 , their transmitting and / or receiving surfaces 14 rectangular (solid lines) or alternatively trapezoidal (dashed lines) are formed, and which are also arranged in pairs in each case point-symmetrical.

Grundsätzlich sind Schwingeranordnungen 6 von Vorteil, bei denen die Lücken zwischen den einzelnen Peripherieschwingern 10 möglichst klein sind, wie dies im Beispiel der 2 bei den trapezförmig ausgestalteten Peripherieschwingern 10 der Fall ist. Derart ausgestaltete Peripherieschwinger 10 umgeben den Zentralschwinger 4 nahezu vollständig, so dass der vom Prüfkopf 2 überdeckte Bereich des Bauteils möglichst lückenlos erfasst werden kann.Basically, there are oscillator arrangements 6 advantageous in which the gaps between the individual peripheral oscillators 10 are as small as possible, as in the example of 2 in the case of the trapezoidally configured peripheral oscillators 10 the case is. Such designed peripheral vibrator 10 surround the central oscillator 4 almost completely, leaving the test head 2 covered area of the component can be detected as completely as possible.

Die Mittelpunkte der acht Peripherieschwinger 10 sind des Weiteren in unterschiedlichem Abstand d1, d2 zum Mittelpunkt M des Zentralschwingers 8 angeordnet. Gemäß 2 weist der Ultraschallprüfkopf 2 hier zwei Reihen mit je vier Peripherieschwingern 10 auf, wobei die innere Reihe einen Abstand d1 und die äußere Reihe einen Abstand d2 zu dem Mittelpunkt M des Zentralschwingers 4 aufweisen.The centers of the eight peripheral oscillators 10 are also at different distances d1, d2 to the center M of the central oscillator 8th arranged. According to 2 has the ultrasonic probe 2 here two rows each with four peripheral oscillators 10 with the inner row a distance d1 and the outer row a distance d2 to the center M of the central oscillator 4 exhibit.

In einer Vorrichtung gemäß der Erfindung können auch mehrere Ultraschallprüfköpfe 2 vorhanden sein, die in eine Prüfkopfhalterung eingesetzt werden (hier nicht gezeigt) und deren Anordnung entsprechend der Form des zu prüfendendes Bauteils variiert werden kann.In a device according to the invention, several ultrasonic probes can also be used 2 be present, which are used in a probe holder (not shown here) and whose arrangement can be varied according to the shape of the component to be tested.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 enthält der Ultraschallprüfkopf 2 ebenfalls einen kreisscheibenförmigen Zentralschwinger 4 der als Sender dient und von sechs Peripherieschwingern 10a–f umgeben ist, die als Empfänger dienen. Die Peripherieschwinger 10a–f sind an den Seiten eines gleichseitigen Sechsecks (Wabe) angeordnet, dessen Abmessungen an die Struktur eines zu prüfenden Bauteils angepasst sind, dessen in der Figur gestrichelt dargestellte Zwischenlage 40 wabenförmige Einschlüsse oder Hohlräume 42 aufweist.In the embodiment according to 3 contains the ultrasonic probe 2 also a circular disk-shaped central oscillator 4 which serves as a transmitter and six peripheral oscillators 10a -F that serve as receivers. The peripheral oscillators 10a -F are arranged on the sides of an equilateral hexagon (honeycomb), the dimensions of which are adapted to the structure of a component to be tested, its intermediate position shown dashed in the figure 40 honeycomb inclusions or cavities 42 having.

4 zeigt den Ultraschallprüfkopf 2 in einer Messposition, auf einem ebenen plattenförmigen Bauteil 44, bei der sich einander gegenüberliegende Peripherieschwinger 10 über einander gegenüberliegenden Seitenwänden 46 eines wabenförmigen Hohlraumes 42 der Zwischenlage 40 befinden, die sich zwischen einer oberen und einer unteren Decklage 48 bzw. 50 befindet. 4 shows the ultrasonic probe 2 in a measuring position, on a flat plate-shaped component 44 in which mutually opposite peripheral oscillators 10 over opposite side walls 46 a honeycomb cavity 42 the liner 40 located between an upper and a lower cover layer 48 respectively. 50 located.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Decklagen 48, 50 im Bereich der Prüfposition spaltfrei mit der Zwischenlage 40 verbunden. In diesem Fall sind die von den einander gegenüberliegenden Peripherieschwingern 10a, d empfangenen, am Übergang zwischen Seitenwand 46 und unterer Decklage 50 reflektierten Ultraschallsignale Ea, d gleichphasig, d. h. haben den gleichen, im Diagramm der 5 dargestellten typischen zeitlichen Verlauf, bei dem die maximale Amplitude eines mit einem vorgegebenen Rechtecksignal angeregten Dickenschwingers stets dasselbe Vorzeichen – im dargestellten Beispiel positiv – hat.In the embodiment shown, the cover layers 48 . 50 gap-free with the intermediate layer in the area of the test position 40 connected. In this case they are those of the opposite peripheral oscillators 10a , d received, at the transition between side wall 46 and lower cover layer 50 reflected ultrasound signals Ea, d in phase, ie have the same, in the diagram of 5 illustrated typical time course, in which the maximum amplitude of an excited with a predetermined square wave thickness oscillator always the same sign - in the example shown positive - has.

