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VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG
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DER WANDSTARKE UND/ODER DER SCHALLGESCHWINDIG-KEIT VON PROFSTOCKEN
MIT ULTRASCHALL IMPULSEN Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der
Wandstärke und/oder Schallgeschwindigkeit von Prüfstücken mit Ultraschallimpulsen,
deren Laufzeiten im Prüfstück gemessen werden, wobei mit Hilfe eines ersten Sende-
und Empfangswandlers die Laufzeit ,tw, der entsprechenden Ultraschall impulse zwischen
der Schalleintrittsfläche des Prüfstückes und der der Schalleintrittsfläche gegenüberliegenden
Rückwand des Prüfstückes ermittelt wird und wobei mit Hilfe jeweils eines zusätzlichen
Sende- und Empfangswandlers, die symmetrisch zum ersten Wandler angeordnet sind,
eine zweite Laufzeitmessung vorgenommen wird. Die Erfindung bezieht sich ferner
auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Um die Wandstärke von Prüflingen, beispielsweise von Blechen oder
Rohren, mit Hilfe von Ultraschallimpulsen zu bestimmen, wird üblicherweise die Laufzeit
der Schallimpulse gemessen, wobei mit Hilfe der Schallgeschwindigkeit innerhalb
des Prüflings die vom Schall zurückgelegte Entfernung bestimmt wird. Hierfür ist
es allerdings erforderlich, daß die Schallgeschwindigkeit im Prüfling bekannt sein
muß.
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Aus dem Aufsatz von M.V. Korolev u.a. "Ultrasonic Thickness Gauging
without Standards in USSR", lOth World Conference on Non-Destructive Testing, Moscow
(1982) Vol. 2, pp. 50-59 sowie aus den US-Patentschriften 4.398.421 und 4.413.517
sind ferner Geräte bekannt, bei denen die Schallgeschwindigkeiten der zu prüfenden
Werkstücke nicht vorgegeben werden müssen.
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Vielmehr ist es mit diesen bekannten Geräten möglich, mit Hilfe zweier
zusätzlicher Ultraschallwandler die Schallgeschwindigkeit dadurch zu ermitteln,
daß die Laufzeit der entsprechenden Ultraschall impulse entlang der Oberfläche des
Werkstückes ermittelt wird. Nachteilig ist bei diesen bekannten Anordnungen vor
allem, daß die derartig ermittelte Schallgeschwindigkeit nur charakteristisch für
einen oberflächennahen Bereich des Prüfstückes ist. Eine Wanddickenmessung mit ausreichender
Genauigkeit ist daher nur dann möglich, wenn hinsichtlich der Schallgeschwindigkeit
homogene Werkstücke vorliegen. Diese Voraussetzung ist vielfach aber nicht gegeben.
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Bei diesen bekannten Verfahren ist ferner nachteilig, daß die Schallgeschwindigkeitsermittlung
häufig nicht mit der selben Wellenart gemessen werden kann, wie die eigentliche
Wandstärkenmessung (i.d.R.: Longitudinalwellen). Denn je nach der Oberflächenbeschaffenheit
des Prüfstückes handelt es sich bei den Ultraschallwellen, die sich entlang der
Oberfläche des Prüfstückes fortpflanzen, um Oberflächen- oder um Kriechwellen. Die
Schallgeschwindigkeiten dieser Wellenarten können aber wesentlich verschieden sein
von derjenigen, die Longitudinalwellen besitzen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der eingangs erwähnten Art zu entwickeln, mit dem es möglich ist, trotz einer inhomogenen
Schallgeschwindigkeitsverteilung in dem zu prüfenden Werkstück, eine genaue Wandstärkenbestimmung
vorzunehmen, wobei sichergestellt sein soll, daß beide Laufzeitmessungen mit der
gleichen Wellenart, i.d.R. Longitudinalwellen, vorgenommen werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil
des Anspruchs 1 gelöst.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens offenbart der
kennzeichnende Teil des Anspruchs 3. Die weiteren Unteransprüche offenbaren besonders
vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden
mit Hilfe von Zeichnungen und anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1: schematisch ein Ultraschallwandstärkenmeßgerät
mit Prüfkopf, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet; Fig. 2: einen auf
ein Werkstück aufgesetzten erfindungsgemäßen Prüfkopf ; und Fig. 3: eine perspektivische
Darstellung eines Ultraschallschwingers mit Vorlaufkörper.
