DE2856370A1

DE2856370A1 - Bezugskoerper fuer ultraschallpruefgeraete sowie verfahren zu dessen herstellung und verwendung

Info

Publication number: DE2856370A1
Application number: DE19782856370
Authority: DE
Inventors: Don L Conn
Original assignee: Armco Inc
Current assignee: Armco Inc
Priority date: 1978-04-21
Filing date: 1978-12-27
Publication date: 1979-10-31
Also published as: US4173139A

Description

	Patentanwälte	Dipl -Ing.	2856370
Dipl -Ing	Dipl -Chem	G. Leiser
E. Prinz	Dr. G. Hauser
	E rnsberyerstrasse 19
	8 München 60

ARMCO INC. 27. Dezember 1978

703 Curtis Street
Middletown, Ohio / V.St.A.

Unser Zeichen: A 1824

Bezugskörper für Ultraschallprüfgeräte sowie Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung

Die Erfindungbezieht sich auf einen Bezugskörper für Ultraschallprüfgeräte sowie auf Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung.

Ultraschallprüfgeräte zur Untersuchung von metallischen und nicht metallischen Teilen auf Fehlerstellen werden in großem Umfang zur zerstörungsfreien Prüfung von rohen und bearbeiteten Materialien verwendet. Hierbei weiden gepulste Ultraschallwellen, die von einem Schallgeberwandler, z.B. einem piezoelektrischen Kristall, erzeugt werden, in den Prüfling eingestrahlt; durch innere Defekte oder Fehlerstellen in dem Prüfling, z.B. Risse, Hohlräume und andere Unregelmäßigkeiten, wird ein Teil der auf diese Defekte treffenden Schallwellen in Richtung auf einen Empfängerwandler reflektiert, der die reflektierte Schallwelle in ein elektrisches Signal umwandelt; als Empfängerwandler kann entweder der Schallgeberwandler oder ein separater Wandler verwendet werden. Die Zeitspanne zwischen '.ler Aussendung eines Schallimpulses in den Prüfling und dem Empfang

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des von der Fehlerstelle reflektierten Schallimpulses ist ein Hinweis auf die Lage des Defektes. Weiterhin ist die Amplitude des reflektierten Impulses ein Maß für die Größe des Defektes in Ausbreitungsrichtung der Schallwellen.

Ultraschallprüfgeräte dieser Art werden bisher mittels eines blockähnlichen Bezugskörpers geeicht, in den mehrere Löcher unterschiedlicher Tiefe und Durchmesser gebohrt sind. Derartige Bezugskörper haben sich jedoch als nicht völlig zufriedenstellend erwiesen. Dies liegt insbesondere an der Schwierigkeit, die Bodenfläche des Bohrloches und die Kontaktoberfläche des Bezugskörp'^rs mit dem Wandler parallel zu gestalten und auch daran, die Bodenfläche des Bohrloches entsprechend zu bearbeiten. Beides trägt zur Beeinflussung und Veränderung der reflektierten Schallwellen bei. Ein zuverlässiges Bezugseichsignal kann so nicht erhalten werden.

So ist z.B. festgestellt worden, daß bei bekannten Bezugskörpern ein Loch mit anscheinend ebener Grundfläche nicht tatsächlich eben ist, sondern vielmehr Krümmungen und Unregelmäßigkeiten aufweist, die ausreichen,um erhebliche Eichfehler für von der Lochbodenfläche refle tierte Ultraschallwellen einzuführen.

Da zudem solche Löcher oft nur einen sehr kleinen Durchmesser haben, kann die Schneide oder Spitze des für das Loch verwendeten Bohrers auswandern, wodurch Löcher mit nicht linearen Achsen oder variierenden Querschnitten erzeugt werden. Die Innenflächen solcher Löcher erzeugen eine unregelmäßige Reflexion der Ultraschallenergie, wodurch die Eichgenauigkeit verringert wird. Hinzu kommt, daß diese Ausbildung und Struktur eines Bezugskörpers nicht ein Abbild der Umgebung einer wirklichen Fehlstelle ist. Ein Hohlraum oder eine andere Fehlstelle ist nämlich in Wirklichkeit vollständig von dem festen Körper umgeben. Außerdem können mit bekannten Bezugskörpern einzelne Einschlüsse von Fremdmaterial oder de'rgl. in einem Hohlraum nicht simuliert werden. Schließlich ist es mit bekannten Bezugskörporn, die mit

dynamischen Ultraschallprüfgeräten zur Prüfung von rotierendem Stangenmaterial verwendet werden, auch nicht möglich, ein dynamisches Eichsignal zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bezugskörper zum Eichen von Ultraschallprüfgeräten sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und Anwendung anzugeben, wobei der Bezugskörper vorbestimnite Reflexionseigenschaften zur Verbesserung der Eichgenauigkeit aufweisen soll.

Diese Aufgabe ist für einen Bezugskörper zum Eichen von Ultraschallprüfgeräten zur Prüfung auf Fehlerstellen aus einem festen Körper, der mindestens eine Kontaktoberfläche aufweist, die mit dem Prüfgerät zur Einleitung von Ultraschallenergie in den Körper in Kontakt bzw. Verbindung steht, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem Bezugskörper in einer bekanntem Entfernungvon dessen Kontaktoberfläche zumindest ein Hohlraum mit bekannten Ausmaßen angeordnet ist, der mindestens eine bearbeitete Oberfläche zur Reflexion der in den Körper eingeleiteten Ultraschallenergie aufweist und dessen Volumen wesentlich kleiner als dasjenige des Körpers ist.

Der so gebildete Hohlraum in dem ansonsten festen Körper kann mit einem einen Einschluß repräsentierenden Material gefüllt sein, das auch bei dem geprüften Material aufgefunden werden kann. Das einen Einschluß repräsentierende Material modifiziert die Leitung der Ultraschallwellen, so daß realistische Reflexionssignale auftreten, die stark denen ähneln, die bei tatsächlichen Prüfbedingungen aufgefunden werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Bezugskörper eine dünne plattenförmige Zwischenschicht bekannter Dicke mit mindestens einer öffnung mit bekannten Ausmaßen auf, wobei die Zwischenplatte zwischen zwei festen End-

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teilen angeordnet und mit diesen verbunden ist, so daß die öffnung in der Zwischenplatte einen Hohlraum pit vorbestimmten Ausmaßen in dem Bezugskörper bildet. Zumindest einer der Endteile ist von bekannter Lange und hat mindestens eine Kontaktoberfläche, die in Kontakt oder Verbindung mit dem Prüfgerät gebracht werden kann, so daß der Hohlraum in dem Bezugskörper in einer bekannten Entfernung von der Kontaktoberfläche mit dem Prüfgerät befindlich ist. Vorzugsweise werden die Endteile und die Zwischenplatte durch eine Diffusionsverbindung miteinander verbunden, mit der die Verbindungslinien zwischen den einzelnen Teilen vollständig eliminiert werden, wodurch auch Nebenreflexionen in dem Bezugskörper reduziert werden. Zudem kann die Öffnung in der Zwischenplatte wiederum mit einem einen Einschluß repräsentierenden Material vor dem Zusammenbau des Bezugskörpers gefüllt werden, um so die Reflexionscharakteristiken des Bezugskörperr in einer realistischen Weise zu verändern.

