DE1473404A1 - Verfahren und Einrichtung fuer Erzeugung und Empfang von Ultraschallwellen - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung ftlr Erzeugung und Empfang von Ultraschallwellen.
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung für Erzeugung und Empfang, vorzugsweise auf einer wendelförmigen Bahn verlaufender Ultrasohallwellen, insbesondere zum Gebrauch bei der zerstörungsfreien Prüfung rohrförmiger oder flacher Gegenstände.
• Zweck der Erfindung ist es hauptsächlich, ein Verfahren und eine Einrichtung der genannten Art zu schaffen, mit dem Erfolg, dass sich die Ultraschall-Wendelwellen zu einer vollständigen, sehr raschen zerstörungsfreiePrü fung rohrförmiger oder flacher Gegenstände bei Verwendung einer begrenzten Zahl festangebrachter Wandler (Schallköpfe) eignen.
• Die Erfindung soll ferner eine direkte Anzeige sowie eine beständige Aufzeichnung des Vorhandenseins eines oder mehrerer Pehler, d.h. Risse, Spalte, Lunker oder sonstiger Fehlerstellen sowie eine Ortung aller Fehler ermöglichen, die keine weitere interpretation durch dt. Bedienungspereon erfordert. Die Erfindung soll ferner den Empfang eines Signals ohne Rücksicht auf Gestalt oder Richtung der Fehlerstellem, jedech abhängig von Grässe und Art des Fehlers, ermöglichen. Die Erfindung soll weiterhim ein. positive Einstrom-Prüfung oder ein. positive fortlaufende Prüfung eines installierten Systems für ein strömendes Mittel oder eines sonstigen Systems während seiner Lebensdauer ermöglichen. Debei soll weiterhin ein. Kombination von Impulaseche und Durchgang benutzt und entweder ein Mit einer fortlaufenden Welle oder Mit einer pulsierenden Welle arbeitendes Verfahren angewendet werde können. bis ellenzüge sollen ein. kontrollierbare oder beeinflussbare Richtung habe. Diese Richtung soll getrennt fur eioh oder in Verbindung mit Zeitunterschiedsmessungen benutzbar sein, ul die Fehler festzustellen und au orten.
• Ein weiterer Vorschlag der Erfindung geht dahin, die Interferenseffekte au benutzen, die durch lokale Erhitzung oder Befeuchtung verursacht werden. um Fehlerstellen au erten, oder die Temperaturänderungen in einen rohrförmigen oder flachen zu prüfenden Gegenstand zu messen. Ferner schlagt die Erfindung or, impulsweise erzeugte Breitbanfrequens-Ultraschallwellenzüge herzustellen und au verwenden und auf diese Weise die Notwendigkeit elektroakustischer Sendeschallköpfe zu vermeiden. Ein weiterer Vorechlag der Erfindung besteht darin, unerwünschte Ultreschallwellen-Beugung@effekte mögliekt klein zu mochen.
• 1 folganden ist die Erfindung anhand der Zeishnungen beispielsweies näber erläntert: Fig. 1 sit ein Rlockschens einer Einrichtung genäse der Erfindung, mit der es möglich ist, festzmstellen, ob Fehlerstellen in einen rohrförmigen Körper eder Denteil vorhandan sind.
• Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines bei der Anordnung nach Fig. 1 benutzten Verrichtung zum Richten der Wellen (Vellenrichter).
• Fig. 3 ist ein Rlecksch@@@ einer weiteren Ausführungeform einer Einrichtung nach der Erfindung und veranschaulicht ein Verfahren, womit es möglich ist, die Lage von Fehlerstellen in dem rohrförmigem Reil zu bestimmen.
• Fig. 4 ist eine teilweise perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Krfindung, wobei eine besendere Art von Wellenriehter und mehrere @apfang@@challköpfe vorgesehen sind.
• Fig. 5 ist eine Darstellung der beiden Dreiecke, die zur Errecknung der Lage eines Fehlers in dem rohrförmigen Körper mittels der in Fig. 3 veranschaulichten Metheds benutsbar sind.
• Fig. 6 ist eine Teildarstellung einer anderen Ausfübrungsferm der Erfindung, welche einen Ultreschall -Winke l@@@@@er und -wellentriehter als Teil der Einrichtung @@@ @estimmen der Richtung einen Ultr@@@hallwellenanges @eigt.
• Fig. 7 ist eine sch@@tische Darstellung bestimmter Teile einer Apperat@@ g@@äes der Erfindung und ver@@@ch@@licht das Verf@hren zur ortung von Fehlern mit Rilfe der Messung von Zeitunterschieden zwiechen Ultraschalleig@alen zus längs des Umfangen des zu prüfenden Körpers getre@nt angeerdneten Welle@riehter@.
• Fig. 8 ist eine Wiedergebe der Dreiecke, die durch die ultraschallwellensäge gebildet werden und ben@tst werden kömmen, un die Lage des F@hl@@@ durch die in Fig. 7 ver@@@@ha@lichte Nethede zu bestimmen.
• Fig. 9 ist eine perspektivische Teilansicht einer weiteren Au@führung@fern eines Gerätes g@@äes der Erfindung, das ben@tst werden kann, u@ F@hler stellen in @urtsehwei@@ungen oder @@nkr@cht zur Läng@@@bes des rehrförmigen Teils lieg@@ds Ri@@@ oder @@@@tige Fehler mittels der Nethbeds ge@@ä@@ Fig. 7 zu bestimmen, Fig. 10 ist eine perspektivische Darstellung nach einer anderen Ausführung der Einrichtung nach der Erfindung, bei weleher der bei einer Viel@@hl von kanälen auftretende überschuse zur Prüfung der @ichtigkeit der Ergehmi@@@ be@@tst wird.
• Fig. 11 ist eine Teilaneicht wiederum einer anderen Auführung der @inrichtung g@@äes der Erfindung, die zur Prufung von Gurtsehweissungen eder sonkrecht zur Läng@@@h@@ eines rehrfärmige@ Prüfkörpers lieg@@den Fehlerstellen benutsbar sit.
• Fig. 12 sit eine weitere Anerdnung genäes der Erfindung zur prüfung einer Kinstrem-Kehrleitung.
• Fig. 13 ist eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Ambringen von Welle@@ichtern auf der Auss@@@@@@ eines rehrförmigen Prüfkörpers.
• Fig. 14 ist eine vergrösserts is@@@trische Derstellung des seitlich angebrechten Welleurichters und -däupfers in Verbindung mit dem Keil, der bei der Anerdnung nach Fig. 13 be@@tst wird, u@ ihn zu tragem.
• Fig. 15 ist eine sche@@tische Darstellung des Verfahrens und der Einrichtung zur Kermalisierung eines sichtberen Ultraschellsigu@ls zur Derechnung eder Über@@chung von Veränderungen hinsichtlich des kontaktes eines @@@@- eder Impulswellenriehtere mit dem @@de oder der Seite des rohrförmigen @rüfkürpers.
• Fig. 16 ist eine schematieche Darstellung einer @@@-richtung, bei der Imterfer@@@@ff@@@@ durch lekale Erhitnung erzeugt werden.
• Fig. 17 ist eine Darstellung zur Veransch@ulichung von Artver@@dlungen (mode @@nversi@@s), welche auftreten, wenn ein Ultraschellwellen-@ng auf eine reflektierende Oberfläche auftrifft, webei sich nacheilende Impulse und andere Imterfer@@seffekte ergeben.
• Fig. 18 ist eine teilweise Orundris@@@sicht eines Teiles der @imerichtung, die zur Bestimmung des Ortes von Fehlern in einer flachen Platte gemäss der Erfindung benutsbar sit.
• Fig. 19 ist eine teilweise @uerschmitt@derstellung einer Eimrichtung zur Fehlerertsbestimmung unter Ver@e@dung von Mitteln zur Abführung von Ultraschallenergie aus einen Örtlich bestimmten Bereich.
• Fig. 20 ist eine schenstische Darstellung wiederum einer anderen Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung von Mitteln zur @ervorbringung eines impulsartig ersengten Breitbandfrequens-Ultraschall@@@rgiest@@@@s.
• Allgemein bestaht das ne@e Verfahren gemäss der Erfindung zur @@rstörung@freien prüfung, vor@@g@@eise rohrförmiger @@g@@@tände oder Teile, dari@, d@@@ ein Ultre-@@hallwellen@@g in dem rehrförmigen oder flachen Prüfkörper @@ter einen Wi@b@@ @@@@ing@@@@i@kt wird, der von der Läng@- @@bes des körpers abweicht, @@ d@@@ dei welle in die wandung des Prüfkörpers von der Einführung@@telle des Ultrasshallwell@@@@ges aus hinsinläuft, und d@@@ die @@@delf@@mige oder @@@räge welle @@ einer gegenüber der @imführung@@telle in Längerichtung @@tfermten stelle unter einen von Einfallewinkel ver@@hiedenen winkel wieder @@@fangen wird. Die Einrichtung @@@ @i@ei@@@@den und Wieder@@pfangen der wendelförmigen Wellen unf@@@tg Verrichtungen, die @@@hstehand als Wellenri@hter bezeichnet und an den rehrförmigen oder fl@@hen @@@fk@rper oder an ih@ ang@drückt @@rden, @@ den Ultr@@@hallwell@@@@g bei einer verbestimmten @iektung in den körper hinei@su@chieken und die @@@delförmigen oder @@@rögen Wellen, die @@@ in einer verbestimmten @ichtung lanfen, @@ enpfangen.
• Im Fig. 1 der @eichnungen ist eine Einrichtung g@@äse der krfindung @@r @@sführung der @@@@@ Verfahrens für die @@@@@@@ung@freien Prüfung @@hrförmiger körper oder Teile geseigt. 11 ist in Fig. 1 ein @ehret@@k, beispiel@@eise ein @@hr mit einen A@@@@@@@@@@@@@@@ von 900 @@ (36") und einer w@@dstärke von 12,5 @@ (1/2"). An beiden @nden des Rehres ist @@ ein Welle@riehter 24 angehracht oder angedr@ckt, der folgand@@@@@@@@ @@@gebildet ist: Die @ellenriehter 14 eind an die Enden des Dehres in irgandeiner gesignet@@ weise befestigt, beispielseise k@@@en sie an die @nden des @@hres ang@@ch@@iesst oder durch A@@endung hi@reichenden Druekes dage@en angspr@@st sein. Der primäre Zweck dieser @@@@@@@@@ bestcht darin, einen immigen Kentakt zwischen des wellen@ichter 14 und der End@@ndung des Rehres zu schaffen, @@ dass eine gute @bertragung von Ultraschallenergie aus dem Wellenriehter 14 auf das Rohr 11 oder ungekehrt gewährleistet ist.
• Eim elektr@akustischer Sch@llkopf 16 ist auf jeden ellenrichter 14 ang@@rdnet. @@ kann jede geeig@@@@ @@@@ @aben, z.B. kann @@ eine versilberte Elei-@etanie@@t@@@@ibe (a silvered lead metaniebate dies) sein, wie sie von der Firma G@@@@al Elestri@ @@@p. in Syr@@us, N.Y. hergestellt wird, oder es kann ein Sehallkopf von Typ Z @ein, wie er ver der Fir@@ @ransen Imstrunents, Ims., Stanferd, @@@@, ers@@@@ wird. wie in den Zeichnungen geseigt, ist jeweils einer der geballköpfe als Sandeschallkopf T und der andere als @@pf@@@ @@@@llkopf @ beseichnet, Der Sende@@hallkopf T wird durch D@pulse oder Wellen aus einen ge@igneten Sende-@@@f@@@@-und Wiedergabagerät 18 üblicherart erregt, welehen ein integriertes System, wie z.B. das Medell 5A ultr@@@@ie S@@@@@@ (@ersteller: Bransen Imstru@@nts, Ins.) @@in kann.
• Ein solches Gerät kann bekanntlich Impules er@@@gen und empf@@gen @owie diese auf einer Kathod@@strahlrähre 21 wi@@er@@ben. Es können auch andere geeignets Kimriehtungen @@@ @@@@@@@@@ fortlaufander Wellen benntst werden.
• Die Anlegung von Imp@leen oder einer fertlaufanden welle aus den Gerät 18 an den Schallkepf 16 bri@gt diesen @@@ sekwingen. Die kontaktfläche des Schallkopfes 16 steht in inniger Berührung mit den Wellenriehter 14, so dass ein Ultraschallwellen@@g in den Wellenrichter eingeführt wird, und zwar in einer Eichtung, die im allgen@i@en se@@-recht zur kentaktfläche des Schallkopfes 16 liegt, der den Sendewellenrichter 14 berührt. Der Sendewellenrichter 14 ist so gefernt, dass der Ultraschellwellen@ng In die wand des Rohres an Punkt A in einer verbestimmten Richtung in Bezug alt die Längeaches des @chrkörpers 11 hineingeschiskt wird. Jedoch ist die Kontaktfläche zwischen dem Sendewellenrichter 14 - Sandeschallkopf und des Rehrend@ hinreichend breit, so dass eine in wesentlichen ungebündelte, winkelig divergierende Gruppe von Ultrasehallwellenzügen in das Rohrende eintritt, wie es durch die Pfeile 26 angedeutet ist. die von den sendewellenrichter 14 @@@gehem.
• Diese Wellensüge Pflansen sich bei ihren heraustretan aus den Sendewellearichter 14 in einer Bichtung fert. die von dem Sendewellenrichter 14 wegführt, und folgen einer Wendelbahm, in-@@@@@@ um die Rchrwand herun nach des anderen Ende des Rchres him, Der Ultraschallwellenung, der lekal in einer in wesentlichen geraden Linie verläuft, felgt einer Wendelbahn im gansen Rohr, weil von Gesichtspänkt des k@r@@elligen Ultraschallwellenzuges das @@hr eine Wellaufhrung darstellt, dei unbestimmt breit ist, aber eine bestimmte Länge und dicke aufweist. Dies wird dadurch gestütst, dass eine Wendel mathe@@tisch als eine auf einer Zylinderfläche ühertgragende Garade definiert werden kann. Die Ultra@@@@@llwellen züge laufen tatzächesh auf einer wendelbahn, weil sie in dei k@dwandungen des Rohres unter einem Winkel hineingeschickt werden, der von der Rohrlängesches abweicht.
• Es soll nun angemommen werden, dass sich in dem Rohr ein Fehler 0 befindet . Dieser kann beliebige Richtungen babes und sich an einer beliebigen Stelle In den Rohr befinden.
