EP3440458A1 - Ultraschall-prüfkopf und ultraschall-prüfanlage - Google Patents

Ultraschall-prüfkopf und ultraschall-prüfanlage

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EP3440458A1
EP3440458A1 EP17714181.9A EP17714181A EP3440458A1 EP 3440458 A1 EP3440458 A1 EP 3440458A1 EP 17714181 A EP17714181 A EP 17714181A EP 3440458 A1 EP3440458 A1 EP 3440458A1
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EP
European Patent Office
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test
test head
probe
transmitter
width
Prior art date
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Pending
Application number
EP17714181.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Schmeisser
Michael Kronenbitter
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Institut Dr Foerster GmbH and Co KG
Original Assignee
Institut Dr Foerster GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Institut Dr Foerster GmbH and Co KG filed Critical Institut Dr Foerster GmbH and Co KG
Publication of EP3440458A1 publication Critical patent/EP3440458A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a test head for an ultrasonic testing system for non-destructive material testing with relative movement of a test object relative to the test head along a test direction.
  • the ultrasonic test is an acoustic method for finding material defects, so-called discontinuities, as well as for determining component dimensions by means of ultrasound. It belongs to the nondestructive testing methods.
  • non-destructive material testing with ultrasound US
  • the sound is transmitted via a coupling medium, eg. B. a liquid layer, transferred from the probe to the DUT.
  • the transmission of the ultrasound waves carrying the information about the state of the test specimen from the test specimen to the receiving test head generally also takes place via the same coupling medium.
  • Test head is here understood to mean the handling unit in which one or more ultrasonic transducers are installed.
  • the ultrasonic transducer itself is the element that converts the electrical signal into a sound signal (acoustic signal) or a sound signal into an electrical signal. Most of the sound-emitting and sound-receiving ultrasonic transducers are combined in a probe. If it concerns separate transmitters and receivers, one also speaks of transceiver probes or SE probes. These are e.g. then preferred when a high Nahaufsansshunt is required. If you send and receive with the same ultrasonic transducer, you are talking about pulse echo probes.
  • Transceiver probes are used, for example, in the ultrasonic testing of heavy plates. These typically have typical widths of 1 m to 5 m, typical lengths of 3 m to 30 m and typical thicknesses of 5 mm to 150 mm.
  • SE probes Transceiver probes
  • a known four-way split transmitter-receiver probe has within a rectangular in cross-section für für ezunosus a row with four immediately adjacent receiver elements and a single transmitter element which extends over the entire covered by the receiver elements width.
  • reference errors of class FBH-3 Feat Bottom Hole with 3 mm diameter
  • FBH-2 or FBH-1, 2 with high reliability detect.
  • the published patent application DE 195 33 466 A1 discloses an ultrasonic test head for non-destructive material testing, which has a plurality of pulse-echo ultrasonic transducers which are arranged with their transmitting / receiving surfaces in a first plane in at least two parallel rows from each other by a gap offset from one another in that each gap between ultrasonic transducers in a row is covered by an ultrasonic transducer of another row.
  • the published patent application DE 34 42 751 A1 discloses an ultrasonic testing system for sheets with several adjustable to the sheet probes, which are provided in rows transversely to the conveying direction of the sheet and in the conveying direction in several rows in a row with overlap.
  • Each probe has a transmitter and a receiver.
  • the published patent application DE 196 42 072 A1 discloses composite probe devices having a plurality of local oscillators arranged in a zigzag manner on both sides of a common transmitter oscillator.
  • the transmitting and receiving oscillators are constructed with a common piezoelectric plate, with one of their electrodes being subjected to a division.
  • the local oscillators of different rows partially overlap in the lateral direction, so that a complete test over the entire length covered by the transmitter oscillator is possible.
  • the published patent application DE 10 2008 002 859 A1 discloses a device for non-destructive testing of flat objects by means of ultrasound, the device using matrix phased array probes.
  • the invention provides a test head with the features of claim 1.
  • Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated herein by reference.
  • the test head has a test head housing which defines a longitudinal direction and a transverse direction orthogonal thereto.
  • the longitudinal direction is that direction which is aligned during operation as parallel as possible to the test direction.
  • the transverse direction is perpendicular to the longitudinal direction and thus in test mode as perpendicular as possible to the test direction.
  • the test head has a plurality of transceiver units, so that it is an ultrasonic Mehrfachprüfkopf.
  • Each of the transceiver units has a transmitter element and an associated receiver element.
  • an effective test width is defined in the transverse direction in such a way that a test track with the effective test width can be tested during relative movement of the test object relative to the test head along the test direction by the transceiver.
  • the effective test width is usually somewhat smaller than the physical extension of the transceiver unit in the transverse direction, since the sensitivity of the transceiver unit usually drops sharply near the lateral ends, so that effectively only a slightly smaller test width can be used.
  • the transceiver units are arranged in at least two rows lying one behind the other in the longitudinal direction, which each extend in the transverse direction. Transceiver units of different rows are offset from one another in the transverse direction in such a way that receiver elements of mutually offset transceiver units overlap one another in an overlapping area in such a way that the entirety of the transceiver units covers an effective test head test width without any gaps. All transceiver units are arranged in the test head housing.
  • all transmitter elements are electrically connected to a common transmitter connection element of the probe.
  • the transmitter elements are so electrically connected to each other and can be easily controlled synchronously by a common signal.
  • the synchronicity of the transmission signals is thus already given by the test head structure and does not have to be ensured by complicated electronics.
  • the transceiver units are preferably arranged in exactly two consecutive rows in the longitudinal direction ,
  • the geometric arrangement of the transceiver units within the abstractkopfgenosuses is usually determined by means of support elements and permanently fixed spatially by introducing a suitable potting compound, such as an epoxy resin, and protected against ingress of the coupling agent.
  • the relative arrangement of the transceiver units can be precisely fixed to one another already during the production of the test head, so that the adjustment of the coupling gap for all transceiver units when the test head is installed in the test head holder can be done together quickly and accurately. This ensures a direct comparability of the signal amplitudes of reference errors of all transceiver units of the probe.
  • the overlap regions have a width of at least 10% of the effective test width of the individual transceiver units, wherein the width of the overlap regions is preferably in the range of 20% to 30% of the effective test width.
  • the arrangement is selected such that there is a spacing between a number of adjacent transceiver units which is more than 30% or more than 50% of the effective test width of a transceiver unit.
  • the transmitter elements and the receiver elements preferably each have a e.g. rectangular plate of piezoelectric material, which acts as a sound-emitting ultrasonic transducer at the transmitter element and as a sound-receiving ultrasonic transducer at the receiver element.
  • These plates are separate elements, which are each provided with electrical contacts.
  • these plates or plates are inclined relative to each other, so that there is a mirror-symmetrical trained to a parting plane roof shape.
  • the parting plane extends in the transverse direction.
  • a roof angle may e.g. 6 °, but possibly also more or less.
  • a partition of an ultrasonic damping material located in the parting plane (plane of symmetry of the roof assembly) between the ultrasonic transducers.
  • This is used, inter alia, the acoustic decoupling of transmitter element and receiver element of a transceiver unit, so that the sound transmission can be done only indirectly via the coupled in the test operation specimen material.
  • the partition can also serve the electrical decoupling of the ultrasonic transducer on the transmitting side and the receiving side.
  • Advantages of the new concept can already be utilized if only two transceiver units are offset transversely relative to one another within the test head housing and are or are arranged longitudinally in two different rows. Much more transceiver units can also be integrated, for example five to ten transceiver units.
  • transceiver units are arranged in the strigkopfgeophuse, wherein a first and a third transceiver adjacent to each other in a first row and a second transceiver symmetrically offset to the gap first and third transceiver unit is arranged in a second row. If four transceiver units are provided, the fourth transceiver unit is preferably arranged in the second row with transverse spacing from the second transceiver unit. An optionally present fifth transceiver unit can be arranged in the first row.
  • the individual signal amplitude of a receiver is higher for a given size error, the smaller the effective test width or the larger the ratio between the defect size and the effective test width.
  • a higher number of transceiver units e.g. six to ten or more, be favorable in terms of large signal amplitudes.
  • the number of transceiver units also increases the technological outlay for the correctly positioned accommodation and the corresponding test electronics and the evaluation.
  • the transceiver units arranged in different rows can all have the same orientation of their transmitter elements and receiver elements with respect to the longitudinal direction or test direction. For example, all transmitter units can radiate in the same direction obliquely forward or obliquely backwards (viewed in the test direction).
  • the test head housing so that the mutually offset transceiver units each have adapted subsections of the test head housing into which they can be fitted. This could lead to a complex outer contour of the educaticiangeophuses with corners and inner angles.
  • the educaticiangeophuse has a rectangular cross-sectional shape.
  • the test head housing may be sized and shaped to conform to the test head housings of conventional multi-split multiple oscillators in cross-sectional shape and dimension so that probes according to the claimed invention can readily be replaced in exchange for conventional multi-split multiple oscillators. It would also be possible to electrically connect some receiver elements or all receiver elements and connect them to a common receiver connection element. Preferably, however, it is provided that each of the receiver elements is electrically connected to a separate receiver connection element of the probe. Thus, an accurate assignment of individual error signals to a location or a narrow test track in the transverse direction is possible, whereby the localizability of errors in the transverse direction can be refined.