Der Hohlraum kann in dem Bezugskörper ferner in verschiedenen Entfernungen von einer oder mehreren Kontaktoberflächen mit dem Prüfgerät angeordnet sein, so daß dadurch ein Bezugskörper als Referenz für unterschiedliche Ausbreitungsentfernungen dienen kann. Durch eine geeignete Anordnung des Hohlraumes kann dann eine lineare Aufeinanderfolge von verschiedenen Ausbreitungsentfernungen von unterschiedlichen Kontaktoberflächen mit demPrüfgerät dazu vorgesehen werden, um eine Entfernungs-Amplituden-Korrekturkurve des Prüfgerätes auszumessen und darzustellen.

Um sicherzustellen, daß die Reflexionsoberfläche des Hohlraumes parallel zu derKontaktoberfläche mit dem Prüfgerät ist und daß dadurch in den Bezugskörper eingeleitete Ultraschallenergie vorhersagbar reflektiert wird, wird die Berührungsfläche des an dem Hohlraum anliegenden Endteiles bis zu einem gewünschten Grade bearbeitet, wodurch Ungenauigkeiten eliminiert werden, die

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bei bekannten Bezugskörpern durch nicht vorhersagbare Charakteristiken der Reflexionsoberfläche erzeugt wurden. Da ferner die Tiefe der den Hohlraum bildenden Öffnung im Vergleich zu deren Breite klein ist, kann auch die Linearität der Achse der öffnung in einem Maße eingehalten werden, das bei bekannten Bezugskörpern bisher unmöglich war.

Bei einer anderen Ausführungsform der -Erfindung kann ein Bezugskörper, der einen Hohlraum in einem festen, um seine Längsachse drehbaren Körper aufweist, speziell bei dynamischen Prüfungen verwendet werden, wie etwa bei der Prüfung von rundem Stangenmaterial oder dergl.. Bei derartigen Prüfungen gemäß dem Stande der Technik war es bisher nicht möglich, die gesamte Prüfvorrichtung dynamisch zu eichen, indem der Bezugskörper kontinuierlich gedreht und damit tatsächliche Prüfbedingungen simuliert wurden. Bei einem Bezugskörper und einem Prüfverfahren gemäß der Erfindung ist jedoch eine derartige dynamische Eichung von Prüfgeräten möglich, wobei gleichzeitig ein hohes Maß von Genauigkeit und Wiederholbarkeit eingehalten wird.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Bezugskörper dadurch gebildet, daß vorzugsweise durch eine Diffusionsverbindung zwei feste Endteile miteinander verbunden werden, wobei mindestens eines der Endteile eine öffnung mit bekannten Ausmaßen aufweist und wobei mindestens eines dieser Endteile wiederum von bekannter Länge ist und eine für den Kontakt bzw. für die Verbindung mit dem Prüfgerät geeignete Kontaktoberfläche aufweist. Bei dieser Ausführungsform.ist die an dem Hohlraum anliegende Berührungsfläche des Endteiles bis zu einem gewünschten Grad bearbeitet, um so eine genaue Energie reflektierende Oberfläche zu schaffen. Die öffnung kann vollständig durch das Endteil hindurchragen oder kann aus einem

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Loch mit einem ebenen Boden bestehen, wie dieses aus dem Stande der Technik bekannt ist. Bei dieser Ausbildung reflektiert die bearbeitete Berührungsfläche des anliegenden Endteiles und nicht die Bodenfläche des die öffnung bildenden Loches die Ultraschallenergie, die an der Kontaktoberfläche des Bezugskörpers für das !Prüfgerät eingeleitet worden ist.

Die verschiedenen Ausführungsformen eines Bezugskörpers gemäß der Erfindung können allgemein in der gleichen Art wie bekannte Bezugskörper verwendet werden. Da jedoch die Dimensionen und die Oberflächenbearbeitung des Hohlraumes in einem bisher nicht möglichen Maße kontrolliert werden können, ist auch die Genauigkeit des mit dem Bezugskörper erhältlichen Eichsignales wesentlich verbessert. Zudem kann mit dem einen Einschluß repräsentierenden Material in dem Hohlraum das reflektierte Ultraschallsignal in einer realistischen Art modifiziert werden, wodurch ebenfalls die Genauigkeit des Bezugskörpers verbessert wird.

Die Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:

Figur 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispieles eines Bezugskörpers gemäß der Erfindung vor dem Zusammenbau;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht des Bezugskörpers in Figur 1 nach dem Zusammenbau und der Verbindung;

Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Bezugskörpers gemäß der Erfindung mit einem exzentrisch gelagerten Hohlraum;

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Figur 4 eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispieles eines Bezugskörpers gemäß der Erfindung mit mehreren Hohlräumen, die in verschiedenen Ausbreitungsentfernungen angeordnet sind;

Figur 5 eine teilweise gebrochene perspektivische Ansicht eines Bezugskörpers, der gegenüber dem Bezugskörper in Figur 4 anders konstruiert ist;

Figur 6 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Bezugskörpers gemäß der Erfindung für eine dynamische Eichung von Prüfgeräten;

Figuren
7A-7D

schematische Darstellungen von Eichwellenformen, die von einem bekannten Bezugskörper bei einer dynamischen Eichung eines Prüfgerätes erzeugt werden;

Figuren
8A-8D

schematische Darstellungen von Eichwellenformen, die von einem Bezugskörper gemäß der Erfindung bei einer dynamischen Eichung eines Prüfgerätes erzeugt werden;

Figur 9 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles eines Bezugskörpers gemäß der Erfindung;

Figur 10 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles eines Bezugskörpers gemäß der Erfindung.

In Figur 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispieles eines Ultraschallbezugskörpers darge-

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stellt, bevor dieser zusammengesetzt und verbunden ist. Der mit der Bezugsziffer 1 bezeichnete Bezugskörper weist eine dünne zylindrische plattenförmige Zwischenplatte 2 von bekannter Dicke auf, die eine durchgehende runde Öffnung 3 von bekannten Ausmaßen enthält. Die Zwischenplatte ist zwischen zwei zylindrischen festen Endteilen 4 und 5 angeordnet. Wie in Figur 1 gezeigt, sind die obere Berührungsfläche 2e. der Zwischenplatte 2 und die untere Berührungsfläche 4a des Endteiles 4 geglättet, um so einenrelativ engen Sitz zu schaffen, wenn die Zwischenplatte 2 und das Endteil 4 aneinandergesetzt sind. Die untere Berührungsfläche 2b der Zwischenplatte 2 und die obere Berührungsfläche 5b des Endteiles 5 sind ähnlich bearbeitet, um einen entsprechend engen Sitz zu gewährleisten, wenn das Endteil 5 an die Zwischenplatte 2 angesetzt ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß die ebenen Grenzen zwischen diesen Berührungsflächen vollständig verschwinden, wenn die Einzelteile durch eine Diffusionsverbindung miteinander verbunden werden, wie dies weiter unten erklärt wird. Obwohl in diesem Beispiel der Bezugskörper dargestellt und beschrieben ist als aus zylinderähnlichen Teilen zusammengesetzt, die z.B. aus einem runden Stangenmaterial bzw. Stangenstahl geformt werden können, können selbstverständlich auch andere Formen, z.B. quadratische hexagonale oder oktogonale Formen verwendet; es kann auch die spezifische Gestaltung des in dem Bezugskörper ausgebildeten Hohlraumes geändert werden, wenn dieses für spezielle Anwendungen oder Bezugskörperformen notwendig ist.