• Riner der strahlen 3(1 von den durch den Sendewellenrichter eingeführten wellensügen trifft nun auf die Fehlerstlle @ « wird qussi optisch nflektiert und gebrochen oder geb@@@ P solche Fehlerstellen keine glatte Reflexionsfläche habel, divergieren die reflektierten ultraschallwellensüge (veran-@ch@@licht durch die Strahlen 28) auch hinsichtlich des Winkels. Es wurde gefunden, dass, je rauher die Oberfläche der Fchlerstelle ist, die Reflexion und auch die Winkelstrouung in u@@@ @@össeren Nasse erfolgt. hat die Fehlerstelle eine abgerundete Fläche, wie es z.B. bei einer Porosität der Fall ist. so wird ein Teil der Schallenergie zurückgewerden, der durch den Sendeschallkopf abgefühlt werden kann, webei dieser als Impulsecke wirkt, oder aber durch einen b@@@@deren @@pfangsschallkopf an Sendewellenrichter 14. Die Art und Grösse der zurückk- und schrägreflektierten vellen hilft hierbei mit, die oberflnchenart des Fehlers zu erkennen, Die reflektierenden Wellensäge 28 bilden eine Angahl wendelb@@@@@, webei dei Zahl der vollständigen wendelschleifen be@@@@@@@ wird @@@@@ @@@@@ @@@@@l zur Rehrläng@@@hes.
• Eimer der Wellensüge 28 ist se gerichtet, dass er, nachdem eine partielle wendelschleife oder eine oder mehrere vellständigen wendelsehleifen un das Rohr herun gelaufen sind, in dem Empfangsellenrichter 14, wie dargestellt, am Punkt B eintritt und durch den Empangeschallkepf 16 festgestellt wird. Des reaultierende Signal wird dann in dem Gerät 18 empfangen, verstärkt und gefiltert und in dem O@sill@@kep 21 wiedergegeben.
• Ein @anptteil der G@@@@tlänge und der Gesent@angung des Rehrce 11 kann von einer Anbringungestelle des Sendesehullkepfen 16 aus überprüft werden, weil eine greses Zahl von in Wimkel divergierenden Schallwellensügen durch den Sende@@@allkopf 16 über den wellenrichter 14 @@ in das Rohr himeing@@@hickt wird, dase die durch diese Ultraschellwellansüge beschrieb@@@@ wendelbak@@@ praktisch alle Teile der Wandung des Rohrkörpers oder @@@teilen 11 bedecken oder bestreichen. Ist beine Fehlerstelle in dem Rohr vorhanden, so laufan die Ultraschallwellensüge in der glei-@@@@ Eiehtung un das Rehr berun und berab, die der Richtung entgeg@@g@@@tst ist, in welcher die reflekti@@@@ wellen 28 verlaufan, wenn die unreflektierten wellen 26 an @@pf@@@@@@llenrichter 14 eintreffen, treten die @@@@-flektierten wellen in den Empfangswellenrichter in einer @elehen Richtung ein, dess sie in seimon verjüngten Teil wie durch die gestrichelte Limie in Fig. 2 @@g@dentet, derart zerstrsmt werden, dass sie gedämpft werden und @ effektiv verlerengehen. Bei dieser Ansbildung und Richtung des Wellenrichters erregen die @@reflektierten Wellen 26 den Schallkepf 16 nicht, und es wird daber, wenn kein Fehler in dem Rohr verhanden ist, kein reflektiertes Signal in dem Os@ille@kep 21 zu sehen sein. Wenn aber ein reflektierte@ Signal vorhanden ist, se seigt dies an, dass ein Fchler in dem Rohr verliegt, weil der Empfangs@challkopf erregt wird.
• Es soll derauf kingewiesen werden, dass es möglich ist, mehr als eine Impulse@@eige eines einsel@e@ F@hlers am dem O@@ille@kep 21 zu erhalten. Bei dem reflektierten Well@nung 20, der in Fig. 1 gezeigt ist, wird die Orientierung des Wellenrichtern se gewählt, dass die reflektierte Welle nur eine Schleife durchläuft, bever sie in den Empfangsschallkopf 14 eintritt. Es ist leicht zu se@en, dass der Wi@kel der Wendel ein selcher sein kann, dass der reflektierte Wellenung zwei oder drei Vollständige Schleifen in dem Rohr durchläuft, bever er in den Empfangswellenrichter 14 eintritt. Selche Vellen@äge würden gleichfalls dem Empfengeschallkopf 16 erregen und eine Anseige an dem Oskill@@k@p 21 ergeben. Jedech befinden sich solche Anzeigen in einem seitlichen Abstand von der anderen ersten Anseige, die sich, wie in fig. 1 erläutert, ergibt. Der Impuls mit der gröesten Amplitude wird bestimmt durch die Richtung und Form des wellenrichters 14. die Höhe des Impulses wird durch verschied@@e Fakteren bestimmt. einer ist der Winkal, unter welchen der Wellenung in das Made des Rohren, be@egen auf die Rohrlängs@@hse, eintritt. Ein anderer ist die Stroche, welche die Welle zwischen dem S@nde- und dem Enpfang@@ehallkopf durchlaufen nuss. Ein dritter ist die rediale Ab@@ssungszu@ahme des Fehlers, da dieser wiederum die zu@ahme der Reflexionafehl@rfläahe bestimmt. ein vierter Fakter ist die Oberflächen@rt der Fehlerstelle, welche die Art und den Grad der streuenden Brechung des reflektierten Welle@suges besitmmt. Ein fünfter Fakter ist die Länge des fehlers, wleche die Impulsläge bestimmt. einsechster Fahtor ist die richtungslage des Fehlers im Bezug auf die Rohrlängsschse.
• Wenn dieses Empfangene reflektierte Signal in einen Spektrumsanalysator üblicher Art verarbeitet wird, beispiele weise in einem, wie er unter der Be@eiehnung "Panara@ie SBA-3" von der Abteilung Panoramie Division der singer-Nähmaschin@@-Ce. im Bridgepert, Ce@@. geliefert wird, se steht die sich ergebende Spektralanalyse bei jeder Frequens in direkter Besiehung zu den ges@nten radialen Fehler oder der reflektierenden querschnittafläshe. durch Beschrä@@en dieses Signale auf eine bestimmte @requ@@s und ein aus der Zeitd@uer des in einer O@silleskopwiedergabe @@pfangen@@ Impulses abgeleitetes Signal wird das Ergebeis auf die durchse@mittliche rediale Dicke der Fehlerstelle besegen.
• Der Spitz@@wert des reflektierten Signals wird besegen auf die maximels radiale Dieke des Fehlers.
• Hieraus ist zu ersehem, dass Mit der Erfindung ein Verfahrem und eime Einriehtung geschaffen warde, die es ermgöglicht, rchrförmige Objekte ehme Zerstörung zu prüfem und die nur auf ein reflektiertes Signal oder Fehlerstellemsignal ansprieht.
• We es lediglich darauf ankommt, sich Gewissheit zu verschaffen, ob in dem zu prüfenden Rchr ein Fehler vorhandem ist oder micht, chne die genaue Lage des Fehlers zu bestimmen, kann eine fortlaufende Welle sie den Gerät 18 verwendet werden. Ist es aber erwünscht, auch die Lage des Fehlers ML ermitteln, so ist ein pulsierendes Signal in Verbindung mit einer Zeitmessung zwischen Signalsendung und -empfang erferderlich, wie machstehend näber erläutert wird.
• Eime Finselderstellung in grösserem Maßstab des bai Fig. 1 benutztem Wellenrichters 14 ist ia Fig. 2 dargestellt. wie hier gezeigt, ähnelt der Wellenrichter etwa eimem deformiertem Trapezeit. 1>ie Auf lege ist Mit scharfen Kamten 37, 38 sewie mit ener Kontaktfläche 39 verschem.
• Die Fläche H kann eisen die Endwandung des Rohres angelegt oder amgepreset werden, wie die in Fig. 1 gezeigt ist.
• Ii ist eine geeignete glatte Fläche 41 vorhanden, alt der der Sehallkopf 16 angebracht werden kann. Diese Fläche liegt eberhalb der Fläche 39, um die auswirkunge nicht @@@üekgewer fe@ner ede@ @@@@@ter Ultraschallwellensüge 26 @@ ver@@@@@@@, die sich am jedfer unstetigem Stelle, wie z.B. bei H im Fig. 2, beugen eder brechem. Aueh die Fläche 39 ist dreieckförmig gestalltet und hat ihrem Scheitel im Punkt K, und es ein' verjüngte Seitem 38a, 38b vorgesehen, se dass eine Wellensperre gebildet wird, u. die Imtensität nicht zurückgewerfener Wellen 26 noch weiter zu verminderm, die gebrochen werden und durch den Kmpfangssehallkopf 16 abgefühlt werden kömmten, so dass sie fälschlicherweise als zurückgeworfene Ultreschallwellen 28, die einen Fehler anseige, erscheimen Kömten. Der winkel zwischen einer Geraden @@nkrecht zur Fläche 41 und eimer Geraden sonkrecht zur Fläche 39 bestimmt dem Winkel, bei welchen die Ultrawellensäge Mit maximaler Intensität in das Emde der Echrw@@d eingeführt werden, Die Wallemsüge sind nicht stark gebümdelt, senderm divergierem in einem Winkel, da es für Sendezwecke erwumscht ist. einen grösserem Teil der ganzen Mchrweandung zu besehallem, d.h. mit Schall zu bestrahlem.
• Beispial@@@iese kann deer Wiakel @ wie geseigt, 35° betragem.
• Jedech Lässt sich die Erfindung @@ch bei Verwendung eines @@derem Winkels swisch@@ Mull Gred und 90° verwirklichem, allerdimge ist wohl für die maistem Zwecks ein Winkel zwischen etwa 5° bis 55° am verteilhaftesten. Dei der Ausmahl dieser Winkel ist zu ber@eksichtigem, dess die endelwellen ihre Länge @@@ unstetig vergrössern kännen, d.h. sie können bei fest angeerdneten Wellenrichterm zur vem einer vollständiges Schleife zu zwei vollständigem Schleifen äbergebem.
• Eine zur Fläche n senkrechte Gerade ist auch parallel sur Längsachse des rohrörmigen Körpers oder Teilse 11. Eine er Fläche 41 senkrechts Gerade ist auch parallel er Achse des Schallkepfes 16. seil eine passende Auegeglichenbeit zwischen der Signaldämpfung und der durch die Wendel bestrichenen Bahn bestchen. Je grösser der Winkel der Wendel ist, unso mehr Schleifen muss die Wendel nun durchlaufen der vollständigen Länge des Rohres habe und daber ist umso grösser @@ch die Dämpfung des ia das Rohr hineingeschickte Signals. Je grösser aber der Winkel der wendel ist, umso grösser ist auch die Fläche des Rohres, die durch den besonderen Wellensung bewtriehen wird. z.B. ist es klar dass eine Wendel, die nur eims Schleife in den Rohr ausführt, weniger Fläche und daber auch weniper potentielle Fehlerfläche bestreicht als eine wendel, die auf einem rohrstück gleioher Länge zwei eder drei Schleifen ausführt. Auoh ist es wegen des wunsehes, die Zahl der erforderlichen Empfangeschallköpfe zu begrenzen, erwünscht, ein Ultraschallwellen-Strahlenbündel zu bemutsem, das in einem relativ breiten Winkel streut.
• Wie on n auseinanderges@tst, wird der @ellemrichter 14 - Empfangsschallkopf so angeerdnet, du. er unterscheidet zwischen den reflektiertes wellenzügen 28 und den unreflektiertem Ultraschallwellensüges 26. Dies wird dadurch möglich gemacht, dass die reflektierten ellensüge 26 in einer Richtung oder in einer Hand verlaufen, die entgegengesetzt ist au der Eiehtung, in welcher die unechtem unreflektierten Wellensüge 26 verlaufen. Mit anderen worten kann gesagt werden, dass die reflektierten wellensüge 28 in Uhrseigerdrehsinn und die unreflektiertem Wellensüge 26 entgegengesetzt dem Uhrseigerdrehsinn verlaufen, wenn man du in Yia. 1@ durgestellte Rohrende von der linken Seite her betrachtet. Un unechte Signale aus den unreflektierten wellensüger 26 iu vermeiden, enthält der wellenrichter 14 eine zusätsliche Wellensperre, die aus den verjüngten Seiten 37a, 37b besteht, die an ihrer Schnittlinie eine scharfe Kante 37 bilden. @enn also ein unreflaktierter Wellenzug 26 in den wellenrichter eintritt, wird er in der durch die Flächen 37a und 37b gebildeten Wellensperre reflektiert, bis er effektiv gedämpft ist. Wie ereichtlich, dient also der Wellenrichter 14 als Einrichtung zur Schaffung ein.. hoben verhältniswertes zwischen dem reflektierten Signal 21 zu dei unreflektierten Signal 26 sowie zur Schaffung einer Ja-Nein-Unterscheidung zwischen einem drroh den Fehler reflektieren Signal und einem unreflektierten Signal.
• Die ausschliesslich reflektierten Ultraschallwellensüge 28, die durch den Empfangsschallkopf 16 festgestellt werde, sind solche, die in einem derartigen Winkel ankommem, dass sie auf das Rohrende an einer Stelle auftreffen, an der der Wellenrichter 14 en Fnde des Bohne befestigt ist oder gegen dieses gepresst wird. Aus diesem Gnade werde praktisch alle Wellen, die von der Fehlerstelle 27 reflektiert si@@, ii Rohrende zerstreut, weil ihre @endelbahnen das Rot ende an Stellen durchsstzen, die von derjenigen Stelle, an der der Empfangawellenrichter 14 an Rohr befestigt ist, um einen Umfangsabstand entfernt sind.
• Die Fläche 39 ist zur Fläche 41 so angeordnet, dass, wenn eine unreflektierte Welle 26 in den Wellenrichter an irgendeinen unkt auf der Fläche 39 eintritt, dieser reflektierte, unechte Ultraschallwellenzug 26 den Empfangeschallkopf nioht erregen kann, so dass dieser ein unechtes Fehlersignal erzeugen würde.
• Ei wurde gefundem, dass es mögliche ist, eine fort-1-ende und passends Reflexion von Eingangswellen aus einem Fehler für Wendelwinkel, de4r zwischen 5° und 55° betragen kann, zu erhalten, um eine positive Anzeige cines Fehler. an irgenderinem Ort längs des Rohres su schaffen.
• Bs gibt natürlich Punkte optimaler oder relativ besonderes hoher Intensität, Je nach der Umfangslage des Wallenrichters 14 gegenüber der Lage des Fehlers. Aus diesem Grundekann es zweckmässig sein, einen oder mehrere zusützliche Wellenrichter an Rohrende anzuordnen und so die Punkte maximaler und minimaler Signale festzulegen. Jedoch ergibt selbet ob ein minimales Signal eine positive Anzeige, ms-dess ein Fehler in den Rohr vorhanden ist oder nicht.
• In Fig. 3 ist ein Verfahren und eine Einrichtung erläutert, ioiit es möglich ist, den Fehlerort su bestimmem sowie a-b Gewissheit darüber zu erhalt, ob in den Prüfkörper überhaupt ein Fehler vorhanden ist oder nicht.