  • the transmitter connection element and the receiver connection elements can be housed in a common connector housing, so that the electrical connection of the probe after mounting in the probe holder is very easy and possibly also requires the use in existing test systems no adaptation of the wiring.
  • a partition wall made of an ultrasonic damping material, such as cork, foam or the like.
  • at least one partition made of an ultrasound-damping material for example cork, is arranged between transceiver units which are adjacent in a row.
  • crosstalk in the transverse direction can be reduced or avoided.
  • two or more transceivers are arranged side-by-side in a row, they may have a common divider which encloses the transmitter elements and the receiver elements of the transceivers. Receiving units acoustically decoupled from each other. As a result, the production costs for the acoustic decoupling can be reduced.
  • each transceiver unit can be assigned a damping body, which is located opposite that side of the test head which is to be brought into sound-conducting contact with the test object surface.
  • the test head housing preferably has a single damping body, which acts as a damping body of all transceiver units.
  • the invention also relates to an ultrasonic testing system for non-destructive testing of a test piece under relative movement of the test piece relative to the test head along a test direction, wherein the ultrasonic test system has one or more of the test heads according to the invention.
  • the ultrasonic testing system may in particular be an ultrasonic heavy plate testing system.
  • Fig. 1 shows an ultrasonic probe according to an embodiment of the invention in a plan view from the active side of the probe;
  • Fig. 2 shows a sectional view of the test head of Figure 1 in an installed state within a fürkopfhalters.
  • Fig. 3 shows a schematic plan view of an embodiment with another arrangement of sound-insulating partitions
  • Fig. 4 shows a schematic plan view of a further embodiment with another arrangement of sound-insulating partitions
  • FIG. 5 shows a sectional view of a variant of the embodiment shown in FIG. 2 with a different sequence of transmitter elements and receiver elements. Detailed description of the embodiments
  • the schematic Fig. 1 shows a test head 100 according to an embodiment of the invention in a plan view of the active side of the probe, so that side with which the probe is brought into the vicinity of the surface of a test specimen to be tested.
  • Fig. 2 shows a sectional view.
  • the test head is intended for use in a fully automatic ultrasonic heavy plate test system in which a plurality of nominally identical probes are used.
  • the test head preferably operates at a nominal frequency of about 4 or 5 MHz and combines in the example three sound-emitting and three sound-receiving ultrasonic transducers, so that it is a transceiver probe (SE probe).
  • SE probe transceiver probe
  • the test head has a preferably milled metallic für Kirgepur 1 10, which has a substantially rectangular cross-sectional shape in the plane of Fig. 1, wherein the width in the transverse direction Q is more than twice as long as the length in the longitudinal direction L. In the example, the case Width in transverse direction about 65 mm, while the perpendicular measured length is about 24 mm to 25 mm.
  • the test head housing On the side of the active surface 120, the test head housing is open (see Fig. 2). At the back of the active surface opposite the test head housing is closed except for passages for electrical lines.
  • the test head 100 is used when setting up the test facility in a probe holder 200, which is fastened together with a plurality of nominally identical probe holder on a surface test car of the test system.
  • the probe holder 200 carries on its side facing the specimen 290 a so-called wear sole 210 in the form of a solid plate made of a wear-resistant material, such as stainless steel with carbide inserts and / or a hardened steel material.
  • the test head holders are delivered in the direction of the test piece 290 so that the wear soles come into contact with the test piece surface 292 and slide thereon as the test piece moves in the test direction 295 relative to the test head holder.
  • test head is installed in the test head holder such that the longitudinal direction L of the test head runs as parallel as possible to the test direction 295.
  • the orthogonal to the longitudinal direction and transverse direction extending high direction H is then as perpendicular as possible to the specimen surface.
  • Typical test speeds in test mode after adjusting all test head holders are usually e.g. be between 0.5 m / s and 1 m / s.
  • the wear sole 210 has a rectangular cutout or a recess 215, which extends from the contact surface 212 to the inside goes through and in the longitudinal direction L and transverse direction Q is dimensioned so that the test head 100 can be introduced with a small side clearance from the interior of the probe holder into the recess.
  • a support plate 220 At the rear end of the test head, ie on the side facing away from the active surface 120, there is a support plate 220, which serves for the attachment and vertical alignment of the test head in the test head holder 200.
  • a so-called coupling gap SP as constant thickness over the width of the probe remains ,
  • the thickness D is often on the order of about 0.25 mm to 0.35 mm.
  • this gap fills with the coupling fluid, usually water.
  • the exact, not wedge-shaped adjustment of the coupling gap, in particular in the longitudinal direction is an essential prerequisite for reliable ultrasonic testing.
  • the test head 100 is designed to have a relatively uniform high sensitivity over its entire effective test head width PKPB without major local delays in sensitivity.
  • three nominally identical transceiver units are arranged in the housing interior enclosed by the test head housing in the example case, namely a first transceiver unit 150-1, a second transceiver unit 150-2 and a third transceiver unit 150-3.
  • Each of the transceiver units comprises a single transmitter element T1, T2 or T3 and a single, the transmitter element associated receiver element R1, R2, R3.
  • the transmitter elements and the receiver elements each have a thin rectangular plate of piezoelectric material, which acts as a sound emitting ultrasonic transducer at the transmitter element and as a sound-receiving ultrasonic transducer at the receiver element. Contacts on the front and back are present, but not shown.
  • the rectangular plates extend parallel to each other in the transverse direction Q and are inclined relative to each other, so that there is a mirror-symmetrical trained to a parting plane roof shape, eg with a roof angle of, for example, 6 °. ( Figure 2).
  • a partition wall 152-1 made of an ultrasound-damping material.
  • the partition wall which is preferably made of a cork material, serves for the acoustic decoupling of transmitter element and receiver element of a transceiver unit, so that the sound transmission can take place only indirectly via the test object material coupled in the test mode.
  • the partition also serves the electrical decoupling of the ultrasonic transducer on the transmitting side and the receiving side.
  • the sequence of transmitter element and receiver element of a transceiver unit in the test direction can also be the reverse of the illustrated sequence. Examples are explained in connection with FIG. 5
  • a single damping body 260 is inserted in the interior of the rear-side closed test head housing 110, which serves as rear-side sound damping for all transceiver units.
  • the free volumes of the housing interior between the transmitter elements, the receiver elements and partitions is filled up to the level of the active surface 120 with a potting compound made of plastic, so that the electrically operated elements of the probe are sealed watertight.
  • Each of the transceiver units has a transversely measured effective width PB1, etc. which is slightly (about 10% to 20%) less than the physical extent of the transmitter element T1 and the transceiver element R1 in the transverse direction.
  • Figure 1 shows a curve E1 representing a typical signal amplitude curve over the length of the element measured in transverse direction Q with respect to a reference error FBH-2.
  • the signal amplitude is a measure of the sensitivity. Characteristic of this sensitivity curve is a relatively broad plateau of relatively high recoverable signal amplitude symmetrical to the center of the transceiver with a flat local sensitivity drop in the center of the element, two local maxima M1, M2 closer to the outer edges of the element, and a steep decrease in sensitivity close to the ends in the transverse direction.
  • the effective check width PB1 may, for example, be defined to denote that region in which the signal amplitude is reduced by e.g.
  • the other transceiver units have respective effective test widths PB2, PB3.
  • the effective test widths may be e.g. at 20 mm or more.
  • the transceiver units are arranged relative to one another such that their effective test widths and the three transversal scan tracks sensed by the transceiver units partially overlap so that scanning across the entire test head test width can be done with high sensitivity.
  • the transceiver units are arranged in two straight rows 155-1, 155-2 arranged one behind the other in the longitudinal direction L, each extending in the transverse direction Q.
  • the first transceiver 152-1 and the third transceiver 152-3 are in the first row 155-1 at a mutual distance DQ in the transverse direction Q mounted so that the dividing planes between the respective transmitter elements T1, T3 and the receiver elements R1, R3 coincide or aligned.
  • the distance DQ measured in the transverse direction Q between the two transceiver units of the same row is between 40% and 60% of the respective width of the transceiver units in this direction.
  • the second transceiver unit 150-2 is arranged in the second row 155-2, that is offset in the longitudinal direction relative to the first and third transceiver unit.
  • the second transceiver unit is located symmetrically to the other transceiver units so that the gap between the transceiver units of the first row is completely covered.
  • the second transceiver unit 152-2 extends on both sides in the transverse direction so far that an outer portion in the longitudinal direction is behind an outer portion of the transceiver units located in the first row.
  • the transceiver units of different rows (first row, second row) in the transverse direction Q are offset from one another in such a way that the receiver elements of staggered transceiver units and also the test tracks scanned by these transceiver units in an overlap area U 1 -2 or U2-3 overlap so that the entirety of the transceiver covers the effective scholarkopf- check width PKPB gapless and without significant sensitivity drop.
  • the width of the overlapping areas U 1 -2 and U2-3 measured in the transverse direction Q is approximately 15% to 20% of the effective test width PB1, PB2, PB3 of the individual transceiver units.