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In Fig. 1 ist mit 1 eine Schaltung eines Wandstärkenmeßgerätes dargestellt,
das über Leitungen 2,3,4 und 5 mit einem Prüfkopf 6 verbunden ist. Der Prüfkopf
6 befindet sich auf einem Prüfstück 7, dessen Wandstärke D ermittelt werden soll.
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Das Wandstärkenmeßgerät 1 enthält einen Trigger 100, der den Ultraschallsender
101 triggert. Der Ausgang des Senders 101 ist über einen ersten steuerbaren Schalter
102 mit den Leitungen 2 und 3 verbunden. Die Leitungen 4 und 5 sind über einen zweiten
steuerbaren Schalter 103 und einem Empfangsverstärker 104 mit dem Rücksetzeingang
eines Flip-Flops 105, an dessen Setzeingang der Trigger 100 liegt, verbunden. Dem
Flip-Flop 105 nachgeschaltet ist ein UND-Glied 106, an dessen zweitem Eingang ein
Taktgenerator 107 und an dessen Ausgang ein Zähler 108 liegt.
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Die Zählwerte des Zählers werden in einen Mikroprozessor 109 übertragen
und dort weiterverarbeitet. Der von dem Mikroprozessor 109 berechnete Wandstärkenwert
bzw. Schallgeschwindigkeitswert wird dann von einer Anzeigenvorrichtung 110 dargestellt.
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Der Prüfkopf 6 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus
drei elektroakustischen Wandlern 600, 601 und 602. Dabei dient der Wandler 600 zur
Erzeugung von Schallwellen (Sendewandler) und der Wandler 602 zum Empfang von Schallwellen
(Empfangswandler). Mit dem Wandler 601 schließlich werden sowohl Schallwellen erzeugt
als auch die entsprechenden von der Rückwand 700 des Prüfstückes 7 reflektierten
Echosignale empfangen. Bei allen drei Wandlern handelt es sich um Logitudinalwandler.
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Im folgenden soll die Wirkungsweise der dargestellten Schaltungsvorrichtung
näher erläutert werden: Der Trigger 100 des Ultraschallwandstärkenmeßgerätes 1 erzeugt
in vorgegebenen zeitlichen Abständen Impulse, die einerseits den Sender 101 veranlaßen,
entsprechende elektrische Sendeimpulse zu erzeugen und andererseits das Flip-Flop
105 setzen.
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Ober den Schalter 102, der sich in einer ersten Stellung befindet
(ausgezogene Schalterstellung),gelangt der Sendeimpuls an den
Wandler
601, der einen entsprechenden Ultraschallimpuls erzeugt.
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Dieser Ultraschall impuls gelangt in das Prüfstück 7 und trifft auf
den Bereich 701 der Rückwand 700. Der Impuls wird von dieser Rückwand reflektiert
und wiederum von dem Wandler 601 in einen entsprechenden elektrischen Impuls umgewandelt.
Dieser elektrische Impuls gelangt über den zweiten Schalter 103 und nach Verstärkung
durch den Empfangsverstärker 104 an den Rücksetzeingang des Flip-Flops 105. Am Ausgang
des Flip-Flops 105 ergibt sich also ein Torsignal, dessen Breite proportional ist
zur Laufzeit der Ultraschallimpulse zwischen der Oberfläche 702 und der Rückwand
700 des Prüfstückes 7. Dieses Torsignal wird in bekannter Weise mit Hilfe des Taktgenerators
107, des UND-Gatters 106 und des Zählers 108 ausgezählt und der entsprechende Zählwert
in den Mikroprozessor 109 übertragen.
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Würde der Schallgeschwindigkeitswert cw des Prüfstückes 7 bekannt
sein, so könnte der Mikroprozessor sofort die entsprechende Wandstärke D des Prüfstückes
7 aufgrund der Beziehung: D= 1 cw . tw (1) ermitteln, wobei tw die Laufzeit der
Ultraschall impulse durch das Prüfstück bedeutet.
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Es ist aber gerade der Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß der
Schallgeschwindigkeitswert cw nicht bekannt zu sein braucht bzw. durch dieses Gerät
ebenfalls ermittelt werden kann.
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Um dieses zu erreichen wird eine zweite Laufzeitmessung durchgeführt.
Hierzu veranlaßt der Mikrcprozessor 109 die Schalter 102 und 103 zur Umschaltung
in ihre zweite (gestrichelte) Stellung.