• Us der Einrichtung eine Fehlerortsfähigkeit zu verleihen, müssen drei Eigenschaften des Rohres festgestellt werden, und zwar der Rohrdurehmesser, die Länge des Rohres und die Grup@engeschwindigkeit des Ultraschallwellenzuges ii Rohr, welche durch die Rohrwanddicks bestimmt wird. Iii Falls der Prüfung von Rchrleitungen 11 Anschluss an die Herstellung kann der Durchmesser als in wesentlichen konstant angenommen werdem. Jeôoch kann dis Länge jedes Rohrstückes varlierem. diese Rohrlängekamm bei Annahme konstanter Schallgeschwindigkeit direkt mittels Durchgansgsverfahren unter Verwendung eines Paares zusätzlicher Schallköpfe 44 gemessen werden, welche flach gegen die Endwandunge, des Rohres und direkt einander gegenüber angeordnst werden, wie dies in Fig. 3 der Zeichnungen dargestellt ist. Die Schallköpfe 44 sind als Sendeschallkopf T und Empfangschallkopf R beseichnet und an des Rohr o angebracht, dass sie bei Durchgang auf geradem Wege und bei kürzestem Ab@tand zwischen da Enden des Rohres messen, um auf diese eise die Rohrlänge zu bestim@@@. Da diese Darchgangswelle nicht reflektiert oder von der Innen- zur Aussenwend des Rohres zur @ckgeworfen wird, wie dies bei eiie wendelförmigen Ultraschallwellenzug der Fall ist, kann die Gruppengezclmindigkeit dieses Druchgangswellensuges grösser sein als die des ltraschallendelwellenzuges, Die Ultraschall-@endelwellenzüge wirken zusam@en und beeimflnzsen sich gegeaseitig mit dem Begrenzungen oder Wandungen des Rohrkörpers oder Wellemleiters, da sie, wie in Fig. 17 gezeigt, am dem Objekt emblamgleufen, Diese gegenseitige Wirkung und selektive Dänpfung ist eins Funktien der Rohrwandungsstärke und grumdsätslich durch diese bestimmt. Wemm das Rohr mit einem breitem Frequensbend beschallt wird, werdem nur einige dieser Frequemsem durchgelasem, wefl des Rohr als mechamisshem Kombinatiensfilter für die Schallwellen dient, wobei seine Filtereigenschaften durch die Rehrdicks und andere Paremeter bestimmt sind. lit den Schallköpfem 16 ist es möglich, die Laufzeit für eins gegebens Wendelwells zu bsstimmen, die ven einem Fehler zurückgeworfen Mird. wie z.B. von dz Fehler O um eine direkte Ablesung an dem Ossilloskop 21 zu ermöglichem, eder e können die spezifischen Koordinaten des Fehlerortes ans der Wellenlaufzeit wie nachstehend be@chriebem, abgeleitet werdem.
• Die direkte Wiedergabe kein ein Oszillosbopauster der Wellenlaufzeit sein, oder es kann ein Satz von Keerdimaten uli einen geeigneten Wiedergabeschirm dargeboten werdem.
• Die Ergebnises können in einer geeignsten Weise als Aufzeichnung festgehalten werden, beispielsweise durch Fetegrafieren des Oazillosbepenhirmes 21 Mittels einer @smera 4' oder drrch Aufseichnen der Information auf einem Magnstband eder elf Iochkarten zur Speicherung und späterem Durehsicht oder Versuchzwiederholung. Ein typisches Ossilloskepmuster ist in Fig. 1 wiedergegebem.
• Mit der Rohrlänge und dem rohrdurchmesser der Ge-@chwindigkeit der Ultraschallwellemsüge ii Rehr und dem Zeitverzug zwischen der Durchsendung eines Signals 515 dem Sendeschallkopf 16 und den Empfangsschallkopf 16 hin der Ort des Fehlers direkt von Hand oder durch Verwendung eines elektronischen Rechengerätes 49 ermittelt werden.
• Für ein Rohr Mit einer Längsschweissung, wie in Fig. 3 bei 51 angegeben, sei einmmal der Spezialfall angenommen, bei welche der Fehler in der Schweissung auftritt, wie es gewöhnlich der Fall sein dürfte. Pur diesen all zeigt Fig. 5 eine Darstellung der Einrichtung, durch welche der @ehlerort bestimmt werden kann. Fig. 5 ist die Abwieblungedarstellung der Zylinderfläche des Rohres, der Zahl der Wendelschleifen D @@@D des unreflektierten Ultraschallwellemzuges 26 zwischen dem Sendewellenrichter 14 bei 1 und dem rehler bei C, und der Ansahl der Wendelschleifen n n @@@ D D des reflektiorten fehleranzeigendem Ultraschallwellensuges 28 zwischen des Fehler bei C und den Empfangswellenrichter bei B. In Pig. 3 iit m - O und der Fehler O befindet sich Ii der Schweissung. Deher bestimmt sieh der Umfangsabstand, der ven dem unreflektierten Wellenzug 26 zwischen der Eimtrittsstelle in das Rohr 1 und der Fehlerstelle C durchlaufen wird, mit AC'. In Fig. 3 ist 1 @ 1. Daher beträgt der Umfangsabstand,der von der reflektierten, fehleranmeigenden Ultrasehallwelle 28 aus der Fehlerstelle C zum Empfangswellenrichter bei B durchlaufen wird, @D + EC:. Wie im fta. 5 gezeigt. kaiu-t reohtwinkelige Dreiecke so hoistruiert werdem, wobei die drei Seitenlängen definiert sind. Die Summe der Hypothesen ist bekannt. Sie entspricht der gemessenen Laufzeit des Ultraschallwellenzuges zwischem Sendung bei A und Empfang bei X bei bekannter Gruppengeschwindigkeit und unter Berücksichtigung der bekannten Ist strecke innerhalb des Wellenrichters. Die summe der Basis ist C'C + CC", nämlich die gemessene Durchgangszeit des Wellenzuges durch das i?ohr zwischen Sendung und Empfang Mittels der Sehallköpfe 44 bei bekannter Gruppengeschwindig keit.l Der Rohrdurchmse sser D ist bekannt. Daher lassen sieh die Dreiecke leicht von Hand oder Mittels eines Rechengerätes auflösen, na den Wert C'C oder CC" zu ergeben, d.h. die axiale Ortsbestimmung des Fehlers in der Schweissung.
• I)lnh geeignete Ausbildung und Anordnung der Wellenrichter können die Werte nm bestimmt werden. Erforderlichenfalls wird alt diese Verfahren ein Spesialempfangewellenrichter 14 benutzt, wie in Fig. 4 gezeigt, der dieselbe Ausbildung hat wie der @ellenrichter U in Fig. 2. Dieser abgewandelte Wedldlenrichter trägt bei vorbestimmten Winkeln in Bezug auf die Rohrlängsaches mehrere Fmpfangsschallköpfe 16, die Mit II, R21 » bezeichnet, sind. Duroh sertenweiser Auswählen der Empfangsschallköpfe ist es möglicb, zu bestimmen weleher von dc Schallköpfem du maximale Signal empfängt, und auf diese Weise mach ge@@er dem Wimkel zu bestimmen @@le die Zahl der Wendelechleifen, die der reflaktierte Wellenzug 28 zwischen den Fehler bei C und den Kmpfangewellemrichter 14' bei B durchleufen hat. Das gleiche Verfahrem kamn auch im Besug auf die Senderanerdnung angewendet werden, Für dem allgemeimen Fall der Fehlerertung, d.h. wemm eich der Fehler gegebememfalls zicht immerhalb der Cobweissung befimdet, erferdert die Bestimmung der Umfangelage und des axialen Abstandes des Fahlers im Rehr eime Messung des Wi@kels, bei dem der Wellenzug gesendet wird (2) bei A und bei dem er4 bei B expfangen wird, wie dies in Fig. 3 und 4 geseigt ist. we@n diese Winkel bekannt simd, können die in Fig. 5 geseigten und verber besehriebe-@@@ Dreiecke von Ma@d oder mittels Rechengerät aufgelöst werdem, un die axiale und in Umfangerichtung verlaufenden Ortakeerdimaten des Fehlere zu bestimmen.
• Fin als Winkelmesser emsgebildeter Ultreschallwellemrichter 56 kemn ebenfalls verwendet werdem. Kin @@leher ist in Fig. 6 dargestellt. Der Wimkelmesser besteht aus eimem langem Stück eines geeigmsten fehlerfreiem Materials, wie s.Bl eimer Staklplatte etwa ven der Form eimes Halbkreiees, Der Wimkelme@@er 56 ist mit einer verhältnismässig kleimem glatten Fläche 37 versehen, die in ihrer Ausbildung amaleg zur Fläche 39 im Fig. 2 ist, welche das Ende des @ohres 11 bei B berührt, wie in der Zeichnung dargestellt.
• Der Ultraschallwinkelmesser 56 wird in seiner Lage in Berührung Mit den Rohr durch geeignete Masenahmen, wie z.B. durch Anpressen gegem das Rohrende gehaltem. Die äussere Umfangefläche des $Ultraschallwellemmezsers ist mit mehrerem ortsgenau angeerdueten fl@chen Flächen 38 ver@chen, die der Fläche 41 in Fig. @tsprechen und auf dem Winkelmesser in genau vorbestimmten Winkeln angeerdnst sind. Die@@ Flächem 58 sind mit dem Winkel markiert, bei welchem die Ultraschallwellem aus dem Behr empfengen oder in das Rohr 11, besogen auf die Lämgzaches des Rohres 11, eingeführt werde. Ein Schallkopf 1' ist in geeigneter Weise a der Flachesite 58 des Umfanges des Ultraschallwinkelmessers angeordnet und festgehaltem, Be sind verschiedens alternative Ausbildungem angewendent worden. Die Aussenflächen des Ultraschallwinkelmessers können genen zylindrisch hergestellt werdem, und der Schallkopf kann mit dem winkelmesser unter irgendeimem Winkel durch einem / eng angepassten Gleitschuh gekoppelt werden, der die Oberfläche des Winkelmessers berührt, oder aber ee kann nur die Hälfte des Ultraschallwinkelmessers, im Richtung deren die reflektierten Wellen 28 amkommen, so wie bei Fig. 6 geformt ein. Die andere Hälfte in der Richtung, aus der die unreflektierten Wellen 26 ankommen, kann als spitswinkeliges Dreieck geformt seim, wie as bei dem Wellenrichter 14 in Fig. 2 der Fall ist, dort auch für die Richtung, aus der die unreflektierten Wellen 26 ankommen.
• Es ist leicht zu sehem, dass der Schallkopf 16 unter jedem gewümschtem Winkel am dem Ultreschall-Wilmkelmsserwellemrichtes 56 angehrasht werden kann, so dass die reflektierte, fehleranseigemde Ultraschallwelle 28 im dem Ultraschallwimkelmsser unter eimem verbestimmten Wimkel eingeführt wird. Der relativ schmale Teil des Ultraschallwinkelmessers, der im Derükrung mit dem Emde des Bahres 11 steht, hat die gleiehs Ausbildung wie die Fläche 39 im Fig. 2. um die Brechung oder Beugung umreflaktierter Wellemzüge 26 möglichst gering zu machem. Kin reflektierter Ulteaschallwellenzung 26 in den lehr kamm nir am der Stelle empfangen werden, an der der Ultrasehallwinkelmesser das Rohr berührt. Aus diesem Grunde ist es möglich, geman dem inkel (@) zu bestimmen, unter welchem der Wellenzug im den Ultraschallwinkelmesser am Punkt B aus dc Rehr eimtritt.
• Dies geschicht durch Lageveränderung des Schallkopfes 16, bis dessen Stellung eine solche ist, dass er ein marimales reflektiertes Signal empfängt. Der Wendelwimkel (?) der reflektierten Welle kann damn durch einfaches Ablesem des Winkelmessers 36 leicht bestimmt werdem. Auf dieselbe Art kann der Ultraschallwinkelmesser dazu benutst werden, einen gebündelten Strahl 26 bei eine gewählten Winkel ( ) der gesendetem Ultraschallwellemsüge 26 ion das Rohr himein zuschickem. Somit hietet der Ultrasehallwinkelmesser es.
• Möglichkeit, dem gesendetem Strahl 26 zweeks Fehlerzuche drreh das Rohr zu senden.
• Somit ist ersichtlich, dass der Ultraschallwinkelmesser von grossem vorteil ist bei der Einführung eines Wellenzuges in das Rohr unter einem verbestimmten Winkel () eder zür die genaus Destimmung des Winkels (@), mit dem der wellenzung aus dem zylindrischen Teil eder Mohr 11 zurückempfangen wird. Für die automatische @ehrprüfung kömmen die Schallköpfe 16 durch gesig@ete Selsym-Amplidyn-Verrichtungen bewegt werdem, un die wimkelstellung vem Sende- () und Empfangs- () wellensügen genau zu keerdinierem. Eine alternative Mothede der Fehlerertung ist in Fig. 7 veranschaulicht. Hier sind mehrer Wellenrichter 14 in Abständen un das Ende eines Rohres 11 herum angeerdmet.
• Wie in Fig. 4 angegeben, können mehr als ein Schallkopf an jedem Wellenrichter angebr@cht werden, um die Zahl der wellenrichter zu verkleimerm und demmech mehrere kängs des Umfanges getrennt angeordnete Sehallköpfe vor@@hen zu kömmem. Der Eingachheit halber wird hier nur eins Schallkopf pre Wellemrichter gezeigt.
• Wie in Fig. 7 angegeben, befindet sich eim axial orientierter Fehler O in der Eohrwandung und in der Längsschweise makt 51 in dem Rohr. Die Ultraschallwellenzüge 26 werdem durch dem Fehler C als reflaktierte wellemzüge durch die Strahlen 27, 26, 29 und 30 dargestellt und von der Fehlerztelle uter zehrägem Winkelm reflektiert, welche gleichfalls lengitudinal im wendelförmigem Bahnen längs des Rohres emtlanglenfen. Diese reflektierten Wellensäge treten am anderem Made des rohres am den Pumkten B, B', B'' und B"' heraus und werden durch die Empfungsschallköpfe R zufgeme@@@em. Die wellenzüge, welshe durch die Empfangsschallköpfe R aufgemo@@@n werden, werden in Signale umgewandelt, die dem wiedergabegerät 15 augeführt werdem.
• Um die Teile des Rchres in der Mähe des Sendewellemrichtern zu beschallem, die micht in geeigneter Weise durch dem eimmelmen gezeigten Wellemrichter beschallt sind, ka@@ entweder eim zweiter Satz vem Sende- bsw. Empfangswellemrichtern und -schallköpfen vergesehen werden, welche Wellemzüge ven limks nach rechts @emden, d.h. in Gegenrichtung zu der in Fig. 7 amgegebemem Richtung, oder es kömmen drei zusätsliche Wellenrichter und Schallköpfe hinsugefügt und in passender Weise um das linke Ende herum angebracht werdem. Dabei simd das Zen@eende des Lbjeaktes oder Rohres, wie in Fig gezeigt, zewie die Sende- und Empfengsfunktien dieser Wellenrichter und Sehallköpfe vertauscht, um einmal eime we@delförmige Beschallung voh links nach rechts und damm eine wemdelförmige Beschallung von rechts nach links zu bewirkem. Ist kein Fehler in dem Rohr vorhandem, so lamfem die Ultraschallwellensüge in der gleichen Richtung um das Rohr herum und an diesem entlang, und zwar in eimer Richtung, die entgegengesetzt ist zu derjenigem, in welcher die reflektierten Wellen 27 bis 30 laufen. Wenn die unreflektierten Wellen 26 an dem Empfangsschallkopf- ellenrichter 14 ankommen, so treten die unreflektierten Wellen 2 in die Wellenrichter im eleker Richtung ein, dass sie in der Wellensperre effektiv gedämpft werdem und verleremgehem, wie dies im Zusammenhang mit dem Wellenrichter 14 von Fig. 2 beschrieben wrrde. Sind die Wellenrichter 14 in der dargestelltem Weise eingestellt, so können die unreflektierten Wellensüge die Kmpfengzschallköpfe 1 nicht erregen und daher werde. wenn kein Fehler im Rohr vorhanden ist, den Gerät 16 keine Signale zugeführt.