  • FIG. 1 clearly shows that all transmitter elements T1, T2 and T3 of the test head 100 are connected to a common transmitter connection element AT of the test head. From each receiver element R1, R2 and R3, a separate electrical line leads to a separate receiver connection element AR1, AR2, AR3.
  • the transmitter terminal AT and the receiver terminals AR1, AR2 and AR3 are housed in a common plug housing (multiple plug), so that the probe can be conveniently connected to the ultrasonic electronics of the ultrasonic inspection system by connecting to the corresponding socket.
  • Each transceiver has its own partition 152-1 between transmitter element and receiver element.
  • the partitions are not connected to each other.
  • the production can be simplified.
  • partitions are arranged on the mutually facing sides of the transceiver units of the first row, so that a possible crosstalk within the probe is even better suppressed than in embodiments without such partitions.
  • the transmitter elements T1, T2, etc. of the various transceiver units are each arranged such that all transmitter elements lie in a mutually parallel, obliquely opposite to the LQ plane planes, so that all transmitter elements of in Longitudinal L L consecutive rows due to the inclination in the same direction radiate.
  • the emission direction of the three transmitter elements T1, T2 and T3 of the embodiment of FIG. 1 would therefore radiate obliquely forward in this direction when the probe is moving in the longitudinal direction L (upward in FIG. 1).
  • FIG. 5 shows a variant of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in a sectional view analogous to FIG. 2.
  • the same reference numerals will be used.
  • the transmitter elements T1 and T2 of the mutually parallel rows one behind the other transceiver units are not in mutually parallel planes, but are placed obliquely against each other.
  • the receiver elements R1, R2. As a result, it is achieved, inter alia, that the transmitter elements T1, T2 of the transceiver units in the longitudinal direction immediately following one another are remote from the sound-radiating surfaces and adjoin one another in each case in the overlapping regions.
  • the main radiation directions are oriented so that the transmitter elements transmit the ultrasound from inside to outside.
  • the main emission directions thus have opposite components in the longitudinal direction. This can be compared to the z. B. shown in Fig. 1, a further improved acoustic decoupling of lying in different rows transmitter elements can be achieved.
  • the transmitter elements can thus at the two-row arrangements each, seen in the longitudinal direction, be arranged in the central region of the probe and sound due to their inclination due to the roof angle to both sides to the outside (in the longitudinal direction).
  • FIGS. 3 and 4 Corresponding modifications are also possible in the embodiments of FIGS. 3 and 4.
  • the arrangement of transmitter elements T2 and receiver elements R2 can be exchanged so that the transmitter element T2 directly adjoins the transmitter elements T1 and T3 of the two transmitter-receiver units of the other row.
  • a corresponding modification may be provided, so that the transmitter element T2 is directly adjacent to the partition wall 442, while the receiver element R2 is externally, d. H. near the probe housing.
  • the ultrasonic test is based on the fact that sound waves propagate at different speeds in different media. They are partially reflected at interfaces of different wave impedance. As the difference in the wave impedance increases, so does the reflected component. Changes in the acoustic properties at interfaces in the region of a defect or defect in the interior of the test specimen to be tested reflect the sound pulse emitted by the transmitter element and send it to the receiver element in the test head. As errors (or discontinuities) come e.g. Voids (cavities), inclusions, cracks or other separations in the structure into consideration.
  • the pulse-echo method the elapsed time between transmission and reception is measured. Based on the measured time difference, a signal can be generated.
  • This signal can be used to determine the location of a discontinuity and the size of the fault or discontinuity by comparing it to a replacement reflector (eg a flat bottom hole (FBH), a groove or a transverse bore) , related to the candidate and documented in various ways, immediately or later.
  • a replacement reflector eg a flat bottom hole (FBH), a groove or a transverse bore

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Abstract

Ein Prüfkopf (100) für eine Ultraschall-Prüfanlage zur zerstörungsfreien Materialprüfung unter Relativbewegung eines Prüflings gegenüber dem Prüfkopf entlang einer Prüfrichtung umfasst ein Prüfkopfgehäuse (110), das in Prüfrichtung eine Längsrichtung (L) und senkrecht zur Prüfrichtung eine Querrichtung (Q) definiert, sowie mehrere Sende-Empfangseinheiten (150-1, 150-2, 150-3). Jede Sende-Empfangseinheit weist ein Senderelement (T1, T2, T3) und ein zugeordnetes Empfängerelement (R1, R2, R3) auf und definiert in Querrichtung (Q) eine effektive Prüfbreite (PB1, PB2, PB3) derart, dass bei Relativbewegung des Prüflings gegenüber dem Prüfkopf entlang der Prüfrichtung durch die Sende-Empfangseinheit eine Prüfspur mit der effektiven Prüfbreite prüfbar ist. Die Sende-Empfangseinheiten sind in mindestens zwei in Längsrichtung (L) hintereinander liegenden, in Querrichtung (Q) verlaufenden Reihen (155-1, 155-2) angeordnet. Sende-Empfangseinheiten aus unterschiedlichen Reihen sind in Querrichtung (Q) derart gegeneinander versetzt, dass Empfängerelemente (R1, R2, R3) gegeneinander versetzter Sende-Empfangseinheiten in einem Überlappungsbereich (U1-2, U2-3) einander überlappen, so dass die Gesamtheit der Sende-Empfangseinheiten eine effektive Prüfkopf-Prüfbreite (PKPB) lückenlos abdeckt. Alle Sende-Empfangseinheiten sind in dem Prüfkopfgehäuse (110) angeordnet. Alle Senderelemente (T1, T2, T3) sind elektrisch an ein gemeinsames Sender-Anschlusselement (AT) des Prüfkopfs angeschlossen

Description

Ultraschall-Prüfkopf und Ultraschall-Prüfanlage
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Prüfkopf für eine Ultraschall-Prüfanlage zur zerstörungsfreien Materialprüfung unter Relativbewegung eines Prüflings gegenüber dem Prüfkopf entlang einer Prüfrichtung.
Die Ultraschallprüfung ist ein akustisches Verfahren zum Auffinden von Materialfehlern, sogenannten Ungänzen, sowie zur Bestimmung von Bauteilabmessungen mittels Ultraschall. Sie gehört zu den zerstörungsfreien Prüfmethoden. In der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung mit Ultraschall (US) wird der Schall über ein Ankoppelmedium, z. B. eine Flüssigkeitsschicht, vom Prüfkopf auf den Prüfling übertragen. Auch die Übertragung der die Information über den Zustand des Prüfguts tragenden Ultraschallwellen vom Prüfling zum empfangenden Prüfkopf erfolgt in der Regel über dasselbe Ankoppelmedium. Zum Aussenden und Empfangen der Ultraschallwellen bzw. der Ultraschallimpulse können getrennte Sende- und Empfangsprüfköpfe verwendet werden. Unter Prüfkopf wird hier die Handhabungseinheit verstanden, in der ein oder mehrere Ultraschallwandler eingebaut sind. Der Ultraschallwandler selbst ist das Element, das das elektrische Signal in ein Schallsignal (akustisches Signal) bzw. ein Schallsignal in ein elektrisches Signal umsetzt. Meist werden die schallaussendenden und schallempfangenden Ultraschallwandler in einem Prüfkopf vereinigt. Handelt es sich um separate Sender und Empfänger, spricht man auch von Sende-Empfangs-Prüfköpfen bzw. SE-Prüfköpfen. Diese werden z.B. dann bevorzugt, wenn ein hohes Nahauflösungsvermögen gefordert ist. Wird mit dem gleichen Ultraschallwandler gesendet und auch empfangen, spricht man von Impuls-Echo- Prüfköpfen.
Sende-Empfangs-Prüfköpfe (SE-Prüfköpfe) werden z.B. bei der Ultraschallprüfung von Grobblechen verwendet. Diese haben in der Regel typische Breiten von 1 m bis 5 m, typische Längen von 3 m bis 30 m und typische Dicken von 5 mm bis 150 mm. Der Artikel„Betriebliche Erfahrungen mit einer neuen Ganztafel-Ultraschallprüfanlage" von A. Weber et al., DGZfP- Jahrestagung 2013 - DL2.B.2, Seiten 1 bis 8 beschreibt eine Ganztafel-Ultraschallprüfanlage, die in einem Walzwerk unmittelbar hinter dem Kühlbett im Einlauf in die Scherenstrecke angeordnet ist. In die beschriebene Ultraschallprüfanlage sind insgesamt 76 pneumatisch einzeln angesteuerte Prüfkopfhalterungen verbaut. Eingesetzt sind SE-Prüfköpfe mit einer Nennfrequenz von 5 MHz. Die verwendeten Mehrfachschwinger haben eine Breite von 50 mm und sind 4-fach geteilt, woraus sich 304 einzeln zu verarbeitende Prüfkanäle ergeben. Die Prüfkopfhalterungen sind in zwei in Prüfrichtung hintereinander angeordnete und um eine Prüfkopfbreite in Querrichtung zueinander versetzte Flächenprüfwagen eingebaut. Hierdurch wird nach Angabe des Artikels eine vollständige Flächenprüfung (100%-Prüfung) erreicht.
