DE1146286B - Ultraschallpruefgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ultraschall-Prüfgerät und stellt eine Verbesserung oder Abänderung der in der französischen Patentschrift 1221458 beschriebenen Einrichtung dar.

Dort ist ein Gerät beschrieben, das zur Ultraschallprüfung von Material verwendet werden soll und das einen Sender aufweist, der so beschaffen ist, daß er Ultraschallimpulse durch eine Wellen übertragende Oberfläche des Senders in das Material sendet, eine Empfangsvorrichtung, die neben dem Sender angeordnet ist und in einem Verhältnis dazu festgelegt und so beschaffen ist, daß sie die Ultraschallimpulse durch eine Wellen empfangende Oberfläche des Empfängers aufnimmt, und eine akustische Abschirmung, die in dem Zwischenraum zwischen dem Sender und dem Empfänger angeordnet ist und über die Wellen-Ubertragungs- und Empfangsoberflächen hinausragt.

Hauptzweck dieser Abschirmung ist, die Amplitude der Grenzflächenechos zu verringern. Zur höchsten Wirksamkeit ist es nötig, daß die Kante der Abschirmung in Berührung mit oder sehr nahe an der Oberfläche des zu überprüfenden Körpers über seine ganze Länge liegt.

In der genannten französischen Patentschrift" ist auf das Prüfen von Material Bezug genommen, das komplizierte Querschnitte hat, und auf die Verwendung zu diesem Zweck von geformten akustischen Abschirmungen. Wenn so ein zylindrischer Körper geprüft wird, kann der Abschirmung eine besondere kreisförmige konkave Form gegeben werden, die so ■beschaffen ist, daß sie sich der zylindrischen Oberfläche des Körpers anpaßt.

Die beschriebene Anordnung ist zufriedenstellend, wo die Umfangslinien (d. h. der Beginn des Abweichens von der Geradlinigkeit) sich in einer Richtung befinden, die parallel zur Ebene der Abschirmung liegt, und wo die Dimensionen des Körpers in dieser Richtung nicht zu groß sind.

Das Prüfgerät einschließlich zweier Ultraschallerzeuger, die als Wellensender und -empfänger wirken, und die Abschirmung zwischen ihnen können eine Länge haben (parallel zur Ebene der Abschirmung und zu den Wellenübertragungs- und Empfangsoberflächen), die mit der Breite des zu prüfenden Werkstückes vergleichbar ist. Die Länge des Körpers ist im allgemeinen viel größer als seine Breite, und die Prüfung kann erfolgen, indem das Prüfgerät entlang der Länge des Körpers verschoben wird, d. h. in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Abschirmung.

Wenn die Breite des Werkstückes (die wiederum die Richtung der Formgebung sein soll) vergleichbar mit der Länge des Werkstückes oder größer ist, dann Ultraschallprüfgerät

Anmelder:

Kelvin & Hughes Limited,
Glasgow (Großbritannien)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Liebau, Patentanwalt,
Göggingen über Augsburg, Von-Eichendorff-Str. 10

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 29. Februar 1960 (Nr. 7062)

William Raymond Buchan

und Alexander Bryce Calder Rankin,

Barkingside, Essex (Großbritannien),

sind als Erfinder genannt worden

·"

wäre es notwendig, die Länge des Prüfgerätes (wie vorstehend definiert) groß zu machen, und das hat Nachteile.

So ist die Empfindlichkeit eines gegebenen Fehlersuchgerätes gegenüber einer gegebenen Größe des Fehlers grob proportional dem Verhältnis des Bereiches des Fehlers zum Bereich der Wellenübertragungs- und Empfangsoberflächen der Ultraschallerzeuger. Wenn beispielsweise das Interesse an Fehlern in der Größenordnung von 1 mm² gegeben ist, dann sind die größten Ultraschallerzeugerabmessungen, die dafür nützlich sind, in der Größenordnung von wenigen Zentimetern.

Obwohl außerdem eine Abschirmung das Grenzflächenecho über einen sehr weiten Bereich kontrollieren kann (sie kann das Grenzflächenechosignal bis auf 120 db verringern), verbleibt stets ein Restsignal. Die Schwingungsweite dieses Restsignals ist proportional der Länge der Abschirmung, die den Wellen von der Ubertragungsfläche des Ultraschallerzeugers ausgesetzt ist, und im Falle einer langen Abschirmung kann das restliche Grenzflächensignal unerwünscht groß sein.

Hauptzweck der Erfindung ist, ein Gerät zu schaffen, mit dem die in den beiden vorstehenden Absätzen genannten Nachteile wesentlich verringert werden können.