• Aus nachstehend zu erörternden Gründen werden, MIS es erwünsche ist, die Ortsbestimmung Von Fehlern, wie solchen Bei c, in der Langsschweisanaht » vorzunshmen, nur zwei Empfangsschallköpfe benötigt, wenn die wellenzug-Gruppengeschwindigkeit bekannt ist. Dagegen sind drei Empfangsschallköpfe R erforderlich, falls es zich un ein nahtloses Rohr handelt und Fehler gefunden werden sella, in irgendeiner Umfangslage in dem Rohr, soferm die Wellemzug-Gruppengeschwind igkeit bekannt ist.
• Die Bahn, welche durch den gesendeten Ultraschallwellenzug 26 durchlaufen wird, und die Bahnen, welche .a den reflektierten Wellensügen 27 bis 30 durchlaufen werdem, sind in der Irretellung Von Fig. 8 angegeben. Diese Bahmem können durch Aufspalten und Ausbreiten des Rohrmantels, so dass es die Poren einer flachen Platte annimmt, eichtbar gemacht werden. Bei e einer r derartigen Abwicklungsdarstellung werden die wendelförmigen Bahnen in gradlinige Bahnen umgeformt. Wie in Fig. 8 dargestellt, felgt der Ultraschallwellenzug 26, der bei A eingeführt ist, einer geradlinigem Bahn - Punkt c, wo sioh der Fehler befimdt. Dur Ultrm-@challwellenzug wird dsnn in vier verschiedenen Wellemzügen reflektiert, welche längs Bahnen zu den angegebenem Punktem B, B', B" und B"' verlaufen. Es ist leicht zu @@-hen, dass die Länge der Bahnen von C nach B eine anders ist als die Länge der Bahnem C B' oder C 3' oder C B"'.
• Daher ist die Laufzeit der ultraschallwellenzüge von Punkt C nach den Punkten B, B', B" and B"' verschiedem.
• Um die Fehlerotsbestimmung nach dem neuen Verfahrem vorzuneh@@en, ist es nur notwendig. den Laufmeitunterschied der Ultraschallwellen zu den Punktem B, B', B" und B"' zu bestimmen, was dadurch möglich ist, dass nan den Umfangsabstand von B nach B', von B' nach B" und von B" mach B"' ker@@t. Auf diese Weise ist - möglich, die Längen wen C, C" und 3 C" zu errechnen. Dieses sind die Koerdimate ki Dreiecksbstimmung des Fahlers. Ein Deipsiel einer zelchem Rechnung für den allgemeinen Fall, we die wellenzugl-Grouppemgeschwindigkeit nicht bekannt ist, ist nachstehend @@gsgeben. Dabei wird auf die rechtwinkligem Dreieche wen Fig. @ und die folgenden Definationen Bezug genom@em, CC" - X C" - y CB - s BB1 - @ i o - Geschwindigkeit des Schalles längs CBi T1 - zeitdifferens der Ankunft des Schalles, der entlang CBi lämft, wobei Bi = B', B", B"', uzw.
• 2 ist + (7 +@1)2 = (z +CTi)2 Gegebem sei @1, T1; Gesucht wird x, y, z, o. x2 + y2 = s2 (1) x2 + (y + @1)2 = (z + oT1)2 (2) x2 + (y + @2)2 = (s + cT2)2 (3) x2 + (y + @3)2 = (s + cT3)2 usw. (4) (2) - (1): 2y @1 + @12 = 2ozT1 + c2T2 (5) (3) - (1): 2y @2 + @22 = 2czT2 + c2T2 (6) @2 (5) - @1 (6): (@12@2 - @1@22) = 2oz(T1@2-T2@1) + o2(T12@2-T22@1) (7) oder (a12) = 2cs(b12) + o2(d12) (8) wobei a12=@12@2 - @1@22 b12 = T1@2 - T2@1 und d12 = T12@2-T22@1 Peraer ist die Differens der Gleichungen (4) - (1) zu bilde, wie es in da Gleichungem (5) und (6) geschehen ist; Die sich ergebende Gleichung ist mit (9) zu bezeichnen.
• Dann ist in ähnlicher Weise wie bei Gleichung (7) durch die Differenzbildung #3(5) - #1(9) eine Gleichung (10) zu bilde. Die lautet: (#,##3 - #1#3#) = 2oz(T1#3-T3#1) + c2(T12#3 -T32#1) (10) oder (a13) = 20z(b13) + c2 (d13) (11) Bide b13(8) - b12(11), webei a12b13 - a13b12 = c2 (b13d12 - b12d13) (12) Hiernach ist c = [(a12b13 - a13b12) / (b13d12 - b12d13)] 1/2 (13) Aus (8) argibt sich z = (a12 - c2d12)O / 2ob12 (14) Der Wert z wird erhawlten durch Substituierung ve (13) in (14). Aus (5) ergibt sich y = (2ozT1 + c2@12 - #12) / 2 #1 (15) 7 wird Also erhalten durch "Substituierung von (14) in (15). Schließlich ergibt sich ans (1) x wird erhalten durch Substituierung von (14) und (150 in (16).
• Durch Bildung geeigneter Annäherungen und Transformationen können diese Gleichungne für einfach durchzuführende Berechnungen oder Berechnungen n littel. gesinneter selbstätiger Echengeräte vereinacht werden.
• Da die Fehlerprüfung allgemein bei einer festen Frequens erfolgt, ist die Wellanzug-Gruppengeschwindigkeit, die sämtlichen Empfangsschallköpfen zugeordnet ist, konstent, und sie kann für jede Frequens gemessen werden.
• Außerdem können, da es möglich ist, die Wellemfrequens durch Einstellung geeigneter Filter Mit den Sende-Empfangsschallköpfen oder durch VErwendung verschiedamer, entsprechend ausgebildeter Schallköpfe zu steuern, die Gruppen- und/oder Phasengeschwindigkeit des Sende- wird Kmpfangesingals verandert werden (T1). Daher ist es durch Verwendung versachiedener Frequenzen möglich, entweder einem überschüssigen eder der nachprüfung dienendem Satz von Berechnungen aufzustellem oder eine andere Variable zu eliminieren, während die gleichen Sende- und Empfangsaufsätze oder wellenrichter und Schallköpfe benntzt werden.
• Sind also eine mahl von Umbekannten vorhanden - - maximal könnten es vier sein : 1. die Zahl der von da Ultraschallwellenszug zurückgelegten Schleifen, 2. die Frequens- oder Gr#uppengeschwindigkeit, walche direkt bezogen ist auf die Frequens, 3. die Umfangslage des Fchlers und 4. die Lage des Fchlers in Längsrichtung -, so kann die Frequenz verändert werden, um genügend simultens Gleichungen zu erhalten, die sich nach den Unbekannten auflösen lAssen, statt zusätzliche Wellenrichter oder Aufsätze vorzuschen.
• In dieser Weise läst sich eine besondere Verläßlichkeit bzw. Einfachheit de rFehlerortung erreichen.
• Die vorstchenden Rechnungen sind unter der Annahne durchgeführt worden, daß es notwendig war, die maximale Länge der Fehlerstellen und auch deren Umfangslage zu bestimmen. Wenn, wie in Fig.1 angegeben, die Umfangslage des Fahlars bekannt ist. wie - bei einer Längsschweißung der Fall ist, so ist es nur erforderlich, die Fchlerlage in Längsrichtung zu ermitteln. Wenn die Wellenzug-Gruppengeschwindigkeit bekannt ist, um die axiale Koordinate zu bestimmen, so ist es lediglich erforderlich, zwei Empfangsschallköpfe vorzuchen, weil nur zwei Unbekannte vorhanden sind.
• Ist die Wellenzug-Gruppengeschwindigkeit nicht bekann, so ist es erforderlich, drei Empfangschallköpfe vorzusehen, weil drei Unbekannte vorhanden sind. Für den Pail, daß der Fchle rin einer Längsschweißnacht liegt und die Wellenzug-Gruppengeschwindigkeit bekannt ist, kann die Gleichung (5) benutzt werden, um z zu ermitteln, des dann in die Gleichung (1) eingesetzt werde kann, wobei sich ergibt In den meisten Fällen ist der Ausdruck o2T12 klein im Vergleich zu 2y#1 + #12, so daß er vernachlässigt werden kann. Für den Fall, daß der Fchler in einer Längsschweißnacht leigt und die Gruppengeschwindigkeit unbekannt ist. kann wieder angenommen werdne, da. @2- 2 las der Gleichung (17) durch Kombinierung der Gleichungen @ (5) und (6) herausfällt, so daß c ermittelt wird, das dann in gleichung (17) zubstituiert werden kann.
• Pur die Zwecke von Rechengeräten, wobei y, Pnd b, bekannt sind nnd T1 nd T2 gemessen werde, vereinfacht sich die Gleichung (18) zu

  1 - 1 <1COfl5tl.2> Conrt 1/2 wobei

  rrobi

  Ir I

  V 2

  --

  T2

  was einfach und leicht auszurechen ist.
• Da die Wellenzug-Gruppen- und Phasengeschwindigkeiten Mit der Frequenz in eine Medium von gegebener Kosntitution und Dicke schwanken, kann durch Anwendung geeigneter Filter und Erzeugung breitbandiger gesendete rWellensüge die Zahl der Empfangsschallköpfe und Kanäle herabgesetzt werden, indem die Zeitdifferenzsen bei gewählten Frequenzen na daher gewählten, aber verschiedenen Gruppengeaschwindigkeite gemessen werden. Ebenso gut können die Zeitdifferenzen dadurch genessen werden, daß die Phasenwinkelgesschwindifferenz bei konastanter Frequens gemessen wird, wobei es mehr auf die Phauengeschwindigkeit als auf die Gruppengeschwindigkeit ankammt.
• Aus dem Vorstchenden ist ersichtlich, daß es durch das neue Verfahren möglich ist, dem Fchlerort zu bestimmen, chne die Länge jedes einzelnen, zu prüfenden Rohres oder rohrförmigen Zeils zu messen. Die Länge des Rohres ist ksine Faktor bei der Fehlerortsbestinnung, weil es bei diese VErfahren nur erforderlich ist, gans allgenein die Laufzeitdifferens vom Punkt C nach den Punkten B, B', B" und B'" zu ermitteln. Das neue Verfahren ist daher unabhängig von der Rohrlänge. Außerdem ist es bei diesen Verfahren unnötig, die Gesamtlaufzeit vom Einfallspunkt der Ultraschallwelle bei 1 bis zum Empfangszeitpunkt - Punt B, B', B" und B'" zu messen. li ist lediglich erforderlich, den Laufzeitunterschied von C nach B, B', B" und B'" zu messen.
• Wenngleich das Wende-, EmpfAngs- und Wiedergabegerät 18 für die rehe ortsbestimmung eines Fchlers benutzt werden kann, ist es erwünscht, zusätzlich ein geeignetes Zweiede@ Mahrspuroazilloskop 36, wie z.B. das Tektronix-Modell Ir. 567, vorzuschen, du eine direkte Digitalablezung des Zeitunterschiedes zwischen den verschiededenen empfangenen Signalen gestattet. diese Zeitunterschiede werdne dann einem geeigneten Rechengerät 43 zugeführt, das leicht programmiert werden kann, um die Fehlerkoordinaten zu bestimmen. Wahlweise können auch selbsttätige Analogrechenverfahren verwendet werden, welche eine Phasenwinkelmessung sur Bestimmung der Zeidifferenzen benutzen, aber keine Analog-Digitalunwandlung oder ein Oszilloskop erfordern. Mit einem der Empfangsschallköpfe 16 ist ein Vergleicher 47 verbunden, um ein zurückgeworfenes Signal zu ergeben. wenn das Signal aus dem Empfangsschallkopf das Bezugssignal überschreitet.
• Wie i Fig.9 gezeigt, können das Verfahren und die Einirichtung nach der Erfindung such zur Ortsbestimmung von Fehlern benutzt werden, die senkrecht sur Rohrachse liegen, wie z.B. Fehler in einer Gurtschweißnaht. Wie in Falle der Fchlerortungsbestimmung bei axialen Fchlern wird wenigstens ein Ultraschallwellenzug in die Rohrwand durch den Sendeschallkopf T Ueber den Wellenrichter 14 hineingeschickt. Die Ultrascallwellenzüge werden wiederum durch den Fehler C reflektiert, eo daß sie aus dz Bohr bei B und B' heraustreten und zu mehreren Empfangsschallkqpfen R gelangen. Wen der Fchler in einer Gurt schweißung vorhanden und die Wellenzug-Gruppengeschwindigkeit bekannt sind, ist die axiale Koordinate bekannt, und es ist sr erforderlich, die Umfangskoordinate zu bestimmen. Ist dies der Fall, so werden lediglich zwei Empfangsschallköpfe benötigt, wie in Fig.9 gezeigt, un die unbekannte Koordinate algebraisch mittels des Onzilloskopes 36 und des Rechengerätes 43 zu bestimmen. Wenn die axiale Lage ebenfalls unbekannt, aber die Wellenzug-Gruppengeschwindigkeit bekannt ist, ist es erforderlich, drei Empfangsschallköpfe vorzuschen, um beide Koordinaten in derselben Weise, wie zur Betimmung der Lage von axialen Fehlern ii Zusammenhang nit Fig.7 Und 8 beschrieben, zu bestimmen.
• Bei allen hier beschriebenen Vorgängen können die Funktionen von $endung und Empfang vertauscht werden, da die Wege und Laufzeiten dann die gleichen bleiben.
• 1. t die Wellenzug-Gruppengeschwindigkeit eine zusäzliche Unbekannte, so werden vier simultane Gleichungen für die vier Untekannten benötigt UM ebenso vier Empfangsschallkopfaufsätze. Die Verfahren des Veränderns der Beschallungsfrequenz und w wiederum der Wellengruppengeschwindigke it sind in gleicher Weise anwendbar zur Gurtfahlerortungsbestimmung, um eine überschüssige Bestimmung zu erhalten oder die Fahlerortabestimmung u vereinfachen. wie in Fig. 1 gezeigt, ergeben sich bei der F otstellung eines Fchers normalerweise mehr als eine Anzeige auf du Onzilloskop 21. Zum Beispiel kann das Fchlersignal, wie in Fig. 1 gezeigt, bei Verwendung von Wellenrichtern, wie-in-Fig. 1 die so ausgebildet sind, daß die Schallkopfschse unter einem Winkel von 350 sur Längsachse des Rohres liegt, au. nehreren Impulsen 71, 72 und 73 bestchen. Die Impulse sind duroh Abstände voneinander getrennt, welche einer zusätzlichen einteiligen Wendelschleife entsprechen.