Ein bekannter vier-fach geteilter Sender-Empfänger-Prüfkopf hat innerhalb eines im Querschnitt rechteckförmigen Prüfkopfgehäuses eine Reihe mit vier unmittelbar nebeneinander angeordneten Empfängerelementen sowie ein einziges Senderelement, welches sich über die gesamte durch die Empfängerelemente abgedeckte Breite erstreckt. Damit sind beispielsweise Referenzfehler der Klasse FBH-3 (Fiat Bottom Hole mit 3 mm Durchmesser) mit hoher Zuverlässigkeit detektierbar. Es besteht jedoch beispielsweise bei der Grobblechprüfung zunehmend der Bedarf, auch kleinere Defekte, z.B. FBH-2 oder FBH-1 ,2, mit hoher Zuverlässigkeit zu detektieren.
Die Offenlegungsschrift DE 195 33 466 A1 offenbart einen Ultraschallprüfkopf für die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung, der mehrere Puls-Echo-Ultraschallwandler aufweist, die mit ihren Sende-/Empfangsflächen in einer ersten Ebene in wenigstens zwei parallelen Reihen voneinander jeweils durch eine Lücke derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass jede in einer Reihe befindliche Lücke zwischen Ultraschallwandlern durch einen Ultraschallwandler einer anderen Reihe abgedeckt wird. Dadurch wird ein Prüfkopf mit großer Prüfbreite geschaffen, der über die gesamte Prüfbreite eine weitgehend konstante Empfindlichkeit aufweist. Die Offenlegungsschrift DE 34 42 751 A1 offenbart eine mit Ultraschall arbeitende Prüfanlage für Bleche mit mehreren auf das Blech einstellbaren Prüfköpfen, die quer zur Förderrichtung des Blechs reihenweise und in Förderrichtung in mehreren Reihen hintereinander mit Überlappung vorgesehen sind. Jeder Prüfkopf hat einen Sender sowie einen Empfänger.
Die Offenlegungsschrift DE 196 42 072 A1 offenbart zusammengesetzte Sondenvorrichtungen, die eine Mehrzahl von Empfangsoszillatoren aufweisen, die in einer zick-zackförmigen Art an beiden Seiten eines gemeinsamen Sendeoszillators angeordnet sind. Die Sende- und Empfangsoszillatoren sind mit einer gemeinsamen piezoelektrischen Platte aufgebaut, wobei eine ihrer Elektroden einer Teilung unterzogen wird. Die Empfangsoszillatoren unterschiedlicher Reihen überlappen sich in Seitenrichtung teilweise, so dass eine lückenlose Prüfung über die gesamte vom Sendeoszillator abgedeckte Länge möglich ist. Die Offenlegungsschrift DE 10 2008 002 859 A1 offenbart eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von flächigen Gegenständen mittels Ultraschall, wobei die Vorrichtung Matrix-Phased-Array-Prüfköpfe verwendet.
Aufgabe und Lösung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen z.B. für den Einsatz in einer Ultraschall- Grobblechprüfanlage geeigneten Prüfkopf bereitzustellen, der bei einfacher Handhabung und einfachem Einbau in die Prüfanlage eine lückenlose Prüfung großer Prüfbreiten mit hoher Zuverlässigkeit auch für kleine Defekte im Prüfling ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung einen Prüfkopf mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Der Prüfkopf hat ein Prüfkopfgehäuse, welches eine Längsrichtung und eine dazu orthogonale Querrichtung definiert. Die Längsrichtung ist diejenige Richtung, die im Betrieb möglichst parallel zur Prüfrichtung ausgerichtet ist. Die Querrichtung verläuft senkrecht zur Längsrichtung und somit im Prüfbetrieb möglichst senkrecht zur Prüfrichtung. Der Prüfkopf weist mehrere Sende-Empfangseinheiten auf, so dass es sich um einen Ultraschall-Mehrfachprüfkopf handelt. Jede der Sende-Empfangseinheiten hat ein Senderelement und ein zugeordnetes Empfängerelement. Dadurch wird in Querrichtung eine effektive Prüfbreite in der Weise definiert, dass bei Relativbewegung des Prüflings gegenüber dem Prüfkopf entlang der Prüfrichtung durch die Sende-Empfangseinheit eine Prüfspur mit der effektiven Prüfbreite prüfbar ist. Die effektive Prüfbreite ist in der Regel etwas geringer als die physikalische Ausdehnung der Sende-Empfangseinheit in Querrichtung, da die Empfindlichkeit der Sende- Empfangseinheit üblicherweise in der Nähe der seitlichen Enden stark absinkt, so dass effektiv nur eine etwas geringere Prüfbreite nutzbar ist. Die Sende-Empfangseinheiten sind in mindestens zwei in Längsrichtung hintereinander liegenden Reihen angeordnet, welche jeweils in Querrichtung verlaufen. Sende-Empfangseinheiten aus unterschiedlichen Reihen sind in Querrichtung derart gegeneinander versetzt, dass Empfängerelemente gegeneinander versetzter Sende-Empfangseinheiten in einem Überlappungsbereich einander so überlappen, dass die Gesamtheit der Sende-Empfangseinheiten eine effektive Prüfkopf-Prüfbreite lückenlos abdeckt. Alle Sende-Empfangseinheiten sind in dem Prüfkopfgehäuse angeordnet.
Weiterhin ist vorgesehen, dass alle Senderelemente elektrisch an ein gemeinsames Sender- Anschlusselement des Prüfkopfs angeschlossen sind. Die Senderelemente sind damit elektrisch miteinander verbunden und können ohne weiteres durch ein gemeinsames Signal synchron angesteuert werden. Die Synchronität der Sendesignale ist somit durch den Prüfkopfaufbau bereits gegeben und muss nicht über aufwändige Elektronik sichergestellt werden Obwohl mehr als zwei Reihen mit jeweils einer oder mehreren Sende-Empfangseinheiten vorgesehen sein können, sind die Sende-Empfangseinheiten vorzugsweise in genau zwei in Längsrichtung hintereinanderliegenden Reihen angeordnet.
Aufgrund der gemeinsamen Anordnung aller Sende-Empfangseinheiten im Prüfkopfgehäuse ist es möglich, die Sende-Empfangseinheiten bei der Herstellung des Prüfkopfs exakt in die für sie vorgesehene Positionen innerhalb des Prüfgehäuses zu bringen und auch die relative Positionierung der Sende-Empfangseinheiten untereinander genau festzulegen. Die geometrische Anordnung der Sende-Empfangseinheiten innerhalb des Prüfkopfgehäuses wird in der Regel mittels Trägerelementen festgelegt und durch Einbringen einer geeigneten Vergussmasse, wie beispielsweise ein Epoxidharz, dauerhaft räumlich fixiert und gegen Eindringen des Koppelmittels geschützt.
Zwar könnte eine gegenseitige Überlappung von effektiven Prüfbreiten einzelner Sende- Empfangseinheiten auch dadurch erreicht werden, dass die Sende-Empfangseinheiten jeweils in ein eigenes Prüfkopfgehäuse eingebaut und die so erhaltenen Einzelprüfköpfe dann in zwei oder mehr Reihen innerhalb eines Prüfkopfhalters versetzt zueinander angeordnet werden. Entsprechende Versuche haben jedoch gezeigt, dass es bei dieser Kombination mehrerer Einzelprüfköpfe schwierig sein kann, für jeden Prüfkopf separat innerhalb des Prüfkopfhalters den gewünschten Koppelspalt präzise genug einzustellen. Befinden sich dagegen alle Sende- Empfangseinheiten innerhalb des gleichen Prüfkopfgehäuses, so kann bereits bei der Herstellung des Prüfkopfs die relative Anordnung der Sende-Empfangseinheiten untereinander präzise fixiert werden, so dass beim Einbau des Prüfkopfs in den Prüfkopfhalter die Einstellung des Koppelspalts für alle Sende-Empfangseinheiten gemeinsam schnell und präzise erfolgen kann. Dadurch ist eine unmittelbare Vergleichbarkeit der Signalamplituden von Referenzfehlern aller Sende-Empfangseinheiten des Prüfkopfs sichergestellt.
Durch die gegenseitige Überlappung in Querrichtung gegeneinander versetzter Sende- Empfangseinheiten in den Überlappungsbereichen kann sichergestellt werden, dass von jeder Sende-Empfangseinheit nur derjenige Bereich der theoretisch verfügbaren Prüfbreite genutzt wird, in welchem eine ausreichend hohe Empfindlichkeit vorliegt. Die Breite der gegenseitigen Überlappung wird dabei zweckmäßig so gewählt, dass die Bereiche mit Empfindlichkeitsabfall in der unmittelbaren Nähe der seitlichen Ränder der Sende-Empfangseinheiten einander so überlappen, dass ein maßgeblicher Empfindlichkeitsabfall zwischen in Querrichtung benachbarten Sende-Empfangseinheiten vermieden oder gegenüber herkömmlichen, nur in einer Reihe angeordneten Mehrfachschwingern erheblich reduziert sind. Bei manchen Ausführungsbeispielen weisen die Überlappungsbereiche eine Breite von mindestens 10% der effektiven Prüfbreite der einzelnen Sende-Empfangseinheiten auf, wobei die Breite der Überlappungsbereiche vorzugsweise im Bereich von 20% bis 30% der effektiven Prüfbreite liegt. Bei Einhaltung dieser Grenzen kann einerseits sichergestellt werden, dass die Überlappung ausreichend groß ist, um signifikante Empfindlichkeitseinbrüche in Überlappungsbereichen zu verhindern. Andererseits kann dadurch, dass die Überlappungsbereiche nicht zu breit gewählt werden, erreicht werden, dass mit relativ wenigen einzelnen Sende-Empfangseinheiten die erforderliche Gesamt-Prüfbreite des Prüfkopfs (effektive Prüfkopf-Prüfbreite) erzielbar ist.