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Der nächste elektrische Sendeimpuls gelangt dann über die Leitung
2 an den Sendewandler 600 und erzeugt einen entsprechenden Ultraschall-
impuls.
Sende- und Empfangswandler 600 und 602 sind nun so ausgelegt, daß es sich bei diesen
Wandlern um Senkrechtprüfköpfe handelt, bei denen also die Einschallung in Richtung
der Normalen des Prüfstückes erfolgt. Andererseits sind der Abstand a der Wandler
600 und 602 voneinander und der Divergenzwinkel 6J des Schallbündels 606 des Sendewandlers
600 und der dem Schallbündel entsprechenden Empfangscharakteristik 607 des Empfangswandlers
602 so gewählt, daß sich das Schallbündel 606 und die Empfangscharakteristik 607
im Reflektionsbereich 701 der Rückwand 700 des Prüfstückes 7 überlappen. Der entsprechende
Oberlappungsbereich ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt und mit 608 bezeichnet.
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Der Schallstrahl mit dem kürzesten Weg zwischen Sende- und Empfangswandler
ist mit 609 gekennzeichnet.
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Aus der Forderung, daß sich das Schallbündel 606 und die Empfangscharakteristik
607 im Bereich 701 überlappen müssen, ergibt sich, daß ein von dem Sendewandler
600 erzeugtes und an der Rückwand 700 im Bereich 701 reflektiertes Ultraschallsignal
vom Empfangswandler 602 auch empfangen wird. Dieses Signal wird dann wiederum über
den Schalter 103 dem Verstärker 104 zugeführt. Anschließend wird mit Hilfe des Flip-Flops
105 ein Tor erzeugt, das mittels des UND-Gatters 106, des Taktgenerators 107 und
des Zählers 108 ausgezählt wird. Der entsprechende Zählwert wird in den Mikroprozessor
109 übertragen und dann die Wanddicke, wie nachfolgend beschrieben, ermittelt: Bezeichnet
man den Weg eines Schallimpulses vom Sendewandler 600 zum Empfangswandler 602 über
den Rückwandbereich 701 mit s und seine Laufzeit mit ts, so gilt: cw = s/ts (2)
Außerdem
folgt aus der geometrischen Zuordnung von s, D und a: (s/2)2 = (a/2)2 + D2 (3) Gleichungen
(2) und (3) in (1) eingesetzt ergibt:
Bei bekanntem Abstand a des Sende- und Empfangswandlers 600 und 602 bzw. bei bekanntem
Abstand zwischen Schalleintrittsfläche 703 und Schallaustrittsfläche 704 der Oberfläche
702 des Werkstückes 7, kann daher die Wandstärke D alleine, aufgrund der Laufzeitmessungen
tw und ts, ermittelt werden.
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Allerdings ist der Abstand a mit mechanischen Hilfsmitteln nur relativ
ungenau meßbar, weil die Ein- und Austrittsflächen nicht punktförmige Flächen darstellen,
sondern einen mehr oder weniger großen Bereich umfassen. Als besonders vorteilhaft
hat es sich daher erwiesen, nicht den mittleren mechanisch gemessenen Abstand zwischen
den beiden Wandlern zu verwenden, sondern von einem effektiven Abstand aeff auszugehen.
Dazu wird ein Kontrollkörper bekannter Dicke und beliebiger Schallgeschwindigkeit
verwendet und aus Gleichung (4) aeff vermittelt, indem D vorgegeben und die Laufzeiten
tw und ts gemessen werden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß aeff praktisch unabhängig
von der Dicke D des jeweiligen Werkstückes ist, so daß Gleichung (4) ersetzt werden
kann durch:
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich allerdings
nur auf den Fall, daß die Schwinger der Wandler 600, 601 und 602 direkt - oder über
eine nicht dargestellte Schutzschicht - mit dem Prüfstück 7 in Berühung stehen.
Vorteilhafterweise werden aber häufig die Schwinger des Sende- bzw. Empfangswandlers
über Vorlaufkörper an das Prüfstück 7 angekoppelt. Dadurch ist es u.a. möglich,
Schallbündel mit relativ großem Divergenzwinkel AJ in dem Prüfstück zu erzeugen,
was die Messung geringer Wandstärken D ermöglicht. Einen entsprechenden Prüfkopf
60 zeigt Fig. 2.