6 zeigt nun eine Situation, bei der eine der einander gegenüberliegenden Seitenwände 46 von der unteren Decklage 50 abgehoben ist, der Prüfkopf 2 sich somit in einer Prüfposition befindet, in der eine solche Delamination, die sich in der Regel über eine Vielzahl benachbarter Hohlräume 44 erstreckt, beginnt oder endet. In der dargestellten Prüfsituation befindet sich der Peripherieschwinger 10a über einer an die untere Decklage 50 spaltfrei angebundenen Seitenwand 46, während sich der Peripherieschwinger 10d über einer Seitenwand 46 befindet, die von der unteren Decklage 50 durch einen Spalt 52 getrennt ist. In diesem Fall sind die Reflexionsverhältnisse an der der unteren Decklage 50 zugewandten Unterseite der Seitenwände 46 unterschiedlich. Bei Bauteilen, bei denen die akustische Impedanz der Zwischenlage signifikant niedriger ist als die akustische Impedanz der Decklagen, wie dies beispielsweise bei Verbundwerkstoffen der Fall ist, die im Flugzeugbau Verwendung finden, weist das an der Unterseite der abgehobenen Seitenwand 46 reflektierte Ultraschallsignal Ed, das vom Peripherieschwinger 10d empfangen wird, der sich über der Delamination befindet, und das in 7 dargestellt ist, aufgrund der sehr niedrigen akustischen Impedanz des in der Regel luftgefüllten Spaltes 52, die niedriger ist als die akustische Impedanz des für die Zwischenlage 40 bzw. die Seitenwände 46 verwendeten Werkstoffes, einen Phasensprung von 180° auf. In diesem Fall hat die maximale Amplitude ein negatives Vorzeichen. 6 now shows a situation where one of the opposite side walls 46 from the lower cover layer 50 is lifted off, the test head 2 is thus in a test position, in which such delamination, which is usually a variety of adjacent cavities 44 extends, begins or ends. In the illustrated test situation, the peripheral oscillator is located 10a over one to the lower cover layer 50 gap-free connected side wall 46 while the peripheral oscillator 10d over a side wall 46 located from the lower deck 50 through a gap 52 is disconnected. In this case, the reflection ratios at the lower cover layer 50 facing underside of the side walls 46 differently. For components in which the acoustic impedance of the intermediate layer is significantly lower than the acoustic impedance of the cover layers, as is the case for example with composite materials used in aircraft construction, this is indicated on the underside of the lifted side wall 46 reflected ultrasonic signal Ed from the peripheral oscillator 10d is received, which is above the delamination, and in 7 is shown due to the very low acoustic impedance of the generally air-filled gap 52 , which is lower than the acoustic impedance of the intermediate layer 40 or the side walls 46 used material, a phase jump of 180 °. In this case, the maximum amplitude has a negative sign.

Das am Übergang zwischen der an der unteren Decklage 50 anliegenden Seitenwand 46 zur Decklage reflektierte und von dem über dieser Seitenwand 46 befindlichen Peripherieschwinger 10a empfangene und ebenfalls in 7 dargestellte Ultraschallsignal Ea weist demgegenüber keinen Phasensprung auf, so dass die maximale Amplitude ein positives Vorzeichen hat. Auf diese Weise kann allein aus dem Signalverlauf des von einem Peripherieschwinger 10a–f empfangenen Ultraschallsignal Ea–Ef auf das Vorhandensein einer Delamination geschlossen werden.That at the transition between the at the lower cover layer 50 adjacent side wall 46 reflected to the top layer and of the above this side wall 46 located peripheral oscillator 10a received and also in 7 In contrast, the ultrasound signal Ea shown has no phase jump, so that the maximum amplitude has a positive sign. In this way, only from the waveform of a peripheral oscillator 10a -F received ultrasonic signal Ea-Ef be closed for the presence of delamination.