Bei manchen Ausführungsformen ist die Anordnung so gewählt, dass zwischen in einer Reihe benachbarten Sende-Empfangseinheiten ein Abstand besteht, der mehr als 30% oder mehr als 50% der effektiven Prüfbreite einer Sende-Empfangseinheit beträgt. Somit kann sichergestellt werden, dass keine oder nur wenig prinzipiell nutzbare Prüfbreite„verschenkt" wird.
Die Senderelemente und die Empfängerelemente weisen vorzugsweise jeweils ein z.B. rechteckiges Plättchen aus piezoelektrischem Material auf, das beim Senderelement als schallaussendender Ultraschallwandler und beim Empfängerelement als schallempfangender Ultraschallwandler fungiert. Diese Plättchen sind voneinander gesonderte Elemente, die jeweils mit elektrischen Kontaktierungen versehen sind. Bei bevorzugten Ausführungsformen sind diese Plättchen bzw. Platten relativ zueinander schräg gestellt, so dass sich eine spiegelsymmetrisch zu einer Trennebene ausgebildete Dachform ergibt. Die Trennebene erstreckt sich in Querrichtung. Ein Dachwinkel kann z.B. 6° betragen, ggf. aber auch mehr oder weniger.
Vorzugsweise befindet sich in der Trennebene (Symmetrieebene der Dachanordnung) zwischen den Ultraschallwandlern eine Trennwand aus einem ultraschalldämpfenden Material. Diese dient u.a. der akustischen Entkopplung von Senderelement und Empfängerelement einer Sende-Empfangseinheit, so dass die Schallübertragung nur indirekt über das im Prüfbetrieb angekoppelte Prüflingsmaterial erfolgen kann. Die Trennwand kann auch der elektrischen Entkopplung der Ultraschallwandler auf Sendeseite und Empfangsseite dienen. Vorteile des neuen Konzepts können bereits genutzt werden, wenn innerhalb des Prüfkopfgehäuses nur zwei Sende-Empfangseinheiten in Querrichtung gegeneinander versetzt und in Längsrichtung in zwei unterschiedlichen Reihen angeordnet werden bzw. sind. Es können auch wesentlich mehr Sende-Empfangseinheiten integriert sein, beispielsweise fünf bis zehn Sende-Empfangseinheiten. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist dagegen vorgesehen, dass in dem Prüfkopfgehäuse genau drei oder genau vier oder genau fünf Sende- Empfangseinheiten angeordnet sind, wobei eine erste und eine dritte Sende-Empfangseinheit nebeneinander in einer ersten Reihe und eine zweite Sende-Empfangseinheit symmetrisch versetzt auf Lücke zur ersten und zur dritten Sende-Empfangseinheit in einer zweiten Reihe angeordnet ist. Sofern vier Sende-Empfangseinheiten vorgesehen sind, ist die vierte Sende- Empfangseinheit vorzugsweise in der zweiten Reihe mit Querabstand zur zweiten Sende- Empfangseinheit angeordnet. Eine ggf. vorhandene fünfte Sende-Empfangseinheit kann in der ersten Reihe angeordnet sein.
Bei der Optimierung der Anzahl, der Dimensionen und der Verteilung von Sende- Empfangseinheiten sollte einerseits berücksichtigt werden, dass die individuelle Signalamplitude eines Empfängers bei einem Fehler gegebener Größe umso höher ist, je kleiner die effektive Prüfbreite bzw. je größer das Verhältnis zwischen der Defektgröße und der effektiven Prüfbreite ist. Insoweit könnte eine höhere Anzahl von Sende-Empfangseinheiten, z.B. sechs bis zehn oder mehr, im Hinblick auf große Signalamplituden günstig sein. Andererseits steigt mit der Anzahl der Sende-Empfangseinheiten auch der technologische Aufwand für die lagerichtige Unterbringung und die entsprechende Prüfelektronik und die Auswertung. Werden dagegen nur zwei Sende-Empfangseinheiten in zwei Reihen versetzt hintereinander angeordnet, so kann es sein, dass die einzelnen effektiven Prüfbreiten relativ groß werden müssen, wodurch die Signalamplitude insbesondere bei kleinen Defekten eventuell nicht ausreichend hoch ist. Daher wird eine Anzahl von genau drei oder genau vier oder genau fünf Sende-Empfangseinheiten im Prüfkopf derzeit als günstig angesehen.
Die in unterschiedlichen Reihen angeordneten Sende-Empfangseinheiten können alle die gleiche Orientierung ihrer Senderelemente und Empfängerelemente in Bezug auf die Längsrichtung bzw. Prüfrichtung aufweisen. So können z.B. alle Sendereinheiten in die gleiche Richtung schräg nach vorn oder schräg nach hinten (jeweils in Prüfrichtung gesehen) abstrahlen. Bei manchen Ausführungsformen ist dagegen vorgesehen, dass die Sende- Empfangseinheiten des Prüfkopfs verteilt in einer ersten Reihe und in einer zweiten Reihe angeordnet sind, wobei die Senderelemente von in unterschiedlichen Reihen angeordneten Sende-Empfangseinheiten einander zugewandt im Mittelbereich des Prüfkopfs (in Längsrichtung betrachtet) angeordnet sind und die Platten der Senderelemente aufgrund der Dachform derart relativ zueinander schräg gestellt sind, dass die Senderelemente bedingt durch den Dachwinkel in entgegengesetzte Schrägrichtungen jeweils von innen nach außen abstrahlen. Hierdurch kann allein aufgrund der voneinander weg weisenden Haupt- Abstrahlrichtungen eine bessere akustische Entkopplung der in unterschiedlichen Reihen liegenden Sende-Empfangseinheiten erreicht werden. Es ist möglich, das Prüfkopfgehäuse so zu gestalten, dass die gegeneinander versetzten Sende-Empfangseinheiten jeweils angepasste Teilabschnitte des Prüfkopfgehäuses haben, in die sie eingepasst werden können. Das könnte zu einer komplexen Außenkontur des Prüfkopfgehäuses mit Ecken und Innenwinkeln führen. Vorzugsweise weist das Prüfkopfgehäuse eine rechteckige Querschnittsform auf. Insbesondere kann das Prüfkopfgehäuse so dimensioniert und gestaltet sein, dass es hinsichtlich Querschnittsform und Dimension den Prüfkopfgehäusen herkömmlicher mehrfach geteilter Mehrfachschwinger entspricht, so dass Prüfköpfe gemäß der beanspruchten Erfindung ohne weiteres im Austausch gegen herkömmliche mehrfach geteilte Mehrfachschwinger im Wege der Umrüstung ausgetauscht werden können. Es wäre auch möglich, einige Empfängerelemente oder alle Empfängerelemente elektrisch zu verbinden und an ein gemeinsames Empfänger-Anschlusselement anzuschließen. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass jedes der Empfängerelemente elektrisch an ein separates Empfänger-Anschlusselement des Prüfkopfs angeschlossen ist. Somit ist eine genaue Zuordnung einzelner Fehlersignale zu einem Ort bzw. einer schmalen Prüfspur in Querrichtung möglich, wodurch die Lokalisierbarkeit von Fehlern in Querrichtung verfeinert werden kann.
Das Sender-Anschlusselement und die Empfänger-Anschlusselemente können in einem gemeinsamen Steckergehäuse untergebracht sein, so dass der elektrische Anschluss des Prüfkopfs nach Montage im Prüfkopfhalter sehr einfach möglich ist und ggf. zudem der Einsatz in bestehenden Prüfanlagen keine Anpassung der Verkabelung erfordert.
Vorzugsweise befindet sich zwischen dem Senderelement und dem Empfängerelement zur akustischen Entkopplung eine Trennwand (Schalldamm) aus einem ultraschalldämpfenden Material, beispielsweise Kork, Schaumstoff oder dergleichen. Bei manchen Ausführungsformen ist alternativ oder zusätzlich dazu vorgesehen, dass mindestens eine Trennwand aus einem ultraschalldämpfenden Material, beispielsweise Kork, zwischen in einer Reihe benachbarten Sende-Empfangseinheiten angeordnet ist. Dadurch kann ein Übersprechen in Querrichtung vermindert oder vermieden werden. Wenn in einer Reihe zwei oder mehr Sende- Empfangseinheiten nebeneinander angeordnet sind, können diese eine gemeinsame Trennwand haben, welche die Senderelemente und die Empfängerelemente der Sende- Empfangseinheiten akustisch voneinander entkoppelt. Hierdurch kann der Fertigungsaufwand für die akustische Entkopplung reduziert werden.