309 547/212

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Verwendung bei der Ultraschallmaterialprüfung mit einer Sendeeinrichtung, die so beschaffen ist, daß sie Ultraschallimpulse durch eine Wellenübertragungsoberfläche in das Material hineinsendet, mit einem Empfänger, der neben der Übertragungseinrichtung angeordnet und im Verhältnis dazu befestigt und so beschaffen ist, daß er die Ultraschallimpulse durch eine Wellenempfangsoberfläche nach der Reflexion empfängt, und mit einer akustischen Abschirmung, die in dem Zwischenraum zwischen dem Sender und dem Empfänger angeordnet ist und über die Wellenübertragungs- und Empfangsoberflächen hinausragt. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß diese akustische Abschirmung eine Länge (parallel zur Ebene der Abschirmung) aufweist, die wesentlich größer ist als die Länge der genannten Oberflächen in der gleichen Richtung, und daß die Sende- und Empfangseinrichtungen in der genannten Richtung relativ zur Abschirmung beweglich sind.

Obwohl die Erfindung besondere Vorteile dort hat, wo die untere Kante der Abschirmung (d. h. die Kante, die bei der Verwendung in Berührung mit oder nahe an der Oberfläche des Materials hegt, durch das die Wellen gesendet und wieder empfangen werden) anders als geradlinig ist und daher besonders geeignet zur Verwendung bei Materialien mit Oberflächen, die in der genannten Richtung geformt sind, ist sie in dieser Hinsicht nicht begrenzt. So kann die Erfindung auch dort angewendet werden, wo die untere Kante der Abschirmung gerade ist. Die Prüfeinrichtung einschließlich der Abschirmung und der Sender- und Empfängereinrichtungen kann in rechten Winkeln zur genannten Richtung beweglich sein, damit die Gesamtheit einer Oberfläche eines zu überprüfenden Werkstückes überprüft werden kann. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, bei der Teile weggebrochen sind, einer Aüsführungsform der Erfindung; " ·■

Fig. 2 ist ein Block-Strom-Schaubild, das ein Gerät nach der Erfindung zeigt.

Unter Hinweis auf Fig. 1 ist eine akustische Abschirmung 10, die in einer der Arten beschaffen ist, wie sie in der früheren Beschreibung dargestellt wurde, an der unteren Kante so geformt, daß sie sich der Kontur einer Oberfläche eines Körpers 11 anpaßt, der überprüft werden soll. Die obere Kante der Abschirmung ist an einem länglichen Trägerblock 12 befestigt, dessen lange Abmessung parallel zur Ebene der Abschirmung liegt. Die Abschirmung verläuft durch Schlitze in den Blöcken 13, die abwärts von der Abschirmung an jedem ihrer Enden verlaufen, und wird mit Hilfe von Schrauben 14 in ihrer Stellung festgelegt. In Fig. 1 ist nur einer dieser Klemmblöcke gezeigt. Der Block 12 ist an seinen Enden mit Rollen 15 versehen, die so angeordnet sind, daß sie auf Schienen 16 auf zwei Kanten eines Flüssigkeitsbehältertanks 17 laufen, wobei die Abschirmung von dem Block in die Flüssigkeit in dem Tank hineinragt und auf Schienen in einer Richtung 18 beweglich ist, die senkrecht zur Ebene der Abschirmung liegt. Zwei parallele V-Nuten 19 sind in der oberen Oberfläche des Blockes parallel zur Länge des Blokkes angeordnet. Ein U-förmiger Ultraschallerzeugerträger 20 hat zwei Spindeln, die drehbar zwischen seinen beiden Gliedern angeordnet sind, wobei jede Spindel zwei Räder 21 trägt, die in die beiden V-Nuten 19 hineinragen. Die Glieder des U-förmigen '5 Trägers erstrecken sich abwärts auf jeder Seite des Blockes und der Abschirmung, und ein Ultraschallerzeuger 22 ist an der Innenseite eines jeden Gliedes angeordnet, wobei eine untere Oberfläche 23 in geeigneter Art und Weise über der unteren Kante der ίο Abschirmung liegt. Der Ultraschallerzeuger wirkt als Sender und der andere als Empfänger.

Bei der Benutzung wird das zu überprüfende Werkstück 11 in die Flüssigkeit im Tank eingetaucht. Der Block 12 ist mit seinen Rollen 15 auf den Schienen 16 aufgebracht und die Abschirmung 10 ist so angeordnet, daß sie mit ihrer unteren Kante in Berührung oder nahe an der oberen Oberfläche des Werkstückes 11 liegt. Die obere Oberfläche des Werkstückes soll so geformt sein wie gezeigt, und zwar in einer Richtung parallel zur Abschirmung, aber nicht in einer Richtung im rechten Winkel zu ihr. Die Ultraschallerzeuger haben eine Länge (parallel zu den V-Nuten 19), die nur ein kleiner Bruchteil der Länge der Abschirmung in dieser Richtung ist. Wenn der Block 12 sich in einer Stellung befindet, wird der Ultraschallerzeugerträger 20 entlang den V-Nuten in Richtung 24 bewegt, und ein Abschnitt der Werkstückoberfläche wird so überprüft. Der Block 12 wird dann auf seinen Schienen 16 bewegt, und der Träger 20 wird entlang einem anderen Abschnitt der Werkstückoberfläche bewegt. Die Überprüfung kann in dieser Weise fortgeführt werden, bis die gesamte Oberfläche des Werkstückes überprüft worden ist.