• So entspricht das erste Signal 71 einer Wendelschleife der von der Fehlerstelle zum Empfangsschallkopf reflektierten Welle. Das zweite Signal 72 zeigt zwei Wendelachleifen von eine Fehler zum Empfangsschallkopf und du dritte Signal 73 drei Wendelschleifen von Fehler zum Schallkopf.
• Es ist auch zu beachten, daß die Signale voneinander unter schiedbar sind, weil beispielsweise die 35°-Auflage einen Wellenzug erzeugt, der unter eine Winkel gerichtet ist, derart, daß für zwei und drei Wendelschliefen ein maximales Signal gebildet wird.
• Wird gewünscht, eine Prüfeinrichtung vorzuchen, um zu gewährleisten, daß sämtliche Fchlerstellen festgestellt werden und keine Irttümer auftreten, so kann eine Anordnung vorgesehen werde, wie sie in Pig.lO gezeigt ist. Eine solche Prüfeinrichtung besteht aus mindestene einem zusätzlichen Satz von Sende- und Empfangswellenrichtern 14 sowie Sende- und Empfangsweleinrichtungen 16 Mit entgegengesetzter Wirkungsrichtung, die auf dem rohrförmigen Prüfobjekt 11 so angebracht sind, daß Wellenzüge 26 gesendet und Wellenzüge 28 empfangen werden.
• Bei einer solchen Ultraschallprüfung arbeitet der ßatz 14 mit der Sendung von Wellenzügen in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigerdrchsinn, wenn lan sie von linksseitigen lade des Rohres 11 her betrachtet. Anschließend wird ein besonderer UltrAschalltest durchgeführt Mit dem Wellenrichter-Schallkopfeatz 14 . Hierbei bewegen sich die gesendeten Wellenzüge in Uhrzeigerdrchsinn, wenn lan den Prüfkörper von der linken Seite her betrachtet. Angenommen, es sei eine Fchlerstelle bei C vorhanden, so bildet diese Gegenrichtungsprüfung eine unabhängige aber 2berschüssige Bestätigung für das Vorhandensein des Fehlers. die beiden reflektierten signale 28 und 28" werden von der Fchlerstelle ans nach entgegenesetzten Seitne hin reflektriert und können daher wesentlich verschiedene Eigenschaften haben. Wenn die Wellenrichter 14 und 14" auf gleichen Umfangsabständen von der Fchlerstelle C entfernt sind, so ist die Laufzeit beider Signale praktisch gleich. Diese Gleichheit kann bei selbsttätige Fchlerbestätigungsanordnungen doer -wiedorgaben benutzt werden.
• Wenn gewünscht wird, daß der eine Sendeimpuls da anderen nicht nacheilt, so kann der Empfangsschallkopf 14" als Sendeschallkopf und der Sendeschallkopf 14" als Empfangsschallkopf genutzt werden. Dann können die Impulse gleichzeitig an den entgegengenstzten Enden des Rchres ohne Interferenzerscheinungen eingeführt werden. Ist dann eine Fohlerstelle etwa bei C vorhanden, so ergeben beide Empfanger R und R", die sich nunmehr an entgegengesstzten Enden des Rokres befinden, eine Fchleranzeige, die hinsichtlich der tatsächlichen Zeit verglichen werden kann.
• Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daw se viele Kanäle, wie gewünscht wird, benntst werden kömmen, un den erwünschten Überschußbetreg vorzuschen und zu gewährleisten, daß eine tawtsächlich orhandene Fehlerstelle wirklich festgestellt wird, statt das eis unsoktes Signal empfangen wird.
• Wenn die Schallköpfe nicht in synnstrischen Abständen uin die durch die Fchlerstelle C gehensde Längsnches angeerdnet sind, so muß die Übereinstimmung oder Keinsidens durch ein einfaches Rechengerät bestimmt werden, das den Ort der Fchlerstelle aus den getrennt empfangenem sät@@@ von Daten errecknet und diese vergleicht, un die Gleichheit zu bestimmen.
• Die verstchende Erörterung der Arbeitzweise des in Fig.10 gezeigten Ssytems erfolgte unter der Annahns, daß die Fchlerstelle in den Echr in wesentlichen parallel zur Dehrlangsachse liegt. Ist die Fchlerrichtung eine solche, daß sie in wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Rehres liogt. so ist es nicht mqglich, ein reflektiertes Durohgangseignal von der Fehlerstelle zu bekennen, das in Längsrichtung von einen zum Anderen Ende durch das Rohr hindurchläuft. Vorausgesetzt, daß ein solcher senkrechter Fehler in dc Rohr vorhAnden sei, so kann eins Überprüfung nit eine Gerät von der in Fig. 11 gezeigten Art vorgenemmen werden. Es ist dies eine Art des Systems, die auch normalerweise für die Prüfung von Gurtschweißungen an Rohren verwendet werden kann, wie sie dort vorkommen, wo zwei Rohre aneinander eschwießt werden.
• Bei solchen Anordnungen werden die Sende- wid wellenrichter 14 ai gleichen Rohrende statt an den entgegengesetzten Enden des Rohres angeordnet, und die Sende-und Empfangsschallköpfe werden auf den Wellenrichtuern angebracht. Der Sendeschallkopf T dient zum Hineinschicken eines in Winkel breit streuenden Stkrahls von UltrAschall-Wendelwellen 26, wie dargestellt. Eine dieser Welle wird durch die bei C angedeutete senkrechte Fchlerstelle reflektiert. Bin Strhhl don winklig reflektierten Strahlenbündels 28 wird durch den Empfangsschallkopf R enpfangen. Ros Arbeitsprinzip ist in wesentlichen gleich da vorher beschriebenen. Die Wellen werden auf einer wendelförmigen Bahn hineingeschickt uns auf einer wendelförmigen Bahn reflektiert. Be werden zwei rechtwinklige Dreiecke gebildet, die einen gemeinsanen Schenkel habe. nie Hypotenusen werden, wie dargestellt, durch die Behn der Wellensüge gebildet, während der gemeinsame Schenkel dc unbekannten Abstand entspricht, der die axiale Lage der Fchlerstelle bestimmt. Dieser Abstand läßt sich leicht dadurch erMitteln, daß die Gleichungen gelöst werden, welche da Dreiecke entsprechen, ganz ebenso wie es oben beschriebon wurde, da dio Laufzeit der Wellenzüge sowie die Einfalls- und Empfangswinkel bekannt sind. Letztere können durch die Verwendung von Wellenrichtersätzen wie 14' in Fig.4 oder wi@ der Ultraschallwinkelmesser in Fig.6 bestimmt werden. Wenn der Achsenabstand einer möglichen Fehlerstelle bekannt ißt, wie es bei einer Gurtschweißungsprüfung der Fall sein kann, brauchen der Sendewinkel (α) und der Empfangswinkel (ß) nicht bekannt zu sein. um die Lage einer Fehlerstelle aui den Umfang der Gurtschweißung zu berschnen.
• Bei den in Fig. 11 gezeigten Gerät können fortlanfende Wellen anstatt von Impulsen benutzt werden, wenn es nicht erforderlich ist, die Lage der Fehlerstelle su bestinien, sondern nur darauf ankommt, das Vorhandensein eines Felers festzustellen.
• Ein anderes Verfahren und eine Einrichtung zum Peststellen senkrechter Fehler der in Fig.11 gezeigten Art kann bestchen aus einem Schallkopf, der am Rohrende befestigt oder gegen das Rohrende gedrückt wird. Der Schallkopf 44, der den kalibrierten Schallköpfen, wie sie in Fig.3 gezeigt sind, ähnlich sein kann, schickt in Winkel weit streuende UltrAschallwellenzüge in das Bnde des Rohrkörpers, die ebenfalls von der Fchlerstelle C ,reflektiert werden, und die kunnen von den gleichen Schallkopf 44, der zunächst ei. Sendeschallkopf und dann ei.
• Nmpfang@schallkopf arbeitet, aufgenommen oder durch einen (nicht dargestellten) besonderen Enpfangschallkopf aufgenemmen werden. Wegen der relativ bfeiten Winkelstreungn der wendelförmigen Wellensüge, die durch den Schallkopf 44 eingeführt werden, ist nur eine begrenzte Zahl auf dem Umfang des Nchrendes angeordneter Schallköpfe 44 erforderlich, un eine Gurtschweißung vollständig zu prüfen.
• Wenn jedoch die Curtschweißungen in dieser Weise geprüft werden, ist zu be@chten, daß die Wendelwellen wiederholt be@mtzt wordfen. Nur wenn der Fchler unmittelbar in einer zur Längsachse des Rchres parallelen Geraden gegen2ber dem Schallkepf 44 liegt. werden wendelfäörmige Wellen nicht zur aufdeckung des Fchlers bennizt.
• Um einen minimalen Fchlergrößen-Rückstrahlpegel zu schaffen, kann eine gegebene mininale signalstärke aus der zurückgewerfenen oder reflektierten Wolle festgelegt werden. Wegen des Energieverlusts und durch Stre@ung, Beugung und Artverwandlung An der Reflexions- oder Auftreffstelle steht die Stärke eine Signals aus einer gegebenen Fchlerrichtung gans allgemein in ungekchrter Bezicbung zum axialen Abstand von mpfangss challkopf längs des Rohres. Auch ist die Signalstärke eine Funktion dur sechs obenangeführten Faktiorne. Ans diesen Grunde ist der ausgewählte minimale Reflexionssignalpegel nicht fur alle Fehlerorte, Fehlerrichtungen oder Fehlerarten konstant. Dennoch ist es möglich, einen geeigneten Singalpegel auszuwählen, der eine Konbinatoin angemessener Empfindlichkeit ftlr Fchler nahe den Sendeschallköpfen bildet und noch nicht ungeordnete Rückstrahlprobleme aufwirft, so daß ein Ja-Nein-Vergleicher ("go" no-go" comparator) benutzt werden kann, wie er in Fig.7 Mit 47 bezeichnet iet. Wird ein genauerer oder gleichmässigerer Minimum-Fehlerrückstrahlpegel e gewünscht, so kein der Fehlerort errechnet werden, und es kann eine im voraus gewählte Empfindlichkeitskurve, in welcher die Fchleranzeige gegen die Lage in Rohr aufgetragen ist. entweder von Hand oder mittels eines selbsttätigen Vergleichers 47 benutzt werden, um einen gleichmässigen Fehlergrößen-Rückstrahlpegel zu bilden.
• Somit kein bei einer vorbestimmten Signalstärke eine geeignete Schaltung, wie z.B. ein Vergleicher 47 (Fig. 7), verwendet werden, der, wie an sieh bekannt, einen bestimmten Schallwert hat, welcher, wenn ein Signal über diesen Schallwert ansteigt, ein Relais oder eins sidere Anzeigeeinrichtung zum Ansprechen bringt. Wird noch ein anderer lanal zur Fehlerfeststellung vorgeschen, um die Genauigkeit In gewährleisten, und ein Impuls zurückampfangen, der über den Schallwertpegel liegt. so kann er ach dasu benutzt werden, das Relais der Signaleinrichtung aussulösen, um anzuzeigen, daß beide Kanäle ein Signal empfangen haben, das über den Schallwertpegel liegrt. Dies ermöglicht wieder eine zusätliche Prüfung in der Hinsicht, ob ein Fehler in dem Rohr vorhanden ist, und kann daiu benutzt werden ein Lichtsignal oder andere geeignete Fehlerawlarm- oder Anzeigevorri chtungen au betät igen.
• Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß einer der Anordnung zusätzlicher Kanäle sur Erhaltung des gewünschten Überschusses (Mehrfachprüfung) Mich noch eins andere Prüfung durchgeführt werden kann, so daß der Signalpegel Uber einen vorbestimmten S Schallwertpegel liegt, um etwa mögliche Fehlsignale oder Rückstrahlsignale von Fehlern in einen akzeptablen Größenbereich zu eliminieren.
• Um eine passende Kopplung zwischen den Wellenrichter 14 und den Rohrende su sichern, kann es zweckmässig sein, eine Zuwschenschivcht aus einen relativ weichen Muterial, wie z.B. einem Feinblech aue Aluminium, Kupfer oder Blei. zwischen dem Wellenrichter und dem Rohr vorzuschen. Der Zweck der Verwendung eines solchen weichen materials besteht darin, für einen möglichst guten Schallübertragungskontakt zwischen dem Wellenrichter 14 und dem Rohrende zu sorgen. Wie oben erläutert, ist es jedoch möglich, einen pAssenden Kontakt nit der Endwand des Rohres Buch ohne Verwendung eines solchen Schichtmaterials In zu erhalten. Die grundlegende Einrichtung zur Gewährleistung eines gleichlässigen Kontaktes zwischen den Wellenrichter und des Rohrende besteht darin, einen gehärteten Wellenrichter auf oder in die Endwandung des Rohres zu pressen. Das Verhältnis zwischen reflektierten und unrefelktierten Wellenzügen oder Signalen, wie es durch einen Vergleicher bestimmt wird, ist unabhängig von den Kontakt zwischen den Wellenrichtern und da Prüfobjekt, obwohl die individuelle Signalstärke mit dem Kontakt schwanken kann, der zwischen dem Objekt und eine Wellenrichter besteht. Eine alternative Kalibrierungsmethode fur den Grad oder die Vollständigkeit des Kontakte der Auflagen oder Aufsätze aui das Rohr verwendet die Impulshöhe eines signals aus dem Kalibrierungsschallkopf 44 gemäß Fig.3. Da die direkte Anordnung des Kalibrierwigukopfes 44 gleichlässig gut ist, ist die Impulshöhe des ersten empfangenen Signals am Empfangsschallkopf aui dem Empfangswellenrichter ein direktes selektives Maß der Kontaktwirksamkeit zwischen da Wellenrichter und den Bohrende. Dieses Verfahren oder diese MaßnIaa1a kann abwechselnd an beiden Rohrenden angewendet werden.
• Eine andere alternative Kontaktkalibrierungsanordnung besteht darin, einen zusätzlichen Wellenrichtor und Schallkopf an jedem Rohrende anzubringen. Dieser zusätzliche Wellenrichter soll in einer solchen Lage orientiert sein, daß er ein nicht zurückgeworfenes Wendelsianal aussendet. Diese nicht zurückgeworfenen (unbounoed) WendelsignAle können dann direkt dazu benutzt werden, die Kontaktwirksamkeit des Wellenrichters - direkt oder über ein Rechengerät - auszuwerten und zu kalibrieren.
• Gewünschtenfalls können auch gewisse Schmiermittel benutzt werden, um diesen innigen Kontakt zwischen dem Wellenrichter 14 und dem Rohr 11 nach Fig.3 sichern zu helfen. Zul Beispiel kann gewahnliches Schmierfett hierfür geeignet sein.