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Der Schwinger des nicht in allen Einzelheiten wiedergegebenen Sendewandlers
ist mit 610, der des Empfängers mit 611 und der des Sendeempfangswandlers mit 612
bezeichnet. Die Schwinger 610 und 611 sind jeweils auf Schallvorlaufkörpern 613
und 614 angeordnet, welche beispielsweise aus Plexiglas bestehen können und die
die gleiche Dicke aufweisen sollten. Der Schwinger 612 berührt während des Meßvorganges
direkt das Prüfstück 7. Durch die akustischen Trennschichten 615, 616 wird sichergestellt,
daß die von dem Schwinger 610 erzeugten Schall impulse nicht direkt, d.h. über den
Bereich,in dem sich der Sendeempfangsschwinger 612 befindet, zu dem Empfangsschwinger
611 gelangen.
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Die Schaltung des entsprechenden Wandstärkenmeßgerätes entspricht
im wesentlichen derjenigen des in Fig. 1 dargestellten Gerätes.
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Lediglich die Schalter 102 und 103 sind durch neue, jeweils drei Schaltstufen
aufweisende Schalter 1020 und 1030 ersetzt worden. Die Bedeutung dieser Schalter
wird weiter unten noch näher erläutert.
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Zur Ermittlung der unbekannten Wandstärke 6 des Prüfstückes 7 wird
wiederum Gleichung (1) herangezogen. Es wird also die Laufzeit tw ermittelt, die
ein Ultraschallimpuls vom Schwinger 612 bis zur Rückwand 700 des Prüfstückes und
zurück zum Schwinger 612 benötigt.
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Bei der zweiten Laufzeitmessung,bei der die Laufzeit ermittelt wird,
die die vom Sendeschwinger 610 erzeugten Impulse benötigen, um über den Reflektionsbereich
701 des Prüfstückes 7 zu dem Empfangsschwinger 611 zu gelangen ist zu berücksichtigen,
daß die Schall impulse nicht nur das Prüfstück 7 sondern auch die Vorlaufkörper
613 und 614 durchlaufen. Im folgenden soll näher auf die entsprechenden funktionellen
Zusammenhänge zwischen den Laufzeiten tw und ts sowie dem Abstand a zwischen dem
Sende- und Empfangsschwinger 610 und 611 und der Wandstärke D eingegangen werden:
Dazu ist in Fig. 2 ein Schallstrahl 617 dargestellt, der von dem Sendeschwinger
610 ausgeht und über den Bereich 701 der Rückwand 700 des Prüfstückes 7 zu dem Empfangsschwinger
611 gelangt. Dieser Strahl möge unter einem Einfallswinkel eA auf die Schallaustrittsfläche
des Vorlaufkörpers 613 fallen und aufgrund der.unterschiedlichen Schallgeschwindigkeiten
in dem Vorlaufkörper (cv) und in dem Prüfstück (cw) einen Einschallwinkells besitzen,
der sich aufgrund der Beziehung: sin (#) = cv (6) sin (ß ) cw errechnet.
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Neben Gleichung (6) müssen noch die Bedingungen über die Gesamtlaufzeit
des Schallstrahles 617 vom Punkt 618 über dem Bereich 701 zu dem Punkt 619 auf dem
Empfangsschwinger sowie die Bedingung über die geometrische Lage der Punkte 618,
701 und 619 erfüllt sein. Diese Bedingungen werden durch die Gleichungen (7) und
(8) beschrieben: ts' = tv/cos (α ) + tw'/cos (ß) (7) a = 2.tv'.cv.tan (α)
+ 2.tw'.cw.tan (ß) (8) Dabei bedeuten: ts' = Halbe Schal laufzeit von Punkt 618
über Punkt 701 zu Punkt 619. (ts' = 1 ts).
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2 tv = Halbe Schal laufzeit für die Senkrechteinschallung in den
Vorlaufkörper 606 bzw. 607.
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tw' = Halbe Schal laufzeit für die Senkrechteinschallung in das Werkstück
(tw' = 2 tw).
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a = Abstand der Punkte 618 und 619.
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Durch Auflösen der Gleichungen (6) und (8) nach cw und Gleichsetzen,
können mit Hilfe von Gleichung (7)α und ß berechnet werden.
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Gleichung (6) liefert dann bei Kenntnis der Schallgeschwindigkeit
im Vorlaufkörper die Schallgeschwindigkeit im Prüfstück 7. Bei bekanntem Abstand
a und bekannter Schallgeschwindigkeit im Vorlauf, kann also die Schallgeschwindigkeit
im Werkstück allein aus den drei Zeitmessungen ts', tw' und tv ermittelt werden.