Die Erfindung hat wesentliche Vorteile zum Prüfen von Oberflächen von Werkstücken, die eine beträchtliche Ausdehnung in zwei Dimensionen haben. Die Erfindung hat weiterhin besondere Vorteile, wenn die Oberflächen nur in einer Richtung geformt sind.

Durch entsprechendes Verstellen der Höhe der Abschirmung 10 kann die Amplitude der Grenzflächenechos gegenüber Echos von Fehlern sehr gering gemacht werden, die sich direkt unter der Oberfläche des Werkstückes 11 befinden.

In Fig. 2 ist gezeigt, daß ein Impulsgenerator 25. nacheinander auftretende Impulse erzeugt, die einen Sender 26 modulieren. Der Sender erzeugt Impulse von Ultraschallwellen, die einem Ultraschallerzeuger-So sender 22 zugeführt werden, der mit einem empfangenden Ultraschallerzeuger 22' zusammengebaut ist, und einer Abschirmung 10, wie unter Hinweis auf Fig. 1 beschrieben. Echos, die vom Ultraschallerzeuger 22' empfangen werden, werden bei 27 verstärkt und durch ein Tor 28 zu einer Ablenkplatte 29 eines Kathodenstrahlrohres 30 geführt. Ein Zeit-Basis-Generator 31, der durch Impulse vom Generator 25 aus ausgelöst wird, dient dazu, den Kathodenstrahl in einer Zeit-Basis-Koordinate abzulenken.
Das Tor 28 ist so angeordnet, daß es normalerweise geschlossen ist und in gegebenen Zeitpunkten während der Laufzeit der UltraschaUimpulse durch Steuerimpulse geöffnet werden kann, die vom Generator 25 abgeleitet und nach Bedarf durch eine veränderliche Verzögerungsvorrichtung 32 verzögert werden.

Das Tor 28 kann so angeordnet sein, daß es Fehlerechos von Grenzechos isoliert und beispiels-

weise Fehlerechos verwendet, um eine Alarmvorrichtung auszulösen. Durch die Verwendung der Erfindung kann das Tor so angeordnet werden, daß es sich sehr früh öffnet, ohne das Risiko einer falschen Betätigung des Alarms durch die Grenzflächenechos. In der Tat kann das Tor sich so früh öffnen, daß es das restliche Grenzflächensignal einschließt.

Durch Anordnung, daß das Tor rechtzeitig geöffnet wird, um das restliche Grenzflächenecho hindurchzulassen, wird jegliches Risiko vermieden, daß das Tor kein Signal hindurchläßt, das von einem Fehler nahe an der Oberfläche stammt.

Wenn Material mit einer geformten Oberfläche überprüft wird, kommt das Grenzflächenecho zu verschiedenen Zeiten an, je nachdem, wie Ultraschallerzeuger entlang den V-Nuten bewegt werden. Dennoch kann das Tor so angeordnet werden, daß es sich früh genug öffnet, um das früheste restliche Grenzflächenechosignal hindurchzulassen, und es besteht daher keinerlei Risiko, selbst in diesem Falle, daß ein Fehler in der Nähe der Oberfläche nicht entdeckt wird.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Gerät zur Verwendung bei der Ultraschallmaterialprüfung eines in einem Flüssigkeitstank angeordneten Werkstückes mit einer Sendeeinrichtung, die so beschaffen ist, daß sie Ultraschallimpulse durch eine Wellenübertragungsoberfläche des Gerätes in das Material sendet, mit einer Empfangseinrichtung, die neben dem Sender angeordnet ist und im Verhältnis dazu festgelegt und so beschaffen ist, daß der Empfänger die Ultraschallimpulse durch eine Wellenempfangsoberfläche nach Reflexion empfängt, und mit einer akustischen Abschirmung, die in der Lücke zwischen der Übertragungseinrichtung und der Empfangseinrichtung angeordnet ist und über die Wellensende- und Empfangsoberflächen hinausragt, dadurch gekennzeichnet, daß die akustische Abschirmung eine Länge aufweist (parallel zur Ebene der Abschirmung), die wesentlich größer ist als die Lange der genannten Oberflächen in der gleichen Richtung, und daß die Sende- und Empfängereinrichtungen in der genannten Richtung relativ zu der Abschirmung beweglich sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorhanden ist, durch die der Abstand, um den die Abschirmung über die genannten Oberflächen herausragt, verstellt werden kann.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung auf einem Träger angeordnet ist, der in der Ebene der Abschirmung verlängert ist, wobei die Sende- und Empfangseinrichtung auf einem Schlitten montiert ist, der auf dem Träger beweglich ist und dieser Träger zur Bewegung senkrecht zu seiner Länge montiert ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Träger entlang der Kanten des Flüssigkeitstanks in einer Richtung senkrecht zur Länge des Trägers gleiten kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 221458.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309 547/212 3.