Die obere Oberfläche 4b des Endteiles 4 ist so bearbeitet, daß sie in Verbindung mit einem Wandler oder einer anderen Eingabevorrichtung eines Prüfgerätes in Kontakt bzw. Verbindung gebracht werden kann. Bei einigen Prüfbedingungen kann der Wandler nicht direkt in Kontakt mit der Kontaktoberfläche 4b gebracht werden, sondern wird mit dieser durch eine geeignete Kopplungs-

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flüssigkeit oder dergl. akustisch gekoppelt. In jedem Fall wird vorgezogen, daß die Kontaktoberfläche 4b parallel zu der Berührungsfläche 4a des Endteiles 4 ist, wenn der Bezugskörper zusammengesetzt ist. Eine maximale Energieüberführurig wird erzielt, wenn die Berührungsfläche 4a, die in Verbindung mit der öffnung 3 die reflektierende Oberfläche des in dem Bezugskörper angeordneten Hohlraumes bildet, sehr glatt ausgeführt wird. Da der Hohlraum, der durch die öffnung 3 nach dem Zusammenbau der Einzelteile gebildet wird, bekannte Ausmaße hat und in einer bekannten Entfernung von der Kontaktoberfläche 4b für das Prüfgerät angeordnet ist, kann auch die Eichgenauigkeit des Prüfmusters sehr genau kontrolliert werden. Da zudem die reflektierende Berührungsfläche 4a eben und parallel zu der Kontaktoberfläche 4b ist, an der Ultraschallenergie in dem Bezugskörper eingeleitet wird, wird auch eine vorhersagbare und wiederholbare Energiereflexion erreicht. Da ferner auch die Länge der den Hohlraum bildenden öffnung 3 im Vergleich zu deren Breite klein ist, können die Achse und die Seitenwände der Öffnung sehr gut senkrecht zu der Kontaktoberfläche 4b gehalten werden, wodurch sichergestellt wird, daß Reflexionsenergie nicht durch interne Nebenreflexionen verloren geht.

Allgemein wird angestrebt, den Bezugskörper aus dem gleichen Material wie das zu prüfende Material zu konstruieren, um sicherzustellen, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeiten und Dämpfungseigenschaften für die Schallwellen einander entsprechen. Zudem kann, um die Eichung realistischer und wirksamer zu gestalten, die öffnung 3 noch vor dem Zusammenbau des Bezugskörpers mit einem einen Einschluß repräsentierenden Material gefüllt werden, das in Hohlräumen in den zu prüfenden Teilen wahrscheinlich auch aufgefunden werden kann. Zum Beispiel treten bei der Prüfung von Stahlteilen Einschlußmaterialen wie Eisenoxid,

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Mangansilikate und Mangansulfide auf. Derartige Zusätze können, wenn gewünscht, zusammengepreßt werden, um so noch genauer in Hohlräumen vorhandene Einschlüsse, die während der Prüfung eines Teiles gefunden werden, zu simulieren. Natürlich hängt die Art des jeweils spezifischen verwendeten Materials von den Eigenschaften und Charakteristiken des zu prüfenden Teiles ab.

Der Bezugskörper wird zusammengesetzt, indem die Zwischenplatte zwischen den Endteilen 4 und 5 mit oder ohne den einen Einschluß repräsentierenden Materialien angeordnet wird und daß danach die zusammengesetzten Teile durch Induktionsheizung auf eine solche Temperatur gebracht werden, daß die sich berührenden Oberflächen der Zwischenplatte 2 und der Endteile 4 und durch Diffusion miteinander verbunden werden, wodurch die Oberflächengrenzen zwischen diesen Teilen eliminiert werden und eine einheitliche Struktur erzeugt wird, wie dies in Figur 2 gezeigt ist. Diese Art der Verbindung ist aus dem Stand der Technik bekannt. Obwohl vorzugsweise für die Konstruktion des Bezugskörpers Materialien, seien sie ähnlich oder nicht ähnlich, verwendet werden, die für eine Diffusionsverbindung geeignet sind, können selbstverständlich auch andere Materialien verwendet werden, die miteinander verbunden werden können, wobei eine Verbindungslinie erzeugt wird, die nur einen minimalen Widerstand für in den Bezugskörper eingeleitete Ultraschallwellen darstellt. Obwohl zudem eine Diffusionsverbindung die bevorzugte Methode für die Verbindung der Einzelteile des Bezugskörpers ist, kann jede andere Methode verwendet werden,m it der Reflexionen von der Verbindungsfläche erzeugt werden, die mit denvon dem Hohlraum erzeugten Reflexionen nicht interferieren. Wie in Figur 2 dargestellt, wird als Resultat ein fester Körper mit einem Hohlraum erhalten, der bekannte Ausmaße sowie kontrollierte Reflexionseigenschaften hat und in dem Bezugskörper in einer bekannten Entfernung von der Kontaktoberfläche 4b für das Prüfgerät angeordnet ist.

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Um einen vielfältiger verwendbaren Bezugskörper zu erhalten, kann die untere Oberfläche 5a des Endteiles 5 ebenfalls so bearbeitet werden, daß sie als Kontaktoberfläche für dieVerbindung bzw. Kontakt mit dem Prüfgerät dient, so daß Schallwellen in den Bezugskörper von beiden Enden eingeleitet werden können. Bei einer solchen Ausbildung des Bezugskörpers soll selbstverständlich auch die Berührungsfläche 5b entsprechend bearbeitet und eben getjLättet werden, um hier optimale Reflexionseigenschaften sicherzustellen. Wenn zudem die entsprechenden Längen der Endteile 4 und 5 unterschiedlich gewählt werden, kann der von der Öffnung 3 und der Zwischenplatte 2 gebildete Hohlraum 6 in unterschiedlichen Ausbreitungsentfernungen von beiden Kontaktoberflächen des Bezugskörpers für das Prüfgerät angeordnet werden, wodurch ein Bezugskörper die Funktion von zweien übernimmt. Durch eine derartige Konstruktion kann mehr als ein Eichpunkt erzielt werden, ohne daß die Anordnung eines mit dem Prüfgerät verbundenen Ultraschallwandlers geändert werden müßte.

In Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Bezugskörpers gemäß der Erfindung dargestellt, der mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet ist. Der Bezugskörper besteht aus einem würfelförmigen Körper mit mehreren Kontaktoberflächen 11 bis 16 für Prüfgeräte und einem würfelförmigen Hohlraum 17, der im Inneren des Bezugskörpers 10 exzentrisch angeordnet ist. Die ebenen Oberflächen des Hohlraumes 17 sind parallel zu den entsprechenden Kontaktoberflächen 11 bis 16 des Bezugskörpers 10, um hierdurch eine optimale Ultraschallenergiereflexion sicherzustellen. Bei einer Konstruktion gemäß der Figur 3 kann der Hohlraum 17 so angeordnet werden, daß von jeder der Kontaktoberflächen 11 bis 16 für Prüfgeräte unterschiedliche Entfernungen für die Schallwellen vorhanden sind, so daß für ein Ultraschallprüfgerät zur Materialprüfung auf Fehlstellen und

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Risse sechs verschiedene Eichpunkte vorgesehen sind. Durch eine geeignete Anordnung des Hohlraumes 17 kann eine lineare Aufeinanderfolge von Ausbreitungsentfernungen von jeder der Kontaktoberflächen 11 bis 16 vorgesehen werden, um auf diese Weise für das Prüfgerät eine Korrekturkurve hinsichtlich der zurückgelegten Entfernung in bezug zu der Amplitude der reflektierten Welle auszumessen. Obwohl das Ausführungsbeispiel gemäß Figur beschrieben und dargestellt worden ist in Verbindung mit einem Würfel mit sechs Oberflächen, können selbstverständlich auch andere feste Körper mit einer größeren oder kleineren Anzahl von Kontaktoberflächen in Verbindung mit einem exzentrisch gelagerten Hohlraum geeigneter Form vorgesehen werden, um so jede gewünschte Anzahl von verschiedenen Entfernungen und dementsprechend jede gewünschte Anzahl von Eichpunkten zu erzeugen. Dieser Bezugskörper kann entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt werden, indem eine dünne plattenartige Zwischenplatte 2' mit einer öffnung geeigneter Form zur Bildung eines Hohlraumes 17 zwischen zwei festen Endstücken 4¹ und 5¹ angeordnet und mit diesen verbunden wird. Wenn die Einzelteile durch eine Diffusionsverbindung miteinander verbunden werden, werden die Verbindungsgrenzlinien 17" verschwinden. Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 kann der Hohlraum 17 mit einem geeigneten, einen Einschluß darstellenden Material gefüllt werden.

In Figur 4 ist eine weitere Verbesserung eines mit 20 bezeichneten Bezugskörpers dargestellt, der mehrere Hohlräume aufweist, die in verschiedenen Entfernungen angeordnet sind. Eine derartige Konstruktionsart eines Bezugskörpers ist insbesondere nützlich bei einer Eichung in Verbindung mit rechteckigem Stangenmaterial. Der Bezugskörper 20 weist zwei treppenförmige Endteile 21 und 22 auf, die entlang ihrer treppenförmigen Oberflächen zusammenpassen und zusammengesetzt ein

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rechtwiiikliges Parallelepiped bilden. Wie bei den vorherigen AusfuhrungsbcispJeLen ist zwischen den Endteilen 21 und 22 auf jedem Treppenniveau eine dünne plattenartige Zwischenplatte mit einer Öffnung angeordnet, wie dieses mit den Bezugsziffern 23 bzw. 24 für die erste Treppenstufe dargestellt ist. Die Dicke der Zwischenplatte 23 und die Ausmaße der Öffnung 24 werden wie oben beschrieben gewählt. Auf den nachfolgenden Treppenstufenniveaus sind zusätzliche Zwischenplatten 25 und 2G mit Öffnungen 27 bzw. 28 angeordnet, so daß mehrere Hohlräume in dem Bezugskörper 20 vorgesehen sind, wenn die Zwischenplatten zwischen den Endteilen angeordnet sind. Die Höhe jeder Plattenstufe wird so gewählt, daß jeder Hohlraum eine vorbestimmte Entfernung von der Kontaktfläche 29 für das Prüfgerät entfernt ist. Wenn gewünscht kann die der Kontaktoberfläche 29 gegenüberliegende Oberfläche 30 ebenfalls als eine Kontaktoberfläche für das Prüfgerät dienen, so daß der Bezugskörper 20 für sechs verschiedene Ausbreitungsentfernungen verwendet werden kann. Wie oben beschrieben, kann in einigen oder in allen der Hohlräume Einschlüsse repräsentierendes Material vorgesehensein; die Zwischenplattenkönnen mit den Endteilen ebenfalls durch eine Diffusionsverbindung oder dergl. verbunden werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die den Öffnungen 24, 27 und 29 zugeordneten Reflexionsoberflächen wie oben beschrieben bearbeitet. Wenn zur Verbindung der Einzelteile des Bezugskörpers 20 eine Diffusionsverbindung verwendet wird, ver schwinden die Begrenzungslinien. Obwohl das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 als Bezugskörper mit drei Hohlräumen beschrieben unddargestellt worden ist, kann ein derartiger Bezugskörper selbstverständlich soviel Hohlräume enthalten wie benötigt werden, indem eine entsprechende Anzahl von Treppenstufenniveaus, Zwischenplatten und Öffnungen vorgesehen wird.

In Figur 5 ist eine gegenüber dem obigen Ausführungsbeispiel·

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abgeänderte Konstruktion für einen hier mit 30 bezeichneten Bezugskörper dargestellt/ der ebenfalls mehrere Hohlräume in unterschiedlichen Ausbreitungsentfernungen aufweist und in der Funktionsweise dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ähnelt. Der Bezugskörper 30 weist eine geschichtete Struktur aus abwechselnd festen Platten und Platten mit öffnungen auf. Wie in Figur 5 dargestellt, weist ein äußeres Endteil 31 eine obere Kontaktoberfläche 32a auf/ die in Kontakt oder Verbindung iiiiL· dem Prüfgerät gebracht wird; ferner weist dieses Teil eine untere Berührungsfläche 32b mit den erforderlichen Reflexionscharakteristiken auf. Eine dünne plattenförmige Zwischenschicht ist mit der Berührungsfläche 32b des Endteiles 31 durch Diffusion oder dergl. verbunden. Die Zwischenplatte 33 enthält eine innere öffnung bzw. Bohrung 34 mit bekannten Ausmaßen, die mit einem einen Einschluß repräsentierenden Material ausgefüllt werden kann, wie dies oben beschrieben worden ist. Die Zwischenplatte ist ihrerseits mit einer festen Vollplatte 35 verbunden. Die bearbeitete untere Oberfläche der Vollplatte 35 ist mit der oberen Berührungsfläche einer zweiten plattenartigen Zwischenschicht 36 verbunden. Die Zwischenplatte 36 weist ebenfalls eine Öffnung 37 mit bekannten Ausmaßen auf, die ebenfalls mit einem ehen Einschluß repräsentierenden Material gefüllt werden kann, wenn dies erwünscht ist. Die gegenüberliegende Oberfläche der Zwischenplatte 36 ist mit einer zweiten Vollplatte 38 verbunden. An diese schließt sich eine dritte Zwischenplatte 39 mit einer Öffnung 40 mit bekannten Ausmaßen an, die zwischen der Vollplatte 38 und einer Endplatte 41 aus Vollmaterial angeordnet ist, wobei die untere Oberfläche 38a der Endplatte 38 parallel zu der Kontaktoberfläche 32 für das Prüfgerät ist. Die Öffnung kann ebenfalls mit einem einen Einschluß repräsentierenden Material gefüllt werden, wenn dies erforderlich ist. Wie in Figur 5 dargesbellt, sind die öffnungen 34, 37 und 40 so gestaffelt angeordnet, daß zwei öffnungen nicht gleichzeitig an der

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Kontaktoberflache 32 eingeleitete Ultraschallenergie empfangen und reflektieren. Die Dicke der Voliplatten 31, 35, 38 und 41 und die Dicke der Zwischenplatten 3">, 36 und 39 werden so dimensioniert, daß die Hohlräume 34, 37 und 40 in vorbestimmten Entfernungen von der Kontaktoberfläche 32 für das Prüfgerät angeordnet sind. Selbstverständlich kann auch die äußere Oberfläche 42 des Endteiles bzw. der Endplatte 41 als Kontaktoberfläche für ein Prüfgerät vorgesehen sein; ebenso können die gegenüberliegenden Oberflächen der Vollplatten 35, 38 und so bearbeitet werden, daß Ultraschallenergie an beiden Kontaktoberflächen 32 oder 4 2 eingeleitet werden kann, so daR dadurch sechs mögliche unterschiedliche Ausbreitungsentfernuiij^n wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 erzielt werden.