Für den Fall, dass die von den Ultraschallempfängern 10a, d empfangenen reflektierten Ultraschallsignale Ea, d aufgrund ungünstiger Ausbreitungsbedingungen einen Signalverlauf aufweisen, bei dem sich die maximale negative und maximale positive Amplitude hinsichtlich ihres Betrages nur geringfügig unterscheiden, kann ein Vergleich der Signalverläufe der von den beiden Peripherieschwingern 10a, d empfangenen Ultraschallsignale Ea, d dazu herangezogen werden, den Übergang zwischen einer fehlerfreien Zone und einem Delaminationen aufweisenden Bereich sicher zu detektieren.In the event that by the ultrasound receivers 10a , d received reflected ultrasonic signals Ea, d due to unfavorable propagation conditions have a waveform in which the maximum negative and maximum positive amplitude differ only slightly with respect to their magnitude, a comparison of the waveforms of the two peripheral oscillators 10a , d received ultrasonic signals Ea, d are used to safely detect the transition between a defect-free zone and delaminations having an area.

Ein solcher Vergleich kann auch zwischen den Ultraschallsignalen vorgenommen werden, die von Peripherieschwingern empfangen werden, die nicht einander gegenüberliegen. Unterscheiden sich beispielsweise die Phasenlagen der Ultraschallsignale Ea und Eb, ist dies ein Hinweis auf eine Delamination an einer der unterhalb dieser Ultraschallempfänger 10a, b befindlichen und aneinanderstoßenden Seitenwände 46.Such comparison can also be made between the ultrasonic signals received from peripheral oscillators that are not opposed to each other. For example, if the phase angles of the ultrasound signals Ea and Eb differ, this is an indication of a delamination at one of the ultrasound receivers below this ultrasound receiver 10a , b located and abutting side walls 46 ,

Das Auftreten eines Phasensprunges kann beispielsweise in einem in 8 dargestellten C-Bild visualisiert werden, in dem für mehrere, im Beispiel parallel zueinander verlaufende Prüfbahnen farbkodiert die Messpositionen erkennbar sind, an denen solch ein Phasensprung auftritt. Dies ist in der 8 vereinfacht durch Felder mit und ohne Schraffur veranschaulicht, die das Vorhandensein fehlerhafter bzw. fehlerloser Bereiche anzeigen. Zur Verbesserung der Darstellung und zur Erleichterung der Erkennbarkeit fehlerhafter Bereiche können an sich bekannte Bildverarbeitungsalgorithmen, beispielsweise Rausch- oder Kantenfilter herangezogen werden.The occurrence of a phase jump can, for example, in an in 8th shown C-image can be visualized, in which for several, in the example parallel to each other extending test tracks color coded the measuring positions are recognizable, where such a phase jump occurs. This is in the 8th Simplified by fields with and without hatching, which indicate the presence of bad areas. To improve the representation and to facilitate the recognizability of defective areas, known image processing algorithms, for example noise or edge filters, can be used.

Anstelle der in den Figuren dargestellten Schwingeranordnungen 6, die wenigstens vier Peripherieschwingern enthalten, die den Zentralschwinger 4 umgeben, sind auch Ausführungsformen möglich, bei der die Schwingeranordnung nur zwei Peripherieschwinger, beispielsweise in Form eines halben Kreisrings, oder auch nur einen einzigen kreisringförmigen Peripherieschwinger enthält, der den Zentralschwinger 4 umgibt. Darüber hinaus sind abweichend von den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen auch Ausführungsformen möglich, bei denen die Sende- bzw. Empfangsfläche des Zentralschwingers eine rechteckige Form aufweist.Instead of the oscillator arrangements shown in the figures 6 that contain at least four peripheral oscillators, the central oscillator 4 Embodiments are also possible in which the oscillator arrangement contains only two peripheral oscillators, for example in the form of a half circular ring, or even a single annular peripheral oscillator, which surrounds the central oscillator 4 surrounds. In addition, notwithstanding the embodiments illustrated in the figures, embodiments are also possible in which the transmitting or receiving surface of the central oscillator has a rectangular shape.