• Wenngleich angenommen werde, daß eine ebene Fläche an Rohrende vorhanden ist, so ist es auch möglich, dieselbe Art von Wellenrichter zu verwenden, wenn du Rohr Mit einer abgeschrägten Endfläche verschen ist. 1. ist dann nir erforderlich, eine vollständig abgeschrägte Endfläche auf der Wellenrichteroberfläche 39 in Fig.2 vorzuschen. Es werde gefunden, daß diese abteschrägten Endflächen keineswegs eine Störung der Übertrgung der UltrAschallwellensüge zwischen dem Wellenrichter 14 und der RchrwAndung 11 bedeuten. Kbenso gut können, ion der Aufsatz in das Ende des Rohres eingepreßt wird, anch schr rostige oder staubige Flächen ohne zusätzliche Verbereitung benutzt werden.
• Wie in Fig. 12 schematisch gezeigt, ist es auch möglich, das Verfahren und die Enrichtung gemäß der Erfindung zur Prüfung bereits installierter Rohre zu verwenden, wie sie in einem Rohrleitungssystem m vorkommen, in dc die Rohrenden fest zusammengeschweißt sind, wie es durch die Schweißnaht 47 gezeigt wird. Um eine solche Prüfung möglich zu machen, werden Wellenrichter oder lapfe 14 an den äußeren SeitenwAndungen des Rohres durch geeignete Mittel, wie durch schweißung, angebracht. Die Wellenrichter 14 werde, wie dArgestellt, paarweise synmetrisch auf gegenüberliegenden Seiten der Qurtschweißnicht 47 angeordnet, und derart ausgerichtet, daß sie Ultraschallwelenzüge in wendelförmigen Bahnen in das Rohr 11 aus den Schallköpfen 16 in die qurtschweißnaht 47 hineinschicken. die Schallköpfwe 16 sind auf de Enden der Wellenrichter angebracht. Diese Wellenrichter 14 können ähnlich wie die in Fig.2 gezeigten ausgebildet sein nd @@@@@@ einen gebündelten Wellenzug in die Wandung des Rohres 11 hineinsenden. Die an den Empfangsschallköpfen empfangenen Signale ziegen Fchler in der Rchrwandung in Längsschweisßnähten und Gurtschweißnahlten in gleioher Weise wie vorher beschrieben an.
• *hnliche Sätze von Wellenrichtern oder Köpfen werden auf beiden Seiten aller Gurtschweißungen oder an irgendeiner geeigneten Stelle in einem Rohrleitungssystem angebrat. Das Prüfungsverfahren tor in Längsrichtung vorlaufende Fchler verwendet jeweils vier Paare von Wellenrichtern, die wederum sieh gegenüberstchen, um in Längsrichtung dss gesamte Rohr zwischen jeweils vier Paar solcher Wollenrichter zu prüfen. Die Kurzschweißungen werden geprüft durch Anwendung benachbarter Paare von Wellenrichtern, wie in Fig. 12 gezeigt. Ferner wsrden, wie in Fig.12 gezeigt. die Wellenrichter oder Köpfe so angeordnet, daß sie gegenläufige Wendelwellenzüge erzeugen, -eine überschüssige Prüfung und eine entsprechende Verläßlichkeit su schaffen, wie es ob für Wellanrichter erörtert wurde, die auf die Ende aufgesetzt oder die gegen diese gepreßt sind. In jeder Hinsicht ist das Prüfverfahren mit Wellenrichtern oder Köpfen, die auf die Seitenwand eines eingebauten Rohrs aufgeschweißt sind, ähnlich den vorher fur ein noch nicht eingebautes Rohr beschriebenen Verfahren.
• Es ist ohne weitere. ersichtlich, e an die in Fig.12 dargestellte Einrichtung besonders fur eine Einstrom-Prüfung geeignet ist. Sie ist besonders von Nutzen für fortlaufende oder periodische Prüfung von Kesseln und Einstrom-Verfahren in nulkearen Anlagen, Energieerzeugungsanlagen sowie chemischen Raffinerie- und sonstigen industriellen Anlagen. Die in Fig.12 gezeigte Anordnung hat noch einen zusätzlichen besonderen Vorteil tur die Einstrom-Prüfung, welcher Rohrleitungen oder zylindrische Gefäße betrifft, die bei besonders hohen tem4peraturen arbeiten. Bekanntlich sind Ultraschallköfpe in Allgemeinon recht temperaturempfindlich, und sie lassen sich nicht bei ntra hohen Temperaturen verwenden. Durch dis Verwendung der Wellenrichter 14, die, wenn sie als Köpfe auf dem Rohr angebracht sind, durch die Isolation eines isolierten Rohres hindruchreichen, werden lange Rippen gebildet, welche die Schallköfpe von den heißen rohren oder Behältern thermisch isolieren, so daß es möglich ist, die Ultraschallköpfe an den Enden der Wellenriohter bei einer Temperatur anzusetzen, die wesentlich geringer ist als die Temperatur der heißen Rohrleitung.
• Du in Fig. 12 gezeigte System ist besonders geeignut fur Zwecke, bei denen es erwünscht ist, periodische Prüfungen von Rohrleitungen und Behältern, wie beispiele weise in nuklearen Anlagen, vorzunchmen. So kann su der Zeit, wo die Anlage erstmalig installiert wird, eine bleibende Aufzeichnung auf einem Piln oder Magnetband hergestellt werden, w die m dieser Zeit in der Rohr leitung oder in den Kesseln herrschenden Beidingungen festzuhalten. Danach kann periodisch das gleiche System mit den leichen Betriebseigenschaften und den gleichen Eingangesignalen zur Prüfung der eingebauten Anlage bemust werden. Die Systemprüfergebnisse werden aufgezeichnet und mit den ursprünglich hergestellten Aufzeichnungen überprüft oder verglichen. Werden bedeutende Unterschiede beobachtet, so dienen diese als Anzeige einer näher zu unterzuchenden Veranderung. andererseits ist es, wenn keine Unterschiede beobachtet werden, vernünftig anzungehnen daß das Rohrleitungssystem unverändert geblieben ist.
• Durch die Erfindung wurde seit ein handliches Ultraschallprüfverfahren vorgeschlagen, du es möglich isoht, einen Vergleich nit den ursprünglich vorgesehenen Bedinguten durchzuführen und auf diese Weise eine Ja-Nein-Überprüfung eines in Betrieb befindlichen oder installierten Systems von Rohrleitungen oder sonstigen rohrförmigen Objektem oder Bauteilen durchzuführen.
• Es besteht offanber kein Anhaltspunkt für eine Beschränkung der Anwendbarkeit der Erfindung auf rohrförmige Teile, etwa eine Beschränkung hinsichtlich des Druchmessers oder der Wanddicke. Die Länge der rohrförmigen Teile, die überprüft werden huin. hängt lediglich ab von der aus den Enpfänger erhältlichen Verstärkung sowie der Stärke des auf den Sendeschallkopf übertragembaren Signals.
• In Fig. 13 und 14 ist eine lösbare Anordnung für die Ambringung der Wellenrichter 14, die von gleicher Art wie bei Fig.2 sein kömmen, in innigem Kontakt Mit den Früfobjektem dargestellt. Diese Anordung besteht dar einen Schuh oder Keil 66, der mit einer gekrümmten Unterfläche 67 versehen ist. welche der Oberflächenkentur des rchrförmigen Prüfobjektes 11 entspricht. Der Schuh ist auf entgegengesetztem Seiten mit Rippen 68, 69 versehen.
• Diese gewährleisten eine feste Berührung mit der Oberfläche des Rohres 11 und diemen zur Festlegung des Schubes oder Keile 66.
• Wie in Fig.14 geseight, ist der Wellenrichter oder Aufsatz 14 in dem Schuh oder Keil 66 so berestigt, daß er einen Winkel von etwa 5 bis 55° gegen die Fläche 67 bildet. Hr wird in dieser Weise angeordnet, so daß die von dem Schallkopf 16 erzeugten Ultraschallwellenzüge in die Wandung des Rohres 11 unter dem gleichen Winkel eintreten, wie wenn der Schallkopf an Knde des Rohrstücks angebracht wäre, Es können Mittel vorgesehen sein, um ein Paar von Wellenrichttern 14 lösbar in innige Berührung Mit den Außenwandungen des Rohres 11 s zu drücken. Diese bestehen, wie in Fig. 13 gezeigt, aus einsr Paar von Kette 61, 62 einer geeigneten Art. Vorzugsweise werden solche Ketten verwendet, die nur einen Freiheitsgrad oder noch weniger habe, wie beispielsweise Ketten aus der Herstellung der Firma Fairbanks-Morse ober der Firma Linkbelt. Nachdem die Ketten 61 und 62 so weit wie möglich angesogen worden sind, kann durch geeignete (nicht dargestellte) Einrichtungen eine hydraulische oder pneumatische Ramme 63 zwischen die Schuhe gebracht werden. Die Schaube werden drrch die Ramme nit einer mechanischen Kraftwirkung auseinander gedrückt, die gleich ist der Trangent des Winkelts 0, um die Flachseite 39 jedes der Wellenrichter in die Berührung mit der Außenfläche des Rohres 11 zu pressen und einen innigen Kontakt zwischen der Fläche 39 und der Rohroberfläche herbeizuführen. Auf diese Weise ist es möglich, eins sehr starke Kraft auf die Wellenrichter 14 auszuüben, uni zu gewährleisten, daß zwischen ihr und den Rohr ein ausgezeichneter Kontakt hergestellt wird.
• Eine solche Anordnung läßt sich leicht zur Prüfung von Gurtschweißnähten an einem Rohr verwenden. Sie kinn aber gewünschtenfalls auch zur Brüfung von Fehlern an beliebiger Stelle in dem Rohr durch bloßes Anbringen der Aufsätze 14 an in Längsabständen liegenden Stellen des Rohres in gleicher Weise dienen. Die Arbeitsweise ist sehr ähnlich der vorher beschriebenen mit der Auenahme, daß die Wendelwellen in die Seitenwandungen des Rohres statt in seine Bndwandungos hineingeschickt und daraus empfangen werden.
• Der hauptsächliche Vorteil einer Anordnung, wie sie in Fig. 13 und 14 gezeigt ist, besteht drain, daß die Wellenrichter leicht gelöst und nach Wunsch länge des Rohres verschoben worden können. Die Einrichtung kinn auch transportabel sein und an beliebigen Steile in einer Anlage verwendet werde.
• In Fig. 15 ist ein VeUerrichter 14 gezeigt, auf dem zwei Schallköpfe 16 in einem Abstand voneinander angebraoht sind, die hier auch mit R und R' bezeichnet sind.
• Der Schallkopf R ist so angeordnet, daß nur einreflektierten oder fehleranzeigenden Wellenzug empfängt.
• Das Signal aun dei Empfangskopf R wird einem verhältnismesser oder Vergleicher 47 zusammen mit einem Signal zugführt, das von den Empfangsschallkopf R' geliefert wird. R' ist so angeordnet. daß llur nicht zurückgeworfene Wendelwellen direkt aus einem S Sendeschallkopfsystem ! entgegengesetzten Ende des Rohres 11 empfangen werden.
• Da die nicht zurückgeworfenem Wendelwelle im wesentlichen in ihrer Intensität konstant ist, wird den vom Empfangsschallkopf R empfangene signal nur durch die Anderung des Kontaktes am Punkt B zwischen dom Wellenrichter 14 und de. Rohr 11 beeinflußt, oder aber durch eine Veränderung des Kontaktes des Sendeaufsatzes am entgegengesetzten Endo der Rohrleitung. Das Ergebnis beotoht darin, daß das Signalverhältnis zwischen R und R' das direkte Intensitätsmaß des reflektierten oder fchleranzeigenden signale und der Größe eines Fehlers lot, die unabhängig lot von Kontaktänderungen zwischen den Wellenrichtern und dem Rohr.
• In Fig.16 iot schematisch ein anderen Prinzip ge zeigt, das Mir die Fehlerortung benutzt werden kann. gine flache Metallplatte 48 ist anstelle des Prüfobjektes 11 benutzt, UM das bei dem Verfahren angewendete Prinzip zu veranschaulichen. Ein Sendeschallkopf 16 (T) wird am einen Ende der Platte in einer geeigneten Weise befestigt. An anderen Ende der Platte wird, wie in der Zeichnung angegeben. ein Empfangsschallkopf 16 (R ) angebracht.
• Die Arbeitsweise des Geräter 18, das mit den Schallköpfen 16 verbunden ist, verursache die Erzeugung von Ultraschallwellenzügen durch den Schallkopf T sowie deren Einführung in das Ende der Platte am Punkt A nit einer fortpflanzungsrichtung weg von da Schallkopf T.
• Diese Ultraschallwellenzüge werden durch mehrere Strahlen 76 angedeutet. Diese Strahlen sind, wie dargestellt. im wesentlichen ungebündelt und divergieren im Winkel, eo daß sie durch die ganze Platte hindurch streuen. Manche dieser Ultreaschallwellenzüge kommen, wie durch den Strahl 77 angedeutet, ans der Platte an Punkt B heraus und werden durch den Empfangsschallkopf 16 empfangen.
• Wenn die Ultraschallwellenzüge in die Platte 11 einder werden, so werden, wen angenommen wird, daß die Platte in Beredeh Vergleich zu @hrer Dicke eine große Breite und Länge hat, komplexe Schallwellen in der Platte erzeugt. Diese komplexen Wellen sind streuende Wellen na in allgemeinen nicht reine longitudinale Schallwellen, sondern sie bestehen mehr aus Länge- und Querwellen, was auf die gegenseitige Wirkung der Ultraschallwellen und der Begrenzungen der Platte zurückzuführen ist. In manchen Fällen können Lamb-Wellen vorhanden sein. Im allgemeinen ist die Mette-Phasen- oder Gruppengeschwindigkeit dar Schallwellenzüge, di. durch du Material hindurchgehen, geringer als die von Longitudinalwellen.
• 1. sei auch erwähnt, daß viele Arten von Sohall. köpfen keinen Wellenzug bei einer reinen Frequenz abgeben, sondern vielmchr Wellensüge alt einem Frequenzband.
• Spezifische Frequenzen in diesem Band üben itt einer Platte von vorbestimmter Dicke eine gegenseitige Wirkeg er um die verschiedenen, vorstehend beschriebenen Abwandlungen zu bilden, von denen jede eins etwas abweichende Phasen-oder Gruppengesohwindigkeit und Jede Phasen- oder Gruppengeschwindigkeit eine charakteristische Dämpfung hat.