In den Figuren 6 und 8 ist ein mit 50 bezeichneter Bezugskörper dargestellt, der speziell bei dynamischen Prüfungen verwendet werden kann, um rundes Stangenmaterial oder dergl. zu prüfen. Bei derartigen Prüfungen wird das zu prüfende Stangenmaterial in einen Wassertank untergetaucht und durch Gestellrollen drehbar unterstützt. Das untergetauchte Stangenmaterial wird dann um seine Längsachse gedreht und ein Ultraschallwandler entlang der Achse des Stangenmaterials bewegt, wobei Ultraschallwellen bekannter Charakteristik in das zu prüfende Stangenmaterial eingeleitet werden. Die resultierenden Ultraschallreflexionen, die an dem Wandler aufgrund interner Defekte oder Risse empfangen werden, können beobachtet und mittels geeigneter Anzeigevorrichtungen interpretiert werden. In einigen Fällen werden Sender- und Empfängerwandler, die mit dem Prüfgerät verbunden sind, zur Prüfung des Prüflinges mit Kompressionswellen entweder koaxial oder radial angeordnet . Bei anderen Fällen werden zur Prüfung des Prüflinges mittels Schubwellen Sender - und Empfängerwandler in bezug zu dem Prüfling in einer Winkelbeziehung angeordnet. Si derartigen Prüfkonfigurationen dient das Wasser oder eine andere Flüssigkeit, in der das Stangenmaterial eingetaucht ist, dazu, die Ultraschallenergie von dem Wandler auf das zu prüfende Stangen-

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material zu koppeln, wodurch ein direkter Kontakt zwischen den Wandlern und dem Stangenmaterial verhindert wird.

In den Figuren: 7A bis 7B ist ein bekannter Bezugskörper dargestellt, der zur Eichung eines derartigen dynamischen Prüfgerätes verwendet wird. Hierbei weist ein im wesentlichen zylindrischer Stab 60, der in Aufsicht dargestellt ist, ein Bohrloch 61 mit einer flachen ebenen Bodenfläche auf, das sich radial von der Längsachse des Stabes 60 nach außen erstreckt. Dieser Stab 60 ist in einer geeigneten nicht dargestellten Kopplungsllüssigkeit in der Nähe eines Ultraschallwandlers eingetaucht. Der Stab 60 ist so montiert, daß er in der mit bezeichneten Pfeilrichtung um seine Längsachse gedreht werden kann.

Bei vielen Prüfanordnungen ist es wünschenswert in dem Bezugskörper Ausbreitungsstrecken entsprehhend D/4, D/2 und 3D/4 entsprechend einiger MIL-PrüfSpezifikationen vorzusehen, wobei D der Durchmesser des Bezugskörpers ist. In Figur 7 ist ein derartiger bekannter Bezugskörper mit einem Bohrloch 61 mit ebener Bodenfläche dargestellt, wobei die Bodenfläche des Loches 61 in einer Entfernung D/4 von der oberen Oberfläche des Bezugskörpers 60 liegt, wenn die öffnung des Bohrloches von dem Ultraschallwandler 62 abgewandt ist, wie dies in Figur 7A dargestellt ist. In dieser Stellung erzeugen Ultraschallreflexionen von dem Loch in dem Stab 60 eine mit 64 bezeichnete charakteristische Wellenform, die einen ersten Impuls 65 entsprechend der einfallenden,in den Stab 60 eingeleiteten Ultraschallenergie und einen nachfolgenden kleineren Impuls 66 entsprechend der von der ebenen Bodenfläche des Loches 61 reflektierten Ultraschallenergie aufweist. Die Impulse 65 und 66 haben voneinander einen Abstand entsprechend der Entfernung D/4. Die Amplitude des Impulses 66 hängt teilweise

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von der Beschaffenheit der Bodenfläche des Loches 61 ab, die für bekannte Löcher mit ebenen Böden nicht genau kalibriert werden kann. Ein weiteres Problem tritt dann auf, wenn der Stab 60 sich soweit gedreht hat, daß die öffnung des Bohrloches 61 dem Wandler 62 gegenüberliegt, wie dies in Verbindung mit den Figuren 7B bis 7D nachstehend beschrieben wird. Schließlich kann festgestellt werden, daß die bei bekannten Bezugskörpern gemäß Figur 7A verwendete Lochart lediglich ein Eichsignal für eine Entfernung entsprechend D/4 liefert. Aus diesem Grunde sind mehrere Bezugskörper notwendig, um eine Eichung für unterschiedliche Ausbreitungsstrecken bzw. Entfernungen zu erhalten.

In den F' niren 7B bis 7D ist ein bekannter Bezugskörper mit einem Bohrloch 81 mit ebener Bodenfläche dargestellt, das so bemessen ist, daß eine Ausbreitungsstrecke von D/2 vorliegt. Wenn ein derartiger Bezugskörper 60 in der in Figur 7B gezeigten Position ist, in der die öffnung des Bohrloches von dem Wandler 62 abgewandt ist, so wird in den Stab 60 von dem Wandler 62 eingeleitete Ultraschallenergie teilweise von der Bodenfläche des Loches 81 reflektiert; hierdurch wird ein mit 84 bezeichnetes typisches Impulsbild erzeugt, daß einen ersten Impuls 85 entsprechend der in den Stab 60 einfallenden Ultraschallenergie und einen nachfolgenden kleineren Impuls 86 entsprechend der von der Bodenfläche des Loches reflektierten Ultraschallenergie aufweist. Der Abstand zwischen den Impulsen 85 und 86 entspricht dabei der Ausbreitungsstrecke bzw. Entfernung D/2. Auch hier kann beobachtet werden, daß Unregelmäßigkeiten in der Bodenfläche des Loches 81 bzw. Bohrfehler beim Bohren des Loches, so z.B. ein Auswandern des Bohrers usw. sich direkt als Eichungenauigkeiten bei dem reflektierten Signal niederschlagen.

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Wenn der Bezugskörper um 90° in die in Figur 7C gezeigte Stellung gedreht ist, so daß die Lochachse 81 etwa quer zu der Einfausrichtung der Ultraschallenergxe 80 liegt, so wird ein charakteristischer Wellenzug 94 erzeugt, der einen ersten Pik 95 entsprechend der in den Stab 60 eingeleiteten einfallenden Ultraschallenergie und einen nachfolgenden weiteren Impuls 96 entsprechend der von den Seitenwänden des Loches 81 mit der ebenen Bodenfläche reflektierten PJtiergie aufweist. Die auf die Seitenwände des Blockes 81 auffallende Ultraschallenergie 80 in dieser Position des Stabes 60 erzeugt ein Neben- oder Störsignal, das mit dem Eichprozeß interferiert unddiesen stört. So kann die Impulshöhe des Impulses praktisch nicht als Eichreferenz dienen.