Zur akustischen Optimierung des Prüfkopfs kann jeder Sende-Empfangseinheit ein Dämpfungskörper zugeordnet sein, der sich gegenüber derjenigen Seite des Prüfkopfs befindet, die in schallleitendem Kontakt mit der Prüflingsoberfläche gebracht werden soll. Obwohl für jede Sende-Empfangseinheit ein eigener Dämpfungskörper vorgesehen sein kann, hat das Prüfkopfgehäuse vorzugsweise einen einzigen Dämpfungskörper, der als Dämpfungskörper aller Sende-Empfangseinheiten fungiert. Hierdurch wird unter anderem die Herstellung vereinfacht. Die Erfindung betrifft auch eine Ultraschall-Prüfanlage zur zerstörungsfreien Prüfung eines Prüflings unter Relativbewegung des Prüflings gegenüber dem Prüfkopf entlang einer Prüfrichtung, wobei die Ultraschall-Prüfanlage einen oder mehrere der erfindungsgemäßen Prüfköpfe aufweist. Bei der Ultraschall-Prüfanlage kann es sich insbesondere um eine Ultraschall-Grobblechprüfanlage handeln. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
Fig. 1 zeigt einen Ultraschall-Prüfkopf gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Draufsicht von der aktiven Seite des Prüfkopfs;
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung den Prüfkopfs aus Fig. 1 in einem eingebauten Zustand innerhalb eines Prüfkopfhalters;
Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform mit einer anderen Anordnung schalldämmender Trennwände; Fig. 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform mit einer anderen Anordnung schalldämmender Trennwände; und
Fig. 5 zeigt eine Schnittdarstellung einer Variante der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform mit einer anderen Abfolge von Senderelementen und Empfängerelementen. Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die schematische Fig. 1 zeigt einen Prüfkopf 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Draufsicht von der aktiven Seite des Prüfkopfs, also derjenigen Seite, mit der der Prüfkopf in die Nähe der Oberfläche eines zu prüfenden Prüflings gebracht wird. Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung. Der Prüfkopf ist für die Verwendung in einer vollautomatischen Ultraschall-Grobblechprüfanlage vorgesehen, in welcher eine Vielzahl nominell identischer Prüfköpfe verwendet wird. Der Prüfkopf arbeitet vorzugsweise mit einer Nennfrequenz von ca. 4 oder 5 MHz und kombiniert im Beispielsfall drei schallaussendende und drei schallempfangende Ultraschallwandler, so dass es sich um einen Sende-Empfangs-Prüfkopf (SE-Prüfkopf) handelt.
Der Prüfkopf hat ein vorzugsweise gefrästes metallisches Prüfkopfgehäuse 1 10, welches in der Zeichenebene von Fig. 1 eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform aufweist, wobei die Breite in Querrichtung Q mehr als doppelt so groß ist wie die Länge in Längsrichtung L. I m Beispielsfall beträgt die Breite in Querrichtung ca. 65 mm, während die senkrecht dazu gemessene Länge ca. 24 mm bis 25 mm beträgt. An der Seite der aktiven Fläche 120 ist das Prüfkopfgehäuse offen (vgl. Fig. 2). An der der aktiven Fläche gegenüber liegenden Rückseite ist das Prüfkopfgehäuse bis auf Durchlässe für elektrische Leitungen geschlossen.
Wie die schematische Fig. 2 zeigt, wird der Prüfkopf 100 beim Einrichten der Prüfanlage in einen Prüfkopfhalter 200 eingesetzt, der gemeinsam mit einer Vielzahl nominell identischer Prüfkopfhalter an einem Flächenprüfwagen der Prüfanlage befestigt ist. Der Prüfkopfhalter 200 trägt an seiner dem Prüfling 290 zugewandten Unterseite eine sogenannte Schleißsohle 210 in Form einer massiven Platte aus einem verschleißfesten Werkstoff, beispielsweise aus Edelstahl mit Hartmetall-Einsätzen und/oder aus einem gehärteten Stahl Werkstoff. Für die Prüfung werden die Prüfkopfhalter so in Richtung des Prüflings 290 zugestellt, dass die Schleißsohlen in Kontakt mit der Prüflingsoberfläche 292 treten und auf dieser abgleiten, wenn sich der Prüfling relativ zum Prüfkopfhalter in Prüfrichtung 295 bewegt. Der Prüfkopf ist dabei so in dem Prüfkopfhalter eingebaut, dass die Längsrichtung L des Prüfkopfs möglichst parallel zur Prüfrichtung 295 verläuft. Die orthogonal zur Längsrichtung und Querrichtung verlaufende Hochrichtung H steht dann möglichst senkrecht auf der Prüflingsoberfläche. Typische Prüfgeschwindigkeiten im Prüfbetrieb nach dem Anstellen aller Prüfkopfhalterungen liegen in der Regel z.B. bei zwischen 0.5 m/s und 1 m/s liegen.
Die Schleißsohle 210 weist einen rechteckförmigen Ausschnitt bzw. eine rechteckförmige Ausnehmung bzw. Aussparung 215 auf, die von der Kontaktfläche 212 zur Innenseite durchgeht und in Längsrichtung L und Querrichtung Q so dimensioniert ist, dass der Prüfkopf 100 mit geringem Seitenspiel vom Inneren des Prüfkopfhalters in die Ausnehmung eingeführt werden kann. Am hinteren Ende des Prüfkopfs, d.h. an der der aktiven Fläche 120 abgewandten Seite, befindet sich eine Trägerplatte 220, die der Befestigung und vertikalen Ausrichtung des Prüfkopfs im Prüfkopfhalter 200 dient. Beim Einbau des Prüfkopfs in den Prüfkopfhalter wird der Prüfkopf so positioniert, dass zwischen der ebenen aktiven Fläche 210 des Prüfkopfs und derjenigen Ebene, die durch die Kontaktfläche 212 der Schleißsohle 210 gebildet wird, ein sogenannter Koppelspalt SP möglichst konstanter Dicke über die Breite des Prüfkopfs verbleibt. Die Dicke D liegt häufig in der Größenordnung von ca. 0,25 mm bis 0,35 mm. Im Prüfbetrieb füllt sich dieser Spalt mit der Koppelflüssigkeit, in der Regel Wasser. Die exakte, nicht keilförmige Einstellung des Koppelspalts insbesondere in Längsrichtung ist eine wesentliche Voraussetzung für eine zuverlässige Ultraschallprüfung.
Der Prüfkopf 100 ist so konstruiert, dass er über seine gesamte effektive Prüfkopf-Prüfbreite PKPB eine relativ gleichmäßige hohe Empfindlichkeit ohne größere lokale Abfälle in der Empfindlichkeit aufweist. Hierzu sind in dem vom Prüfkopfgehäuse umschlossenen Gehäuseinnenraum im Beispielsfall drei nominell identische Sende-Empfangseinheiten angeordnet, nämlich eine erste Sende-Empfangseinheit 150-1 , eine zweite Sende- Empfangseinheit 150-2 und eine dritte Sende-Empfangseinheit 150-3. Jede der Sende- Empfangseinheiten umfasst ein einziges Senderelement T1 , T2 bzw. T3 und ein einziges, dem Senderelement zugeordnetes Empfängerelement R1 , R2, R3. Die Senderelemente und die Empfängerelemente weisen jeweils ein dünnes rechteckiges Plättchen aus piezoelektrischem Material auf, das beim Senderelement als schallaussendender Ultraschallwandler und beim Empfängerelement als schallempfangender Ultraschallwandler fungiert. Kontaktierungen an den Vorder- und Rückseiten sind vorhanden, aber nicht dargestellt. Die rechteckigen Platten erstrecken sich parallel zueinander in Querrichtung Q und sind relativ zueinander schräg gestellt, so dass sich eine spiegelsymmetrisch zu einer Trennebene ausgebildete Dachform ergibt, z.B. mit einem Dachwinkel von beispielsweise 6°. (Fig. 2). In der Trennebene (Symmetrieebene der Dachanordnung) verläuft zwischen den Ultraschallwandlern eine Trennwand 152-1 aus einem ultraschalldämpfenden Material. Die vorzugsweise aus einem Korkwerkstoff hergestellte Trennwand dient der akustischen Entkopplung von Senderelement und Empfängerelement einer Sende-Empfangseinheit, so dass die Schallübertragung nur indirekt über das im Prüfbetrieb angekoppelte Prüflingsmaterial erfolgen kann. Die Trennwand dient auch der elektrischen Entkopplung der Ultraschallwandler auf Sendeseite und Empfangsseite. Die Abfolge von Senderelement und Empfängerelement einer Sende-Empfangseinheit in Prüfrichtung kann auch umgekehrt zur dargestellten Abfolge sein. Beispiele werden im Zusammenhang mit Fig. 5 erläutert
Oberhalb der Sende-Empfangselemente ist im Inneren des rückseitig geschlossenen Prüfkopfgehäuses 1 10 ein einziger Dämpfungskörper 260 eingebracht, der als rückseitige Schalldämpfung für alle Sende-Empfangseinheiten dient. Die freien Volumina des Gehäuseinnenraums zwischen den Senderelementen, den Empfängerelementen und Trennwänden ist bis zur Ebene der aktiven Fläche 120 mit einer Vergussmasse aus Kunststoff gefüllt, so dass die elektrisch betriebenen Elemente des Prüfkopfs wasserdicht versiegelt sind. Jede der Sende-Empfangseinheiten hat eine in Querrichtung gemessene effektive Prüfbreite PB1 etc., die etwas (ca. 10% bis 20%) geringer ist als die physikalische Ausdehnung des Senderelements T1 und des Empfängerelements R1 in der Querrichtung. Zur Erläuterung der effektiven Prüfbreite der ersten Sende-Empfangseinheit 150-1 zeigt Fig. 1 eine Kurve E1 , die einen typischen Signalamplitudenverlauf über die in Querrichtung Q gemessene Elementlänge in Bezug auf einen Referenzfehler FBH-2 repräsentiert. Die Signalamplitude ist ein Maß für die Empfindlichkeit. Charakteristisch für diesen Empfindlichkeitsverlauf ist ein relativ breites, zur Mitte der Sende-Empfangseinheit symmetrisches Plateau relativ hoher erzielbarer Signalamplitude mit einem flachen lokalen Empfindlichkeitsabfall in der Mitte des Elements, zwei lokalen Maxima M1 , M2 näher an den äußeren Rändern des Elements sowie einem steilen Empfindlichkeitsabfall in unmittelbarer Nähe der Enden in Querrichtung. Die effektive Prüfbreite PB1 kann beispielsweise so definiert werden, dass sie denjenigen Bereich bezeichnet, in welchem die Signalamplitude um z.B. maximal 4 dB niedriger liegt als in den lokalen Maxima. Die anderen Sende-Empfangseinheiten haben entsprechende effektive Prüfbreiten PB2, PB3. Die effektiven Prüfbreiten können z.B. bei 20 mm oder mehr liegen. Bei Relativbewegung des Prüflings 290 gegenüber dem Prüfkopf entlang der Prüfrichtung 295 wird von jeder der Sende- Empfangseinheiten eine Prüfspur abgetastet, deren Breite (in Querrichtung) der effektiven Prüfbreite der jeweiligen Sende-Empfangseinheit entspricht.