• Wenn die Schallwellen eine lanne Strecke in der Platte durchlaufen, wirkt die Ratte als ein mechanischme Kombinationsfilter, wie oben beschrieben, weil nurzwei Arten mit niedriger Dämpfung vem Punkt A zum Pkt b in der Platte Uebertragen werden. Somit beeinflussen Veränderungen der Plattendicke in erster Linie solche Arten der Schallwellen, welche auf langen Strecken übertragen werden. rUr den Fall, daß einzeln oder in Kombinatien Longitudinal-Scher-Lamb- und/oder komplexe wellen vorhanden sind, ist der Undeffakt der gleiche. 6in vereinfachtes Streahlenbild, das lediglich ein Schema dafür ist, wie manche Wellenkomponenten mit den Begrenzungen der Platte oder Wellenführung 11 zusammenwirken, ist in Fig.17 gezeigt. Plfanzt sich ein Longitudinalwellenzug bei einem sehr spitzen Winkel in bezug auf die Plattenseitenfläche fort. L1 ist eine longitudinale Schrammwelle, S1 ist eine resultierende, artabgewandelte Scherwelle. L2 ist eine von L1 reflektierte Longitudinalwelle, und L'2 ist eine Longitudinalwelle, die sich aus einer Reflexionsart-Abwandlung ergibt. L'2 bleibt hinter L2 zurück, « die Laufzeit von S1 von A nach B durch die Dicke t der Platte hindurch. Diese reflektierende, artabwandelnde Erscheinung ergibt eine Reihe nachlaufender Impulse oder Interferenzimpulse ii Vergleich zu einen anfänglichen Impuls.
• Diese Impulse sind eine Funktion der Dicke t, der Dichte und der elastischen Eigenschaften der Platte oder Wel. lenführung 11.
• Durch Anwendung von Maßnahmen, die in der Lage sind, die Dämpfung, die Phase und den Abstand der Schallwellenzüge in der Platte 11 zu ändern, werden Störungen in die Ultraschallwellenzüge eingefügt. So ist beispielswelse in Fig.16 eine Einrichtung zur selektriven stellenweisen Erhitzung der Platte 1t gezeigt, die in einem Oxyacethylen-=Brenner 78 besteht, der eine nehr heiße Flamme 79 hat, welche an die Platte angelegt werden kann, um einen ausgewählten Fleck 81 auf der Platte zu erhitzen, der sich in der Bahn der Ultraschallwellenzüge 76 bt findet. Die Erhitzung des das Teil 11 bildenden Materials im örtlichen Bereich des Flecks 81 beeinflußt die örtliche Dicke und Elastizitätseigenschaften des Materials, wobei Interferenzerscheinungen Verurschat werden. Die Anderungen der Dichte und der Klastisitätseigenschaften beeinflussen die Dämpfung aller Schallwellen, die durch den erhitzten Bereich hindurchgehen. Die Dickenänderung der Platte 11 beeinflußt die Phasen- und Gruppengeschwindigkeit Jeder Art des durchgesandten Schalles etwas.
• Vereinfacht und schematisch gesehen verursacht die Dickenänderung der Platte 11, wie in Fig. 16 gezeigt, in Falle koiplcxer Wellen, zu welchen Lamb-Wellen gehören können, eine Laufzeitveränderung der reflektierten, artverwandelten Longitudinalwelle L'2.
• Das Ergebnis iot eine relative Phasen- und Verzögerungsänderung von L'2 gegenüber L2 aufgrund der lokalen Erhitzung.
• Wegen dieser Interferenzerscheinungen ist das Muster auf dem Oszilloskop 21 eines der Verschiebung von Impulsen und der Veränderung der Amplitude. Dies erzeugt gleichsam eine Blasenbildung bzw. ein Flackern der Impulse, die verursacht ist durch eine Kombination sich ändernder Schallinterferenz und Dämpfung in Verbindung mit oloh ändernder lokaler Dichte und Elastizitätseigenschaften sowie Schwankungen der örtlichen Platten- und Wellenleiterdicke und ergibt Zu- und Abnahmen der Signalpegel sowie der Phasen- und Verzögerungsbeziehungen der Wellenzüge, die von dem Schallkopf R empfangen werden.
• Wenngleich angenommen werden kann, daß dies die Theorie ist, welche du Flackern oder Amplitudenochwankungen oder die Verschiebung des Impulsmusters auf dem Oeziloskop 21 erklärt, ist die rfindung durch diese Theorie in keiner Weise beschränkt. Die prirre Erscheinung, die zu beobachten ist, besteht darin, daß es möglich ist, Amplitude, Phase und Abstände der ausgesandten Wellenzüge in einem breiten Frequenzband, wie z.B. 1,0 bis 3,0 Mlii, in eine markierten Ausmaß zu ändern und zwar dadurch, daß lediglich die Temperatur gewisser örtlicher Bereiche in der Platte auf dem Weg der challwellen verändert wird.
• Wenngleich dieser Effekt hier im Zusammenhang mit einer Anordnung beschrieben wurde, bei der ein sendeschallkopf am einen und ein Empfangschallkopf am anderen Ende eines Teile angeordnet ist, so kann doch dieser Kffekt ach dadurch erhalten werden, daß ein einziger Schallkopf in Vorbindung mit einem Impulsechoverfahren benutst wird.
• Der gleiche Errekt, d.h. eine Verwirrung oder Vermischung der Schallwellen, läßt sich in einen größeren Ausmaß dadurch erreichen, daß die Temperatur in einem örtlichen Bereich herabgesetzt wird, wie beispielsweise durch die Anwendung von flüssigem Stickstoff (LN2), Jedoch ist die Temperaturänderungsgeschwindigkeit bedeutend geringer als sie durch Erhitzen mit einer Oxyacethylennur erreichbar ist, und ach bedeutend weniger lokalieierbar. zum Beispiel kann durch Anwenden einer Oxyacetylenerhitzung die Temperatur relativ schnell von Raumtemperatur auf etwa (1500°F) und darüber erhöht werden, so daß sich eine Erwärmung von etwa (1400°F) ergibt (obgleich ein bedeutend geringerer Temperaturanstieg tur den Effekt benötigt wird), wogegen die Anwendung von LN2 oder einem ähnlichen oryogenischen Stoff die Temperatur des beschallten Teils von Raumtemperatur ausgehend nur auf die Temperatur des flüssigen Stickstoffs oder des cryogenischen Stoffes sinkt und somit eine Temperaturänderung von ziar etwa 100°C (200°F) ergibt. Ebenso gut wie wenn LN2 Mit der Platte oder Wellenführung 11 In Berührung kommt, wirkt eine Befeuchtung, die eine gewisse Absorption der Schallwellenzüge in dem alt L12 befeuchteten Bereich verursacht. Die Gesamtwirkung Ist, daß der Flackereffekt nicht bei Anwendkung oryogenischer Flüssigkeitsbäder auftritt, obwohl eine allgemeine Anderung dos Signalmusters und der Amplitude am Oszilloskop 21 zu beobachtc ist. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß ohne weiteres ersichtlich ist, daß die Möglichkeit besteht, daß eine stätkere Wirkung durch die Anwendung von Hitze durch eine Brennerflamme oder eine sonstige Quelle hoher Temperaturen erreicht werden kann wegen des größeren Temperaturbereiähes, da dni beschallte Objekt susgooetst wird. Dieser Effekt kann bei einem Gerät, wie den in Fig.3 geseigten, benutzt werden. Die Wirkungsweise der Sendung, des Empfanges und der Wiedergabeapparatur 18 in Fig.3 bringt den Schallkopf 16 dazu, Ultrachallwellenzüge zu erzeugen, die b den Wellenrichter 14 und von da aus weiderum in das Rohr eingeleitet werden, UM wendelförmige Wellensüge zu erzeugen.
• PUr einen Fehler bei C auf der Geraden C' - C", welche die Längsschweißnaht darstellt, treffen die in das Rohr hineingeschickten Schallwellen aui diese Fehlerstelle und werden von ihr reflektiert. Dio reflektierten Wellenzüge treten in den Empfangswellenrichter 14 bei B und in den Schallkopf 16 ein, um die Wiedergabe von sie nalen auf dem Wiedergabegerät 18 zu verursachen und die etwaige Anwesenheit eines Fehler. anzuzeigen. Jedoch zeigen diese empfangenen Signale nicht den Ort des Fehlers an.
• Es sei nun angenommen, daß geeignete Mittel zur Übertragung von Hitze in örtlichen Bereichen, wie die Oxyacetylenflamme, , angewendet werden und daß die Schweißnaht von C' nach C" hin progressiv nacheinander in örtlichen Bereichen erhitzt wird, indem die Flamme längs des Rohres von Hand oder durch automatische Einrichtungen bewegt wird. Bie zum Punkt C, d.h. bis zu der Felherstelle oder zu den Punkt, wo der We@delwellenzug AC, der die Fehlerstelle beschallt, erreicht wird, zeigt sich keine Auswirkung auf dem Wiedergabeschirm des Oszilloskopesm weil keine direkte Schallverbindung zwischen dem Sendeschallkopf 16 und dem Empfangsschallkopf 16 sowie der erhitzten fläche besteht. Sobald aber der Punkt C erreicht wird, tritt ein beträchtliches Flackern des Musters an der Oszilloskopwiedergabe auf, welches unmittelbar anzeigt, daß die Flamme an der Fehlerstelle angelangt ist, und so den genauen Fehlerort angibt. Dieses Zusammenwirken iot dadurch begründet, daß in fig.3 der Punkt C auf einer direkten zurückgeworfenen Wellenbahn liegt, die den Sendeschallkopf 16, die Fehlerstolle bei C und den Empfangsschallkopf 16 verbindet. Diese , ignalverwirrung kann visuell beobschtet werden, oder es können autoiatische Einrichtungen benutzt werden, um derartige Beobachtungen su machen. Zum Beispiel kann ein Vergleicher 83 wie der in Fig.16 angegebene mit dem Ausgang aus demEmpfangsschallkopf 16 verbunden werden, um die automatische Bewegung der Plamme anzuhalten, wenn die Signalverwirrungen, d.h. Spannungsänderungen in den empfangenen Signal, von dem Vergleicher festgestellt werden, un anzuzeigen, daß der genaue Ort eines Fehlern von der Hitzeeinrichtung erreicht wurde.
• Aus dem Vorstehenden ist ersiahtlich, daß ein solches Verfahren benutst werden kann, um die Bahnen verschiedener Schallstrahlen in einen Teil aufzuzeichnen dadurch, daß die Wärmequelle längs des Teils sich entlangbewegt und beobachtet, wo ein einzelner Strahl, der von Empfangsschallkopf empfangen wird, beeinflußt wird und die Stellung der Einrichtung für die Übertragung der Wärme zu dieser Zeit festlegt.
• Das gleiche Prinzip kann benutzt werden für die Fehlerortungsbestimmung bei G'artsch"ißungen. Wenn die Wärmequelle längs der Gurtschweißung, also etwa senkrecht zur Achse, geführt wird, werden keine signalverwärrungen auf dem Bildschirm beobachtet bis der Pehlerort erreicht wird.
• Zn Fig. 18 ist ein Verfahren sur Fehlerortungsbestimmung in flachen Platten voranschaulicht, wobei das in Fig.16 erläuterte Prinzip benutzt wird. Die Wellenrichter 14 sind an sich gegenüberliegenden Enden der Platto 11 angebracht und mit Sende- und Empfangschallkörpfen, wie angedeutet, versehen. Diese Schallköpfe sind Mit den Sende-, Empfange- und Wiedergabegerät 18, von derselbe Art wie in Fig. 16 gezeigt, verbunden. Die Ultraschallwellenzüge, welche in die Platte eingeführt werden, liegen unter einem Winkel zur Plattenlängsachse und folgen den anged@uteten geraden Linien. Vom Blickpunkt der Ultraschallwelle aus hat die Platte 11 eine bestimmte Länge, Dicke und Breite. Andererseits haben die rohrförmigen Teile, wie sie in Fig.3 gezeigt oind, von Standpunkt der Ultraschallwellen aus, eine bestimmte Länge und Dicke, aber eine unbestimmte Breite. Diese Eigen. tümlichkeit der unbestimmten Breite rührt daher, daß ein Ultraschallwellenzug in einem rohrförmigen Teil in einer wendelförmigen Bahn sich fortpflanzt, der es folgt, bis es auf das rohrende auftrifft.
• Diese unbestimmte Breite bei rohrförmigen Teilen kann in der Platte 11 nachgeahmt werden durch gleichmäßiges Erhitzen der Kante DB der Platte, un alle Ultraschallwellen beträchtlich zu dämpfen, welche die Kante treffen und daher praktisch eine unbestimmte Kante erzeugen, so daß keine Reflexion von Ultraschallwellen von der Kante DE aus etattfindet. Wen dies geschieht, Bussen alle Signale, die durch den Empfangsschallkopf empfangen werden, von Fehlern innerhalb der Platte reflektiert werden. Sobald dies durchgeführt ist, hann das gleiche Ortsbestimmungsverfahren, wie vorstehend in Verbindung mit rohrförmigen Teilen beschrieben, angewendet werden, d0h. es kann eine fleckweise Erhitsung benutzt werden, bis ein Bereich erhitzt wird, der Verwirrungen in dem Signalmuster aui den Kathodenstrahlrohr hervorruft. Die einzige <3 Stelle, an der dies auftreten kann, befindet sich bei dem Fehler ag und daher ist der Fohlerort bestimmt, sobald diese Verwirrungen auftrethen.
• Gewünschtenfalls kann die Kante DB progressiv statt auf einmal erhitzt werden, Hierbei ist es erforderlich, das O@zilloskop zu beobachten, um zu bestimmen, ob in der Darbietung irgendwelche Signalverwirrungen auftreten.
• Treten Signalverwirrungen auf während die Kante B progressiv erhitst wird, so zeigt dies an, daß die empfangenen Signale unechte Signale sind und keinen Fehler in der Platte anzeigen. Die Signale, welche wahre Fehler anzeigen, werden nicht rernirrt durch bloßes Erhitze der Plattenkante, Sobald alle Signale, welche durch Erhitzen der Plattenkante verwirrt werden, bestimmt sind, können die Orte der die anderen Signale erzeugenden Fehler durch fleckweises Erhitzen der Platte, wie vorstehend beschrieben, bestimmt werden.
• Um die Platte vollständig su prilfeh, kann es erwünscht sein, die Wellenrichter 14 zu den anderen beiden Seiten zu verschieben und eine der Seltenkanten der Platte su erhitzen. Sobald dies geschehen ist, können die Wellenrichter wieder verschoben und eine andere Plattenkante erhitzt werden, wobei die relative Anordnung die gleiche bleibt wie bei Fig.18.
• Dadurch, daß mehrere Send e- und Empfangswellenriohter 14 aui den gleichen Seiten wie schon bei Fig.I8 zusammen mit den dazugehörigen Sende- und Empfangsschallköpfen angeordnet werden, können alle Fehler, welche allgemein parallel zur Kente DE liegen, leicht durch dessen der Zeitunterschiede der empfangenen Signale geortet werden0 Auch die vorher beschriebenen Verfahren zur Verwendung des Ultraschallwinkelmessers und der empfangenen Signalzeitunterschiede zwischen getrennten Empfangswellenrichtern eignen sich zur Ortungsbestimmung von Pehlern. Fehler, die in einer Richtung, allgemein im rechten Winkel zur Kante DE liegen, können dadruch aufgefunden werden, daß die Sende- und Empfangsaufsätze auf die anderen Seiten der Platte, wie z.B. die Seiten DE und GH, vorlegt werden und daß dann die Seite DG erhitzt wird. Dieser Prozeß kann wiederum auf allen Seiten der Platten durchgeführt werden, wobei dieselbe relative Anordnung der Aufsätze und der beheizten Kante beibehalten wird wie in Fig. 18, ul sämtliche Fehler mit irgendeinem Element in der Dickendimension zu orten. Sämtliche vorstehend angeführten Verfahren zur Ort- und Artbestimmung von Fehlern bei rohrförmigen Brüfobjekten eignen sich ebenso gut für flache Platten.