Wenn schließlich der Stab 60 in die in Figur 7D gezeigte Position gedreht ist, so daß die öffnung des Loches 81 dem Wandler 62 gegenüberliegt, so erscheint eine hier mit 67 bezeichnete charakteristische Wellenform. DieseWellenform 67 weist eine allmähiidi ansteigende Anstiegskante 68 entsprechend der Vorderfront des in den Stab 60 eingeleiteten Ultraschallenergieimpulses auf, die von einer gezahnten Spitze 69 und einer gezahnten Rückflanke 70 gefolgt ist, die die Mehrfach-Reflexionen von den Seitenwänden und der Öffnung des Loches darstellen.

Bei der bekannten in den Figuren 7A bis 7D dargestellten Prüfanordnung ist der"Bezugskörper üblicherweise in einem Wiegenlager gelagert, wobei die Öffnung des Loches 61 bzw. 81 von dem Wandler 62 abgewandt ist. Der Bezugskörper wird dann solange manipuliert, bis bei dem der reflektierten Welle entsprechenden Ausgangssignal ein Maximum beobachtet wird. Hier besteht nun keine Sicherheit dafür, daß die Bodenfläche des Loches 61 bzw. 81 tatsächlich senkrecht zu der einfallenden

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Ultraschallenergie 80 liegt. Ein Ausgangssignal mit einer solchen maximalen Amplitude für den reflektierten Impuls kann ebenfalls aufgrund von nicht vorhersagbaren Ungenauigkeiten in der Bodenfläche des Loches 61 auftreten, so z.B. Qngenauigkeiten hinsichtlich der Ebenheit und der Ausrichtung, die die Reflexionscharakteristiken ungünstig beeinflussen. In Figur 6 ist ein Bezugskörper 50 aus einem stabförmigen Zylinder 51 mit einem darin angeordneten Hohlraum 5 2 dargestellt. Der Bezugskörper 50 kann dadurch hergestellt werden, daß eine dünne plattenartige Zwischenschicht 57 mit der Öffnung 52 zwischen zwei.aus Vollmaterial bestehenden halbzylinderförmigen Endteilen 58 und 59 angeordnet und mit diesen z.B. durch Diffusionsverbindung verbunden wird, so daß die Endstruktur im Querschnitt zylindrisch ist. Der Bezugskörper kann in jeder Länge hergestellt werden, die für die spezielle Prüfanordnung geeignet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 hat der Hohlraum 52 die Form einer flachen Zylinderscheibe, so daß der reflektierte Anteil der in den Bezugskörper 50 eingeleiteten Ultraschallenergie größer ist, wenn der Ultraschall in Richtung des Pfeiles 53 - senkrecht zur Längsachse des Bezugskörpers 50-eingeleitet und von der hier oberen Oberfläche 54 des Hohlraumes 52 reflektiert wird, als wenn Ultraschall in - schräger - Richtung des Pfeiles 55 in den Bezugskörper 50 eingeleitet und von der - hier unteren Oberfläche des Hohlraumes 52 reflektiert wird. Selbstverständlich kann der Hohlraum 52 jede andere geeignete Gestalt aufweisen, um so optimale Reflexionscharakteristiken zu erhalten, so daß die reflektierte Energie z.B. maximal ist, wenn die Zwischenplatte 57 senkrecht zu der einfallenden Ultraschallenergie steht, und hingegen nur ein unbedeutender Energieanteil reflektiert wird, wenn der Bezugskörper 50 um 90° gedreht ist, so daß die Zwischenschicht 57 parallel zu der einfallenden Ultraschallstrahlung liegt. Zum Beispiel kann der

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Hohlraum eine rechteckige öffnung sein, die in die Zwischenplatte 57 maschinell eingearbeitet ist. In jedem Fall sind selbstverständlichdie ebenen Berührungsflächen der Endbeile 58 und 59, die an der Zwischenplatte 57 anliegen, so bearbeitet, daß die gewünschten Reflexionseigenschaften erreicht werden. Wie bereits oben beschrieben, kann auch in diesem Falle der Hohlraum 52 mit einem geeigneten, einen Einschluß darstellenden Material ausgefüllt werden, um so realistische Eichsignale zu erzeugen.

In Figur 6 ist der Bezugskörper 50 so dargestellt, daß der Hohlraum 52 auf der Rotationsachse des Bezugskörpers 50 in einer Entfernung D/2 von der Oberfläche des Bezugsl'örpers liegt. Selbstverständlich kann der Hohlraum 52 auch in einer anderen Entfernung von der Oberfläche des Bezugskörpers 50 angeordnet sein, um so eine andere Ausbreitungsstrecke bzw. Entfernung zu erzeugen. So können in Übereinstimmung mit den genannten MIL-PrüfSpezifikationen Ausbreitungsstrecken bzw. Entfernungen entsprechend D/4 und 3D/4 erforderlich sein. Unter diesen Bedingungen würde der Hohlraum 52 in dem Bezugskörper 50 so angeordnet , daß die Entfernungen von den Oberflächen des Bezugskörpers zu der größten Oberfläche des Hohlraumes jeweils D/4 bzw. 3D/4 betragen. Auf diese Weise kann ein einziger Bezugskörper Eichsignale für zwei Ausbreitungsstrecken bzw. Entfernungen liefern. Selbstverständlich kann der Bezugskörper in Anlehnung an das Ausführungtbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 auch so konstruiert sein, daß ein zylindrischer Hohlraum mit einer Zylinderachse parallel zu der Rotationsachse des Bezugskörpers 50 erzeugt wird. Die Wirkungsweise aller verschiedenen Ausführungsformen wird nachfolgend beschrieben.

Die Wirkungsweise eines Bezugskörpers 50 in Verbindung mit einer

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dynamischen Prüfung und die Vorteile gegenüber einem in Verbindung mit den Figuren 7A bis 7D erläuterten Bezugskörper sind in den Figuren 8A bis 8B dargestellt. Der Bezugskörper 50 ist in eine geeignete, hier nicht dargestellte Kopplungsflüssigkeit eingetaucht und wird mit einer bestimmten Geschwindigkeit um seine Längsachse gedreht. Ultraschallenergie 80, die in den Bezugskörper von dem Wandler 62 eingestrahlt wird, wird von einem HoliLiaum 52 reflektiert, der in einer Entfernung D/2 angeordnet ist. Hierbei wird eine mit 120 bezeichnete charakteristische Wellenform erzeugt. In der in Figur 8A dargestellten Stellung des Bezugskörpers 50,in der die obere Oberfläche 54 des Hohlraumes 52 der einfallenden Ultraschallenergie von dem Wandler 62 ausgesetzt ist, zeigt die Wellenform 120 eine erste Spitze 121 entsprechend der einfallenden Energie und eine zweite schmale Spitze 122 in einem Abstand von D/2 entsprechend der von dem Hohlraum 52 reflektierten Energie. Die Amplitude der Signale 121 und 122 hängt hierbei von der Größe der Fläche 54 ab, die der Energie ναι dem Wandler 62 ausgesetzt ist, und ferner von den Dämpfungseigenschaften des Bezugskörpers.