Die Sende-Empfangseinheiten sind relativ zueinander so angeordnet, dass sich ihre effektiven Prüfbreiten und die drei durch die Sende-Empfangseinheiten abgetasteten Prüfspuren in Querrichtung teilweise überlappen, so dass über die gesamte Prüfkopf-Prüfbreite mit hoher Empfindlichkeit abgetastet werden kann. Hierzu sind die Sende-Empfangseinheiten in zwei in Längsrichtung L hintereinanderliegenden geraden Reihen 155-1 , 155-2 angeordnet, die jeweils in Querrichtung Q verlaufen. Die erste Sende-Empfangseinheit 152-1 und die dritte Sende- Empfangseinheit 152-3 sind dabei in der ersten Reihe 155-1 mit einem gegenseitigen Abstand DQ in Querrichtung Q so angebracht, dass die Trennebenen zwischen den jeweiligen Senderelementen T1 , T3 und den Empfängerelementen R1 , R3 zusammenfallen bzw. miteinander fluchten. Der in Querrichtung Q gemessene Abstand DQ zwischen den beiden Sende-Empfangseinheiten der gleichen Reihe beträgt zwischen 40% und 60% der jeweiligen Breite der Sende-Empfangseinheiten in dieser Richtung.
Die zweite Sende-Empfangseinheit 150-2 ist in der zweiten Reihe 155-2 angeordnet, also in Längsrichtung versetzt gegenüber der ersten und dritten Sende-Empfangseinheit. Die zweite Sende-Empfangseinheit sitzt symmetrisch zu den anderen Sende-Empfangseinheiten so, dass die Lücke zwischen den Sende-Empfangseinheiten der ersten Reihe vollständig abgedeckt ist. Die zweite Sende-Empfangseinheit 152-2 erstreckt sich zu beiden Seiten in Querrichtung so weit, dass ein äußerer Abschnitt in Längsrichtung gesehen hinter einem äußeren Abschnitt der in der ersten Reihe liegenden Sende-Empfangseinheiten liegt. Dadurch wird erreicht, dass die Sende-Empfangseinheiten aus unterschiedlichen Reihen (erste Reihe, zweite Reihe) in Querrichtung Q derart gegeneinander versetzt sind, dass die Empfängerelemente gegeneinander versetzter Sende-Empfangseinheiten und auch die durch diese Sende- Empfangseinheiten abgetasteten Prüfspuren in einem Überlappungsbereich U 1 -2 bzw. U2-3 so überlappen, dass die Gesamtheit der Sende-Empfangseinheiten die effektive Prüfkopf- Prüfbreite PKPB lückenlos und ohne wesentlichen Empfindlichkeitsabfall abdeckt. Die in Querrichtung Q gemessene Breite der Überlappungsbereiche U 1 -2 und U2-3 liegt etwa bei 15% bis 20% der effektiven Prüfbreite PB1 , PB2, PB3 der einzelnen Sende-Empfangseinheiten. Dadurch wird einerseits sichergestellt, dass auch im Überlappungsbereich der Prüfling mit hoher Empfindlichkeit geprüft werden kann, und andererseits kann mit einer relativ geringen Anzahl von nur drei Sende-Empfangseinheiten die gesamte effektive Prüfkopf-Prüfbreite abgedeckt werden. In Fig. 1 ist gut zu erkennen, dass alle Senderelemente T1 , T2 und T3 des Prüfkopfs 100 an ein gemeinsames Sender-Anschlusselement AT des Prüfkopfs angeschlossen sind. Von jedem Empfängerelement R1 , R2 und R3 führt eine separate elektrische Leitung zu einem separaten Empfänger-Anschlusselement AR1 , AR2, AR3. Das Sender-Anschlusselement AT und die Empfänger-Anschlusselemente AR1 , AR2 und AR3 sind in einem gemeinsamen Steckergehäuse (Mehrfachstecker) untergebracht, so dass der Prüfkopf durch Verbinden mit der entsprechenden Buchse bequem an die Ultraschall-Elektronik der Ultraschall-Prüfanlage angeschlossen werden kann.
Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten für die akustische und elektrische Entkopplung von Senderelementen und Empfängerelementen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 hat jede Sende-Empfangseinheit eine eigene Trennwand 152-1 zwischen Senderelement und Empfängerelement. Die Trennwände sind untereinander nicht verbunden. Bei dem Ausführungsbeispiel des Prüfkopfs 300 in Fig. 3 gibt es eine gemeinsame Trennwand 352 für die beiden in der gleichen Reihe (erste Reihe) angeordneten Sende-Empfangseinheiten. Die Herstellung kann dadurch vereinfacht werden. Beim Ausführungsbeispiel eines Prüfkopfs 400 in Fig. 4 gibt es eine in Querrichtung verlaufende Trennwand 452 zwischen den Sende- Empfangseinheiten der ersten Reihe und der Sende-Empfangseinheit der zweiten Reihe. Weiterhin gibt es an den Schmalseiten der Sende-Empfangseinheit weitere, in Längsrichtung verlaufende Trennwände. Insbesondere sind Trennwände an den einander zugewandten Seiten der Sende-Empfangseinheiten der ersten Reihe angeordnet, so dass ein eventuelles Übersprechen innerhalb des Prüfkopfs noch besser unterdrückt ist als bei Ausführungsbeispielen ohne solche Trennwände.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4 sind die Senderelemente T1 , T2 etc. der verschiedenen Sende-Empfangseinheiten jeweils so angeordnet, dass alle Sendeelemente in ein zueinander parallelen, schräg gegenüber der L-Q-Ebene verlaufenden Ebenen liegen, so dass alle Senderelemente der in Längsrichtung L hintereinander liegenden Reihen aufgrund der Schrägstellung in die gleiche Richtung abstrahlen. Die Abstrahlrichtung der drei Senderelemente T1 , T2 und T3 der Ausführungsform von Fig. 1 würden also bei Bewegung des Prüfkopfs in Längsrichtung L (in Fig. 1 nach oben) schräg nach vorne in diese Richtung abstrahlen.
In Fig. 5 ist eine Variante der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung analog zu Fig. 2 gezeigt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Der einzige Unterschied zur Variante von Fig. 2 besteht darin, dass die Senderelemente T1 und T2 der in zueinander parallelen Reihen hintereinander liegenden Sende-Empfangseinheiten nicht in zueinander parallelen Ebenen liegen, sondern schräg gegeneinander gestellt sind. Entsprechendes gilt auch für die Empfängerelemente R1 , R2. Dadurch wird u. a. erreicht, dass die Senderelemente T1 , T2 der in Längsrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Sende-Empfangseinheiten mit den schallabstrahlenden Flächen voneinander abgewandt sind und jeweils in den Überlappungsbereichen aneinander angrenzen. Durch die gegenläufige Schrägstellung sind die Haupt-Abstrahlrichtungen (Doppelpfeile) so orientiert, dass die Senderelemente den Ultraschall jeweils von innen nach außen senden. Die Haupt-Abstrahlrichtungen haben also in Längsrichtung gesehen gegenläufige Komponenten. Dadurch kann im Vergleich zu der z. B. in Fig. 1 gezeigten Orientierung eine nochmals verbesserte akustische Entkopplung der in unterschiedlichen Reihen liegenden Senderelemente erreicht werden. Die Senderelemente können also bei den zweireihigen Anordnungen jeweils, in Längsrichtung gesehen, im Mittelbereich des Prüfkopfs angeordnet sein und aufgrund ihrer Schrägstellung bedingt durch den Dachwinkel zu beiden Seiten nach außen (in Längsrichtung) schallen.