Claims (12)

Vorrichtung zur Ultraschallprüfung eines Bauteils (44) bei dem zwischen zwei Decklagen (48,50) eine Einschlüsse oder Hohlräume (42) aufweisende Zwischenlage (40) angeordnet ist, mit einem Ultraschallprüfkopf (2), der einen Zentralschwinger (4) enthält, der von einer von ihm akustisch entkoppelten Schwingeranordnung (6) umgeben ist.Device for ultrasonic testing of a component ( 44 ) in which between two cover layers ( 48 . 50 ) an inclusions or cavities ( 42 ) intermediate layer ( 40 ) is arranged with an ultrasonic probe ( 2 ), which has a central oscillator ( 4 ), which is acoustically decoupled from a transducer assembly ( 6 ) is surrounded. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schwingeranordnung (6) eine Mehrzahl von Peripherieschwingern (10, 10a–f) umfasst.Device according to Claim 1, in which the oscillator arrangement ( 6 ) a plurality of peripheral oscillators ( 10 . 10a -F). Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Peripherieschwinger (10, 10a–f) jeweils paarweise zueinander punktsymmetrisch um einen Mittelpunkt (M) des Zentralschwingers (4) angeordnet sind.Device according to Claim 2, in which the peripheral oscillators ( 10 . 10a F) in pairs point-symmetrical about a center (M) of the central oscillator ( 4 ) are arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die Sende- und/oder Empfangsfläche (12) des Zentralschwingers (4) kreisscheibenförmig ausgebildet ist.Apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein the transmitting and / or receiving surface ( 12 ) of the central oscillator ( 4 ) is circular disk-shaped. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, bei der die Sende- und/oder Empfangsflächen (14) der Mehrzahl an Peripherieschwingern (10) kreisringsegmentförmig ausgebildet sind.Device according to one of claims 2, 3 or 4, wherein the transmitting and / or receiving surfaces ( 14 ) of the plurality of peripheral oscillators ( 10 ) are formed annular segment. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Anordnung des Zentralschwingers (4) und der Schwingeranordnung (6) an die Struktur der Zwischenlage (40) angepasst ist.Device according to one of the preceding claims, in which the arrangement of the central oscillator ( 4 ) and the oscillator arrangement ( 6 ) to the structure of the intermediate layer ( 40 ) is adjusted. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei der die Mehrzahl an Peripherieschwingern (10, 10a–f) in unterschiedlichem Abstand (d1, d2) zu dem Mittelpunkt (M) des Zentralschwingers (4) angeordnet sind.Contraption ( 2 ) according to one of claims 2 to 6, in which the plurality of peripheral oscillators ( 10 . 10a F) at different distances (d1, d2) to the center (M) of the central oscillator ( 4 ) are arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (18) zum Ansteuern des Zentralschwingers (4) und der Schwingeranordnung (6) und zum Auswerten der Phasenlage eines empfangenen Ultraschallsignals.Device according to one of the preceding claims, with a control and evaluation device ( 18 ) for driving the central oscillator ( 4 ) and the oscillator arrangement ( 6 ) and for evaluating the phase position of a received ultrasonic signal. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei dem der Zentralschwinger (4) als Sender und die Schwingeranordnung (6) als Empfänger betrieben werden. Device according to Claim 8, in which the central oscillator ( 4 ) as transmitter and the oscillator arrangement ( 6 ) are operated as a receiver. Verfahren zur Ultraschallprüfung eines plattenförmigen Bauteils (4) bei dem zwischen zwei Decklagen (48, 50) eine Einschlüsse oder Hohlräume (42) aufweisende Zwischenlage (40) angeordnet ist, mit einer Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei dem aus der Phasenlage eines empfangenen Ultraschallsignals abgeleitet wird, ob eine Delamination zwischen einer Decklage (48, 50) und der Zwischenlage (40) vorhanden ist oder nicht vorhanden ist.Method for ultrasonic testing of a plate-shaped component ( 4 ) in which between two cover layers ( 48 . 50 ) an inclusions or cavities ( 42 ) intermediate layer ( 40 ) is arranged, with an apparatus according to claim 8 or 9, in which is derived from the phase position of a received ultrasonic signal, whether a delamination between a cover layer ( 48 . 50 ) and the intermediate layer ( 40 ) is present or absent. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Phasenlage der von wenigstens zwei Peripherieschwingern (10a, d) der Schwingeranordnung (6) empfangenen Ultraschallsignale (Ea, Ed) verglichen wird.Method according to Claim 10, in which the phase angle of the at least two peripheral oscillators ( 10a , d) the oscillator arrangement ( 6 ) received ultrasonic signals (Ea, Ed) is compared. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem die Auswertung der Phasenlage eines empfangenen Ultraschallsignals durch Hilbert-Transformation erfolgt.Method according to one of Claims 10 or 11, in which the evaluation of the phase position of a received ultrasound signal is effected by Hilbert transformation.

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