Wenn der Bezugskörper 50 um einen Winkel von 90° verdreht worden ist, wie dies in Figur 8B dargestellt ist, so daß die schmale Oberfläche 56 des Hohlraumes 52 dem Wandler 62 zugewandt ist, so wird eine charakteristische Wellenform 123 erzeugt, in der lediglich eine der einfallenden Energie entsprechende Spitze 124 erscheint. Da nur ein unbedeutender Betrag der Ultraschallenergie von der schmalen Oberfläche, 56 reflektiert wird, so wird auch das Reflexionssignal bzw. eine Reflexionsspitze nur sehr schmal oder überhaupt nici., vorhanden sein. Bei dieser Prüfanordnung werden genaue und wiederholbare Eichwellenformen erzeugt, die entsprechend interpretiert und zur zuverlässigen Eichung von Ultraschallprüfgeräten herangezogen werden können. Der Bezugskörper 50 kann z.B. in der Art

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gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 konstruiert sein, so daß durch den zylindrischen Hohlraum die Amplitude des reflektierten Signales 122 relativ konstant gehalten wird. Zusätzlich kann auch noch der Wandler 62 in einer Richtung parallel zu der Rotationsachse des Bezugskörpers 50 verschoben werden,so daß das gesamte Innenvolumen des rotierenden Prüfstabes abgetastet wird.

Wie oben beschrieben, kann der Hohlraum 52 in einer Entfernung D/4 von der Oberfläche des Bezugskörpers 50 liegen, um dadurch Ausbreitungsstrecken bzw. Entfernungen entsprechend D/4 und 3D/4 zu erhalten. Die Wirkungsweise eines derartigen Bezugskörpers bei einer dynamischen Prüfanordnung ist in den Figuren 8B bis 8D dargestellt. Wenn der Hohlraum 52 in einer Entfernung D/4 von der Oberfläche des Bezugskörpers 50 angeordnet ist, wie in Figur 8C gezeigt, so weist die erzeugte charakteristische Wellenform 125 einen ersten, der einfallenden Ultraschallenergie entsprechenden Impuls 126 und einen zweiten, der reflektierten Ultraschallenergie entsprechenden Impuls 127 auf, der von dem ersten Signal einen Abstand entsprechend D/4 hat. Es ist beobachtet worden, daß dann, wenn der Bezugskörper in Richtung des Pfeiles 63 um 90° gedreht ist (hier nicht dargestellt), der Hohlraum 52 außerhalb des Ultraschallstrahles 80 liegt, so daß eine Wellenform ähnlich der in Figur 8B gezeigten erzeugt wird. Wenn schließlich der Bezugskörper 50 um 180° aus seiner Anfangslage gedreht ist, so daß der Hohlraum 52, wie in Figur 8B gezeigt, in einer Entfernung 3D/4 von der Oberfläche des Bezugskörpers entfernt liegt, so wird eine Wellenform 128 erzeugt, die einen ersten, der einfallenden Welle entsprechenden Pik 129 und einen darauffolgenden zweiten kleineren , der reflektierten Welle entsprechenden Pik 130 aufweist, der von dem Pik 129 einen Abstand entsprechend 3D/4 hat.

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Für jede in den Figuren 8A bis 8B gezeigte Prüfanordnung und Bezugskörperausführung kann der Bezugskkörper 50 kontinuierlich gedreht werden, um so ein genaues und wiederholbares dynamisches Eichsignal für jede gewünschte Ausbreitungsstrecke bzw. Entfernung zu erhalten.

In Figur 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bezugskörpers dargestellt. Der mit 150 bezeichnete Bezugskörper weist zwei aus Vollmaterial bestehende Endteile 151 und 152 auf, die die Form von rechtwinkligen Parallelepipeden haben und entlang ihrer Berührungsflächen verbunden sind, so daß sie einen würfelartigen Prüfblock bilden. Eines der Endteile, in diesem Falle das Endteil 152, weist eine öffnung 153 mit geeigneter Gestalt auf, die teilweise oder vollständig durch das Endteil 152 ragt. Die Berührungsfläche 155 des Blockes 151 wird entsprechend fein bearbeitet, um die gewünschten Reflexionscharakteristiken zu erreichen. In den Block 150 in Pfeilrichtung 156 eingeleitete Ultraschallenergie wird auf diese Weise von der an der öffnung 153 anliegenden Oberfläche 155 reflektiert, wodurch ein vorhersagbares und wiederholbares reflektiertes Eichsignal erzeugt wird. Selbstverständlich kann die Öffnung 153 auch andere Formen oder Ausmaße annehmen, wenn dies für die einzelne Prüfsituation zuträglich ist. Wenn die Endteile 151 und 152 durch Diffusionsverbindung miteinander verbunden werden, verschwindet auch die Begrenzung 154.

In Figur 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bezugskörpers dargestellt, der hier mit 160 gekennzeichnet ist. Eine dünne plattenförmige Zwischenschicht 161 ist zwischen zwei Endteilen 162 und 163 angeordnet. Die Endplatten 162 und 163 können mit einer hier mit 164 bezeichneten Kontaktoberfläche für ein Prüfgerät versehen sein, um in den Bezugskörper Ultraschallenergie einzuleiten. Die Zwischenplatte 161 weist eine

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oder mehrere Öffnungen 165 auf, deren Form und Größe so bestinmt ist, daß die notwendigen Eichparameter erzeugt werden. Die Öffnungen 165 können teilweise oder vollständig durch die Zwischenplatte 161 reichen und sie können auch als Löcher mit ebenen Bodenflächen ausgebildet sein, wie dies aus dan Stand der Technik bekannt ist. Eine Berührungsfläche 166 des Endteiles 164, die an der Zwischenplatte 161 anliegt, ist als ebene glatte Berührungsfläche ausgebildet und dient in Verbindung mit der Öffnung 165 als Reflexionsfläche für Ultraschallenergie, die an der Kontaktoberfläche 164 des Endteiles für das Prüfgerät in den Bezugskörper eingeleitet worden ist. In ähnlicher Weise kann auch die der Zwischenplatte 161 zugewandte Fläche des Endteiles 163 bearbeitet sein, damit von ihr in Verbindung mit einer weiteren ihr zugewandten Öffnung Ultraschallenergie reflektiert wird, die an der unteren Kontaktoberfläche 168 des Endteiles 163 für das Prüfgerät eingeleitet worden ist. Wie auch bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Einzelteile des Bezugskörpers durch eine Diffusionsverbindung miteinander verbunden werden, um so die Begrenzungen zwischen den einzelnen Teilen zu eliminieren.

Bei den hier behandelten Bezugskörpern betreffen die Kontaktoberflächen der verschiedenen Ausführungsbeispiele, die in Verbindung oder Kontakt mit dem Prüfgerät stehen, entweder eine Oberfläche des Bezugskörpers, die direkt mit einem Teil des Prüfgerätes, z.B. einem Wandler oder dergl. in Kontakt steht oder eine Oberfläche, die nur indirekt mit einem Teil des Prüfgerätes mittels eines geeigneten Ultraschallkopplers_r z.B. einer Flüssigkeit, in Kontakt steht.

Selbstverständlich können Änderungen im Detail, im Material, in den Verfahrensschritten und den Anordnungen der Einzelteile bei den Bezugskörpern vorgenommen werden, die lediglich zur Erläuterung der Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind.