Mit der berechneten Schallgeschwindigkeit cw im Werkstück und der gemessenen Zeit
tw ist damit auch die Dicke des Werkstückes, gemäß Gleichung (1) bekannt.
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Wie in dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel auch, ist
der Abstand a mit mechanischen Hilfsmitteln relativ ungenau meßbar. Es hat sich
daher auch bei diesem Ausführungsbeispiel als besonders vorteilhaft erwiesen, nicht
den mittleren mechanisch gemessenen Abstand zwischen den beiden Schwingern 610 und
611 zu verwenden, sondern von einem berechneten effektiven Abstand seff auszugehen.
Dazu wird wiederum ein Kontrollkörper bekannter Dicke und beliebiger Schallgeschwindigkeit
verwendet.
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Zur Berechnung von aeff werden die drei Schal laufzeiten ts, tw und
tv an dem Kontrollkörper gemessen. Aus der Dicke des Kontrollkörpers kann mit Hilfe
der Laufzeit tw die Schallgeschwindigkeit des Kontrollkörpers berechnet werden.
Mit diesen Werten kann nun der Abstand aeff -ermittelt werden, indem aus den Gleichungen
(6) und (7) oC und ß berechnet werden. Gleichung (8) - in der a durch aeff ersetzt
wurde - liefert dann aeff.
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Das Lösen des genannten Gleichungssystems ist sehr aufwendig.
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Häufig können aber aufgrund der konkreten Aufgabenstellung an die
erfindungsgemäßen Vorrichtung, das erwähnte Gleichungssystem wesentlich vereinfacht
werden. Vor allem vier Fälle lassen sich unterscheiden: 1. Es sollen nur Werkstücke
mit erheblich größerer Schallgeschwindigkeit als im Vorlauf gemessen werden. Dann
gilt: cv <cw also mit Gleichung (6) sin ( ¢C)/sin ( ) (/3) ' 1 Bei in Abhängigkeit
vom zu messenden Dickenbereich sinnvoll gewähltem a ist ß nicht größer als ca. 20
Grad. In diesem Falle kann dC in hinreichender Näherung gleich 0 gesetzt werden.
Dadurch vereinfacht sich das o.e. Gleichungssystem zu:
ts' = tv
- tw' / cos (ß ) (7') aeff = 2.tw'.cw.tan (ß) (8') Gleichung (9) in Gleichung (10)
eingesetzt liefert:
Diese Gleichung dient wie oben beschrieben zur Ermittlung von aeff in einem Justiervorgang.
Das so berechnete aeff stimmt allerdings nicht genau mit dem nach dem allgemeinen
Gleichungssystem berechneten aeff überein. Es wird vielmehr ein kleinerer Wert ermittelt.
Trotzdem ergeben sich unter der genannten Einschränkung noch recht genaue Wert für
die Schallgeschwindigkeiten.
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Wird Gleichung (9) nach cw aufgelöst, dient sie zur Berechnung von
cw aus den drei Laufzeitmessungen ts', tw' und tv:
2. Es sollen nur Werkstücke größerer Dicke gemessen werden, so daß auf Vorlaufkörper
613, 614 - bis auf eine dünne Schutzschicht -verzichtet werden kann. In diesem Fall
ergibt sich das oben zu Fig. 1 beschriebene Beispiel.
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3. Es sollen nur Werkstücke gemessen werden, deren Schallgeschwindigkeiten
in derselben Größenordnung liegen wie die Schallgeschwindigkeit in den Vorlaufkörpern
613,614.
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In diesem Falle verändert sich das Gleichungssystem zu: sin (α)
/sin (ß) # 1 bzw. sin (α) = sin (ß ) (6") und damit gilt: ts' = (tw' + tv)/cos
(ß) (7'') aeff = 2.tan (ß) . (tv.cv + tw'.cw) (8") Aus den beiden Gleichungen (7")
und (8") folgt:
Diese Gleichung dient wieder zur Ermittlung von aeff mit Hilfe der Messungen der
Laufzeiten ts', tw' und tv an einem Kontrol lkörper bekannter Dicke bzw. Schaligeschwindigkeit.
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Gleichung (11) umgeformt nach cw dient zur Berechnung der Dicke bzw.
Schallgeschwindigkeit im Werkstück:
4. Es sollen nur Werkstücke vermessen werden, deren Wanddicken in derselben Größenordnung
liegen.