Entsprechende Modifikationen sind auch bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 3 und 4 möglich. So kann beispielsweise, bei der aus Fig. 3 abgeleiteten Variante die Anordnung von Senderelementen T2 und Empfängerelemente R2 umgetauscht sein, so dass das Senderelement T2 direkt an die Senderelemente T1 und T3 der beiden Sende- Empfangseinheiten der anderen Reihe angrenzt. Auch bei der Anordnung aus Fig. 4 kann eine entsprechende Modifikation vorgesehen sein, so dass das Senderelement T2 direkt an die Trennwand 442 angrenzt, während das Empfängerelement R2 außen, d. h. in der Nähe des Prüfkopfgehäuses liegt.
Die Ultraschallprüfung beruht bekanntlich darauf, dass sich Schallwellen in unterschiedlichen Medien verschieden schnell ausbreiten. Sie werden an Grenzflächen unterschiedlicher Wellenimpedanz teilweise reflektiert. Mit steigender Differenz der Wellenimpedanz vergrößert sich auch der reflektierte Anteil. Änderungen der akustischen Eigenschaften an Grenzflächen im Bereich eines Fehlers bzw. einer Ungänze im Inneren des zu prüfenden Prüflings reflektieren den von Senderelement emittierten Schallimpuls und senden diesen an das Empfängerelement im Prüfkopf. Als Fehler (bzw. Ungänzen) kommen z.B. Lunker (Hohlräume), Einschlüsse, Risse oder andere Trennungen im Gefüge in Betracht. Beim Impuls-Echo- Verfahren wird die vergangene Zeit zwischen Senden und Empfangen gemessen. Anhand der gemessenen Zeitdifferenz kann ein Signal erzeugt werden. Anhand dieses Signals kann die Lage einer Ungänze sowie die Größe des Fehlers bzw. der Ungänze durch Vergleichen mit einem Ersatzreflektor (z.B. einer Flachbodenbohrung (Fiat Bottom Hole (FBH), einer Nut oder einer Querbohrung) bestimmt werden. Bei automatischen Prüfanlagen werden die Informationen gespeichert, zum Prüfling in Beziehung gesetzt und auf verschiedene Weisen sofort oder später dokumentiert.
Versuche mit konventionellen vier-fachgeteilten Sende-Empfänger-Prüfköpfen haben gezeigt, dass diese für Ersatzreflektoren bis hinunter zur Klasse FBH-3 (Flachbodenbohrung mit 3 mm Durchmesser) eine ausreichende Empfindlichkeit über die gesamte effektive Prüfkopf-Prüfbreite haben können. Allerdings wurde festgestellt, dass die Detektion von Referenzfehlern mit FBH-2 oder kleiner häufig nicht ausreichend reproduzierbar möglich ist. Diese Begrenzung der Empfindlichkeit wird u.a. auf die Bereiche niedrigerer Empfindlichkeit an den Stoßstellen zwischen in einer Reihe benachbarten Empfängerelementen zurückgeführt. Durch die neuartige Anordnung von Sende-Empfangseinheiten innerhalb des Prüfkopfs mit überlappenden Prüfspuren bzw. effektiven Prüfbreiten gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung können nun auch Referenzfehler der Klasse FBH-2 oder kleiner (z.B. bis hinunter zu FBH-1 ,2 oder FBH-1 oder darunter) mit guter Reproduzierbarkeit detektiert werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Prüfkopf (100) für eine Ultraschall-Prüfanlage zur zerstörungsfreien Materialprüfung unter Relativbewegung eines Prüflings (290) gegenüber dem Prüfkopf entlang einer Prüfrichtung (295) mit:
einem Prüfkopfgehäuse (1 10), das in Prüfrichtung eine Längsrichtung (L) und senkrecht zur Prüfrichtung eine Querrichtung (Q) definiert; und
mehreren Sende-Empfangseinheiten (150-1 , 150-2, 150-3), wobei jede Sende- Empfangseinheit ein Senderelement (T1 , T2, T3) und ein zugeordnetes separates Empfängerelement (R1 , R2, R3) aufweist und in Querrichtung (Q) eine effektive Prüfbreite (PB1 , PB2, PB3) definiert derart, dass bei Relativbewegung des Prüflings gegenüber dem Prüfkopf entlang der Prüfrichtung durch die Sende-Empfangseinheit eine Prüfspur mit der effektiven Prüfbreite prüfbar ist, wobei
die Sende-Empfangseinheiten in mindestens zwei in Längsrichtung (L) hintereinander liegenden, in Querrichtung (Q) verlaufenden Reihen (155-1 , 155-2) angeordnet sind; Sende-Empfangseinheiten aus unterschiedlichen Reihen in Querrichtung (Q) derart gegeneinander versetzt sind, dass Empfängerelemente (R1 , R2, R3) gegeneinander versetzter Sende-Empfangseinheiten in einem Überlappungsbereich (U1 -2, U2-3) einander überlappen, so dass die Gesamtheit der Sende-Empfangseinheiten eine effektive Prüfkopf-Prüfbreite (PKPB) lückenlos abdeckt;
alle Sende-Empfangseinheiten in dem Prüfkopfgehäuse (1 10) angeordnet sind, und alle Senderelemente (T1 , T2, T3) elektrisch an ein gemeinsames Sender- Anschlusselement (AT) des Prüfkopfs angeschlossen sind.
2. Prüfkopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Überlappungsbereiche (U1 -2, U2-3) in Querrichtung eine Breite von mindestens 10% der effektiven Prüfbreite (PB1 , PB2, PB3) aufweisen, wobei die Breite der Überlappungsbereiche vorzugsweise im Bereich von 20% bis 30% der effektiven Prüfbreite liegt.
3. Prüfkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen in einer Reihe (155-1 ) benachbarten Sende-Empfangseinheiten (150-1 , 150-2) ein Abstand (DQ) besteht, der mehr als 30% der effektiven Prüfbreite (PB1 , PB2, PB3) einer Sende- Empfangseinheit beträgt.
4. Prüfkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Senderelemente (T1 , T2, T3) und die Empfängerelemente (T1 , T2, T3) jeweils eine Platte aus piezoelektrischem Material aufweisen, wobei die Platten einer Sende- Empfangseinheit relativ zueinander schräg gestellt sind, so dass sich eine spiegelsymmetrisch zu einer Trennebene ausgebildete Dachform ergibt, wobei vorzugsweise in der Trennebene zwischen den Platten eine Trennwand (152-1 ) aus einem ultraschalldämpfenden Material verläuft.
5. Prüfkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Prüfkopfgehäuse (1 10) genau drei oder genau vier Sende-Empfangseinheiten (150- 1 , 150-2, 150-3) angeordnet sind, wobei eine erste und eine dritte Sende- Empfangseinheit nebeneinander in einer ersten Reihe (155-1 ) und eine zweite Sende- Empfangseinheit (150-2) symmetrisch versetzt zur ersten und zur dritten Sende- Empfangseinheit in einer zweiten Reihe (155-2) angeordnet ist.
6. Prüfkopf nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass Sende- Empfangseinheiten (150-1 , 150-2, 150-3) verteilt in einer ersten Reihe (155-1 ) und in einer zweiten Reihe (155-2) angeordnet sind, wobei die Senderelemente von in unterschiedlichen Reihen angeordneten Sende-Empfangseinheiten einander zugewandt im Mittelbereich des Prüfkopfs angeordnet sind und die Platten der Senderelemente aufgrund der Dachform derart relativ zueinander schräg gestellt sind, dass die Senderelemente bedingt durch den Dachwinkel im Betrieb in entgegengesetzte Schrägrichtungen jeweils nach außen abstrahlen.
7. Prüfkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfkopfgehäuse (1 10) eine rechteckige Querschnittsform aufweist.
8. Prüfkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Empfängerelemente (R1 , R3, R3) elektrisch an ein separates Empfänger- Anschlusselement (AR1 , AR2, AR3) des Prüfkopfs angeschlossen ist.
9. Prüfkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sender-Anschlusselement (AT) und die Empfänger-Anschlusselemente (AR1 , AR2, AR3) in einem gemeinsamen Steckergehäuse untergebracht sind.
10. Prüfkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Prüfkopfgehäuse (1 10) ein einziger Dämpfungskörper (260) angeordnet ist, der als Dämpfungskörper aller Sende-Empfangseinheiten fungiert.
1 1 . Prüfkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkopf mindestens eine Trennwand aus einem ultraschalldämpfenden Material aufweist, die zwischen in einer Reihe benachbarten Sende-Empfangseinheiten angeordnet ist.
12. Ultraschall-Prüfanlage zur zerstörungsfreien Prüfung eines Prüflings unter Relativbewegung des Prüflings gegenüber dem Prüfkopf entlang einer Prüfrichtung, wobei die Ultraschall-Prüfanlage einen oder mehrere der Prüfköpfe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
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