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-JO-.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing. E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser Ernsbergerstrasse 19 28563/0 8 München 60 ARMCO INC. 27. Dezember 1978 Curtis Street Middletown, Ohio / V.St.A. Unser Zeichen: A 1824 Patentansprüche "Λ ' ' ■ ■ ■

1.jBezugskörper zum Eichen von Ultraschallgeräten zur Prüfung -S auf Fehlerstellen oder dergl. aus einem festen Körper, der mindestens eine Kontaktoberfläche aufweist, die mit dem Prüfgerät zur Einleitung von Ultraschallenergie in den Körper in Kontakt bzw. Verbindung bringbar ist, dadurch g ekenn zeichnet , daß in dem Bezugskörper in einer bekannten Entfernung von dessen Kontaktoberfläche zumindest ein Hohlraum mit bekannten Ausmaßen angeordnet ist, der mindestens eine bearbeitete Oberfläche zur Reflexion der in den Körper eingeleiteten Ultraschallenergie aufweist und dessen Volumen wesentlich kleiner als dasjenige des Körpers ist.

2. Bezugskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum zumindest teilweise mit einem einen Einschluß repräsentierenden Material gefüllt ist.

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3. Bezugskörper nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugskörper aus zwei Teilen mit je einer ebenen Berührungsfläche besteht, wobei mindestens ein Teil eine öffnung mit bekannten Ausmaßen auf·, ist und die beiden Teile mit ihren ebenen Berührungsflächen miteinander verbunden sind, d'iß mindestens ein Teil eine mit dem Prüfgerät in Kontakt bringbare Kontaktoberfläche aufweist, die in bekannter Entfernung von der ebenen Berührungsfläche liegt, und daß die ebene Fläche des Teiles mit der Kontaktoberfläche bearbeitet und direkt auf der Öffnung angeordnet ist und somit eine Reflexionsfläche für an der Kontaktfläche eingeleitete Ultraschallenergie bildet, wodurch in dem aus den beiden Teilen zusammengesetzten Bezugskörpern die öffnung einen Hohlraum mit bekannten Ausmaßen in einer bekannten Entfernung von der Kontaktoberfläche bildet.

4. Bezugskörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Bezugskörpers durch Diffusionsverbindung miteinander verbunden sind, um eine einheitliche Struktur zu bilden.

5. Bezugskörper nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugskörper aus zwei Endteilen mit je einer ebenen Berührungsfläche und mindestens einer dünnen, zwischen den Endteilen angeordneten und an deren ebenen Berührungsflächen anliegenden Zv.' schenplatte bekannter Dicke zusammengesetzt ist, daß die Zwischenplatte mindestens eine öffnung bzw. einen Durchbruch mit bekannten Ausmaßen aufweist, unddaß mindestens ein Endteil eine äußere, als Kontaktoder Verbindungsfläche für das Ultraschallprüfgerät geeignete Kontaktoberfläche und eine bekannte Dickenausdehnung aufweist, wodurch in dem aus den beiden Endteilen und der Zwischenplatte zusammengesetzten Bezugskörper die öffnung bzw. der Durchbruch einen Hohlraum mit bekannten Ausmaßen

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in einer bekannten Entfernung von der Kontaktoberfläche bildet.

6. Bezugskörper nach einem der vorhergehenden Ansprücl 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endteil dicker als das andere ist und beide Endteile eine als Kontakt- bzw. Verbindungsfläche für das Prüfgerät geeignete Kontaktoberfläche aufweisen, so daß die öffnung bzw. der Durchbruch von diesen Kontaktoberflächen unterschiedlich weit entfernt ist.

7. Bezugskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Berührungsfläche eines Endteiles parallel zu der Kontaktoberfläche mit dem Prüfgerät ist und als Reflexionsfläche für in die Kontaktoberfläche eingeleitete Ultraschallenergie ausgearbeitet ist.

8. Bezugskörper nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile und die Zwischenplatte durch Diffusion verbunden sind , um eine einheitliche Struktur zu bilden.

9. Bezugskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Ultraschallprüfgerät in Verbin^'ing stehende Kontaktoberfläche und der Hohlraum so angeordnet sind, daß Ultraschallwellen in den Bezugskörper parallel zu dessen Längsachse einleitbar sind.

10. Bezugskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Ultraschallprüfgerät in Verbindung stehende Kontaktoberfläche und der Hohhlraum so angeordnet sind, daß Ultraschallwellen in den Bezugskörper senkrecht zu dessen Längsachse einleitbar sind.

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11. Bezugskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugskörper mehrere Kontaktoberflächen aufweist, und daß der Hohlraum von mehreren Kontaktoberflachen unterschiedlich weit entfernt ist.

12. Verfahren zur Herstellung eines Bezugskörpers zum Eichen von Ultraschallprüfgeräten zur Materialprüfung auf Fehlerstellen oder dergl. , wobei eine öffnung mit bekannten Ausmaßen in einem ersten Endteil und ein zweites Endteil mit einer für den Kontakt- bzw. die Verbindung mit dem Prüfgerät geeigneten Oberfläche vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Endteil mit einer von der Kontaktfläche für das Prüfgerät in einer bekannten Entfernung angeordneten bearbeiteten Berührungsfläche versehen wird, und daß die beiden Endteile so miteinander verbunden werden, daß die Berührungsfläche an der Öffnung anliegt, wodurch diese öffnung in dem Bezugskörper einen Hohlraum mit bekannten Ausmaßen jn einer bekannten Entfernung von der Kontaktoberfläche mit dem Prüfgerät bildet.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Zusammensetzen und Verbindungen des Bezugskörpers die Öffnung mit einem einen Einschluß repräsentierenden Material gefüllt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß in einer dünnen plattenförmigen Zwischenschicht eine Öffnung mit bekannten Ausmaßen vorgesehen wird, daß diese Zwischenplatte zwischen zwei Endteilen angeordnet und mit diesem verbunden ist, wobei von den beiden Endteilen zumindest eines eine bekannte Dicke aufweist, und daß das Endteil mit bekannter Dicke mit einer für den Kontakt oder die Verbindung mit dem Prüfgerät geeigneten Kontaktoberfläche ver-

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sehen wird, so daß die öffnung einen Hohlraum mit bekannten Ausmaßen in einer bekannten Entfernung von der Kontaktoberfläche in dem Bezugskörper bildet, wenn die Endteile und die Zwischenplatte miteinander verbunden sind.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile des Bezugskörpers durch eine Diffusionsverbindung miteinander verbunden werden.

16. Verfahren zum Eichen von Ultraschallprüfgeräten zur Materialprüfung auf Fehlerstellen und Risse oder dergl., gekennzeichnet durch folgende Verfährensschritte:

a) ein zylindrischer Bezugskörper mit einem Hohlraum mit bekannten Ausmaßen, der in dem Bezugskörper in einer bekannten Entfernung von der Oberfläche des Bezugskörpers angeordnet ist, wird drehbar gelagert;

b) der Bezugskörper wird kontinuierlich um seine Längsachse gedreht;

c) in den Bezugskörper werden Ultraschallwellen bekannter Charakteristik eingeleitet;

d) die van dem Hohlraum reflektierten Wellen werden empfangen und zur Eichung des Prüfgerätes interpretiert.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugskörper mittels der in diesen eingeleiteten Ultraschallwellen längs seiner Längsachse abgetastet wird.

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