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Bei den bisher beschriebenen Fällen werden Schwinger 610, 611 verwendet,
deren Breite b wesentlich kleiner ist als die Breite B der Vorlaufkörper 613, 614,auf
denen die Schwinger angeordnet sind. Derartige Vorlaufkörper haben den Vorteil,
daß sich der Schallverlauf an die Wanddicke anpaßt. D.h., bei großen Wanddicken
ist der Abstand von Schalleintritts-
punkt zu Schallaustrittspunkt
auf der Prüfstücksoberfläche 702 größer als bei geringen Wanddicken. Dadurch wird
eine höhere Meßgenauigkeit erreicht. Werden nur Prüfstücke 7 mit Wanddicken in der
selben Größenordnung vermessen, so kann durch Wahl eines geeigneten Abstandes a
auf diesen Vorteil verzichtet werden.
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Benutzt man in diesem Fall für jeden Schwinger einen eigenen Vorlaufkörper,
der die gleichen Breiten- und Längenabmessungen wie der Wandler aufweist, so erfolgt
die Auswertung, wie unter Fall 1. beschrieben. Die Höhe h des Vorlaufkörpers soll
dabei vorzugsweise der Nahfeldlänge des Schwingers entsprechen. Ein Ausführungsbeispiel
zeigt Fig. 3. Dabei ist mit 6100 ein Schwinger der Breite b und der Länge l und
mit 6130 der entsprechende, an die Abmessungen des Schwingers angepaßte Vorlaufkörper
bezeichnet. Durch einen derartigen Vorlaufkörper kann Gleichung (6) nicht erfüllt
werden. Hier ist der schnellste Weg des Schall impulses derjenige, welcher den Vorlaufkörper
6130 senkrecht durchläuft. Es gilt also, daß im Fall 1. angegebene Gleichungssystem.
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Hinsichtlich der Wandlerform haben sich bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung vor allem rechteckige Strahler, wie sie Fig. 3 zeigt, bewährt. Dabei
sollte die schmale Seite der Schwinger 610,611 (Fig. 2) auf der beide Schwinger
direkt verbindenden Linie (Z-Achse) liegen. Dadurch wird in dieser Richtung ein
großer Divergenzwinkel 0 erzielt. In der Richtung senkrecht zur Z-Achse hat das
Schallbündel dagegen eine wesentlich geringere Divergenz, wodurch sich eine Erhöhung
der Empfindlichkeit ergibt.
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Die große Divergenz in Richtung der Z-Achse kann durch die Wahl einer
niedrigen Frequenz noch erhöht werden.
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Allerdings ist dabei darauf zu achten, daß die starken Nebenkeulen
(sowohl Transversal - als auch Longitudinalwellenanteile), die bei großen t /D Verhältnissen
entstehen, keine Oberflächen- oder Kriechwellen auf der Werkstückoberfläche erzeugen
können. Da diese Nebenkeulen direkt am Wandler entstehen, genügt es zur Vermeidung
störender Einflüsse die Seiten des Vorlaufkörpers mit einem Dämpfungsmaterial zu
versehen, so daß diese Nebenkeulen nicht durch Reflexion in das Werkstück gelangen
können.
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Da in den oben erwähnten mit 1,3 und 4 bezeichneten Ausführungsbeispielen
die Zeit tv bekannt sein muß, während der die Schallimpulse die Vorlaufkörper durchlaufen,
sind in Fig. 2 zwei dreistufige Schalter 1020 und 1030 vorgesehen.
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Befindet sich Schalter 1020 in der Schaltstellung (a) und Schalter
1030 in Stellung (c) bzw. Schalter 1020 in Stellung (c) und Schalter 1030 in Stellung
(a), so kann der jeweilige Wert tv mit dem Wandstärkenmeßgerät l (Fig. 1) ermittelt
werden. Dabei erfolgt das Rücksetzen des Flip-Flops 105 durch das an der Unterseite
des jeweiligen Vorlaufkörpers 613,614 reflektierte Echosignal.
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Sind die Schalter 1020 und 1030 jeweils in Stellung (a) kann ts und
sind beide Schalter jeweils in Stellung (b) kann tw ermittelt werden.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch ähnliche, einem Durchschnittsfachmann
naheliegende Ausführungsformen. So ist es insbesondere naheliegend zur Messung von
oberflächennahen Fehlern auch den Schwinger 612 des Prüfkopfes 60 (Fig. 2) auf einem
Vorlaufkörper anzuordnen.
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