• In Fig. 19 ist eine weitere Ausführungsform des Verfahrens und der Einrichtung gemäss der Erfindung veransochaulicht. Hier wird die Wandung eines rohrförmigen Teile 11 in einer oben im Zusammenhang mit Fig. 3 erläuterten eise besohallt. Jedoch wird hier anstelle der Erzeugung einer Temperaturänderung in einem ortsbegrenzten Bereich zwecks Fehlerortsbestimmung eine andere massnahme sur Dämpfung der Schallwellen in dem ortsbegrenzten Bereich der RohF Wandung vorgesehen. Diese besteht darin, dass ein dünner Strahl 86 einer geeigneten flüssigkeit, wie z.B. Wasser, auf die rohrwandung gespritzt wird, Die Flüssigkeit ist nomalerweise ein guter Schalleiter, und wegen der Befuchtung eines ortsbegrenzten Bereiches des Rohres wird die Schallenergie von diesem Bereich in den Flüssigkeitsstrahl übergeleitet. Dieser Interferenseffekt wider verursacht eine Verkleinerung der Impulsamplitude, die durch den Empfangsschallkopf 16 erzeugt wird und damit der Amplitude der aa Oszilloskop in Erscheinung tretenden Impulse. Wie vorstehend auseinandergesetzt, hat der Wasserstrahl keinerlei Wirkung auf den Signalimpuls, der U Oszilloskop erscheint, ausser wenn er gerade in der Fehlerstelle C auf du Rohr auftritt, um die Schzllwelle dort zu dämpfen und damit auch du Signal zu dämpfen, du von dem Empfangsschallkopf 16 hervorgebracht wird. Ist keine direkte Schallverbindung zwischen Sende- und Fmpfangsschallkopf vorhanden, so hat die Arwendung des Wasserstrahle auf andere örtlich begrenste Bereiche als die des Fehlers keinerlei Wirkung auf die an dem Oszilloskop in Erscheinung tretenden Impulse.
• Um eine unerwünschte Befeuchtung der Rohrwandung nach möglichkeit zu vermeiden und nur einen örtlich begrensten Bereich zu befeuchtem, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Spritzdüse 87 fur den Flüssigkeitsstrahl 86 in einem zylindrischen Behälter 88 anzuordnen, der an der Rohrwandung zweekmässig i4 11 entlanggeschoben werden kann. Der Behälter ist/mit ei-Vakuummnschluss 89 versehen. Dieser dient zur Beseitigung des überschüssigen Wassere und gewährleistet, dass tatsächlieb nur ein begrenster örtlicher Bereich von den Strahl 86 benetzt wird.
• Wenn hier zuch nur die Verwendung von Wasser genannt wurde, so ist doch chne weiteres ersichtlich, dass auch andere Flüssigkeiten, wie z.B. öl, gewünschtenfalls nu Ersielung derselben Wirkumgen benutzt werden, können. wenngleich hier die Schallstrahl-Interferenmmethode im ihrer Anwamdung sur Prüfung von rohrförmigen oder flachen Früfkörperm swecks Fehlerortsbestimmung beschriebem wurde, so können doch die gleichen Verfahren auch dazu benutzt werden, einen isolierten rohrförmigen Körper auf örtliche oder allgemeine Temperaturänderungem zu überwachen. durch eine geeignete Dauerinstallation der vellenrichter an einem Objekt, wie es in Fig. 12 gezeigt ist, und dort gesetzte Beschallung dieses Objektes ist es möglich, su beobachten, ob ein Isolationsfahler oder eine sonstige lokale Erwärmung an einem Objekt, wie z.B. einem Raketengehäuse auftritt, so dass dae hier beschriebene System auch zu einem Temperaturüberwachungssystem wird.
• Diese Te@ peraturüberwachung kann dazu benutzt werden, ein System zu überwachen, bei den ein rohrförmiges Objekt, du eine korrosiv wirkende flussigkeit und mit einer inerten Substanz ausgekleidet ist. Hierbei tnnn es erwünscht sein, zu beobachten, o@ eine Fehlerstelle in dieser inertem Auskleidung aufgetreten ist. Wean du Objekt, wie vorher beschrieben, beschallt wird, kann die Fehlerstelle der Auskleidung als Signaldämpfung dadurch beobachtet werden, dass du Objekt befeuchtet wird, wobei sich eine Schallabsorption in der befeuchtenden Flüssigkeit ergibt.
• Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung von Ultraschallwellensügen mit hoher Energie über ein breites Frequessband ist in Fig. 20 dargestellt.
• Es ist eine Einrichtung zur Erseugung eines breiten Frequensbandes von impulsweise erzeugtem Schell vorgesehem, die jede geeignste Form haben kann, wie z.B. die in der Zeichnung dargestellte mit Pulver betätigte Kanone 91.
• Diese durch Pulver betätigte Kanone kann eine beliebige sein, beispielsweise ein Modell Nr. 238-M, wie es von der Firma Rammset Corporation hergestellt wird. Die Pulverkanone 91 dient zur Erzeugung von Stoss- oder Schallwellen, die auf den Sendwellenr5ichter 14 auftreffen und eine Erzeugung von Ultraschallwellen in diesen bewirken. Die Ultraschall- oder Hochfrequensschallw llen können leicht durch die Kanone 91 hervorgebracht werden, z.B. erzeugt die Explosion der Pulverladung allein Gasstosswelln, die auf den Sendewellenrichter 14 auftreffen und ihn zur Erbeugung von Schallwellen veranlassen. Mo erwünschten Hochfrequenten Schallwellen können dadurch mit noch grösserer Intensität hervorgebvracht werden, dass ein festes Projektil oder ein Bleigesches hinzugefugt wird, du den Metallaufsatz nach dem Abschiessen der Kanone trifft und dadurch in dem Metall eine intensive breitbandige Impulserregung hervorruft.
• Diese breitbandigen impulsatif erzeugten Schallwellen werden durch die Kanone 91 in dem Wellenrichter 14 hervorgebracht. Beispielsweise kann mit einer solchen Kanone leicht ein Frequenzbereich von weniger als 1 MHs bis zu mehr als 3 Mhs erhalten werden. Auch erfolgt über dieses ganze breite Prequenzepektrum eine Verteilung der hochintensiven Wellenzüge.
• In Fig. 20 treten die Ultraschlswellenzüge, die in den Sendwellenrichter 14 eingeführt werden, in die End-oder Seitenwand des rohres 11 mit einer vorbestimmten Richtung gegenüber der Lingsachen des rohrförmigen Körpers 11 ein. Eine im wesentlichen ungebündelte, in Winkel divergierende Gruppe wendelförmiger Ultraschallweellenzüge, alle von einer wendelförmigen gedrehten Bahnrichtung und dargestellt durch die Pfeile 26, werden in die End- oder Seitenwand des Rohres hineingeschickt und pflanzen sich in einer Richtung fort, die von dein Sendewellenrichter 14 wegführt und wendelförmigen Bahnen länge der Rohrwandung bis zum anderen Ende des Rohres folgt. Bei Anna@me des Vorhaudenseine eine. Pehlere C in den Rohr werden die Wellenzüge durch den Fehler C, wie durch die Stralilen 28 angedeutet reflektiert, welche in einer entgegengesetzten wendelförmigen Drehrichtung verlaufen.
• Die reflektierten @ ellenzüge 28 bilden eine Anzahl im vinkel divergierender endel, wobei die Zahl der endelschleifen zwischen C und dem rechtsseitigen Ende des hohres 11 bestimmt wird durch den Winkel zur Rohrlängsachse. Mindestens einer der Wellenzüge 28 ist so gerichtet, dass sie nach einer Teilschleife oder einer oder mehreren vollen Wendelschleifen um das otu herum in den @mpfangswellenrichter 14, wie dargestellt, eintritt und von einem Empfangsschallkopf 16 fastgehaltenstellt wird, Der Ausgang des Empfangsschallkopfes 16 wird mit einem Filter 92 ver bunde. Der Ausgang des Filters 92 ist mit ein Vorverstärker 93 verkunden, der einen relativ hohen Verstärkungsgrad und ein breites Druchlasband aufweist. Der Ausgang des Verstärkere 93 ist Mit einer Wiedergabevorrichtung, insbesondere einem Osailoskop 94, beispielsweise dem Tektronix-Hodell 516 (USA-Herstellerbezeichnung) verbunden.
• Das Pilter 92 verkleinert selektiv die Signals aller Frequenzen mit Ausnahme eines bestimmtem gewünschtem, schmalen Bandes und dient daher als Schmalband-Durchsasfilter. Wie vorher angegeben, dient das Rohr auch als mechanisches Kombinationsfilter Mir die Ultraschalwellensüge und lässt nur bestimmte Prequemszbänder durch, die grundsätzlich durch die Rohrwandungadicks festgelegt sind.
• Die Arbeitsweise dieser Einrichtung mir Verwendung bei einer zerstörungsfreien Prdfung oder system-Betriebeüberwachung ist den vorher beschriebenen Systemen sehr ähnlich. Befindet sich kein Fehler in des Rohr, so wird von den Empfangsschallkopf 16 nichts aufgenommen. Es erscheint daher kein Bild am Oszilloskop 94. Ist aber ein Fehler vorhanden, so erecheint eine Anseige auf dc Bildschirm. Es können also leicht Signale erhalten werden, die für eine Jn-Nein-Anseige geeignet, sind.
• Wenngleich hier in erster Linie die Verwendung von Explosivstoffen zur Erzeugung der breitbandigem Schalllimpules erörtert wurde, weil sie verhältnismässig einfach und mit geringem Aufwend verfügbar sind, so ist doch Isioh; zu erkemmen, dass gewüsschtenfalls auch elektrische, elekt. mechanische, hydraulische oder pneumatische Vorrichtungem benutzt werden können, um einen Ultraschallstosm alt einc breiten Frequenz band in dem zu prüfenden Teil zu erzeugen.
• So ist es möglich, eine elektromagnetische betätigt. Vorriol tung su benutsen, einen Durcklufthammer oder einen hydraulisch betätigten Hammer, der einen Schlag ausf@hrt und dann weggenommen wird L eo dass Ultraschalwellenszüge erzeugt werden. r.s können auch wiederholte Schläge mit solchen Vorrichtungen geftthrt werden, um die UltraschallwellenzUge mit wiederholten SiQlalen impulsartig zu modulieren.
• Alternativ kann ein elektrischer Lichtbogen mit raschem Stromanstietg benutzt werden, um einen Stoss oder Schallwellen in Luft oder Gas zu erszugen, die auf dem Sendewellen richter 14 bei A auftreffen und impulsartig Ultraschallwellen mit einem breiten Frequenzband von hoher Intensität zu erzeugen. Dadurch wird es möglich, auf solchen Wellenzügen in einer mechanischen Wellenführung, wie z.B. einen Bohreiltungsrohr, Nachrichten zu übertrag, und es wird auch möglich, solche t Wellenzüge von einem Ultraschallrauschen ru unterscheiden.
• Wegen der höheren Intensität der eingeführten Ultreschallwellensüge im Vergleich zu solchen, die durch elektreakustische Schallköpfe erzeugt werden, können die Wellemzüge über verhältnismässig grosse Strecken durch relativ lamge rohrförmige der sonstige Prüfkörper gesendet $werden, wobei eine relativ gross. Trennstrecke zwischen den Einfallspunkt des ellenzugen und seinem mpfangspunkt vorhanden ist, wobei noeh inner brauchbare Signale am Empfangschallkopf zusammenstehenb. diese hohe Intensität macht es auoh möglich, einen einselnen Impuls zur Fehlerfeststellang su benutzen, was durch die positive Anseige begründet ist.
• Eine mechanische Diskriminierung oder Unterscheidung durch richtiger Einstellen dc. Empfangsschallkopfes, wie oben beschrieben, kann verwendet werdon, um nur Wendelwellen abzufühlen und su unterscheiden von einem Ultraschallrauschon, d.h. von zufälligen ungerichteten Signalen oder von unechten Signalgeräuschen, die unter manchen Umgebeungsbedingungen, wie z.B. aei Rohrleitungen während der Bohrvorgänge auftreten können. Die Kombinationsfiltereigenscha@@n, bei denen nur bestimmte Frequenzbänder von sinem @ ohrförmigen Objekt von gegebener Dicke durchgelassen werden, können als Unterscheidungsvorrichtung verwendet werde, da keine Inzidenzeisgnale in verschiedenen Frequenzbändern erforderlich sind, ehe ein empfangenes Signal akzeptiert wird.
• Wenngleich hier eine solche Einf@hrung der Felenzüge beschrieben wurde, eo das diese auf wendelförmigen Behnen verlaufen, so ist doch ohne @eiteres ersichtlich, dus auch solche Ultraschallwellenzü@e benutzbar sind, die nicht auf wendelförmigen Bahnen verlaufe. Dies gilt sowohl für rohrförmige als auch für andere Prfükörper, wie z.B. flache Platten.
• Es ist ferner ersichtlich, dass durch die Erfindung ein Verfahren und uine Einnrichtung zur Erzeugung von Ultreaschalwellenzügen angegeben wurde, die vergleichs weise billig und besonders geeignet f@r die Verwendung auoh ausserhalb von laboratoriumsanalgen (for field use) ist.
• Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung der Erfindung sind nicht auf die hior beschrichenen Einzelheiten beobtinkt. Diese stellen nur Ausführungsbeispiele dar und Abwandlungen von diesen sind oilnc weiteres, möglich, oFne dass die Erfindung dabei vferlassen wird,

Claims (1)

1. Patentansprüche 1.) Verfahren zar Feststellung des Vorhandenseins von Sprüngem, Rissen oder sonstigen Fehlern in einem Körper oder Bauteil Mit Hilfe von Ultraschall, bei welchem mindestene ein Ultraschallwellenzug in den Körper hineingeschickt wird, wobei gewisse Wellensüge durch eine etwaige Fehlerstelle in den Körper reflwktiert und gewisse relfektierte Ultraschallwellemsäge @mpfangen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallwellensüge unter einem Winkel in den Körper hineingeschickt werden, der von der längsschse des Körpers abweicht, und daß die Fortpflanzungerlichtung der reflektierten Ultraschallwellensüge von dem Eintrittzweinkel abweicht.

   2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnest, daß die Dämpfu ng der reflektierten Wellenzüge durch Änderung der Dôämpfung der Wellenzüge an der Fehlerstelle verändert wird.

   3.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnot, daß die Dämpfung der Wellenzüge an der Fehlerstelle dadurch erzeegt wird, daß eins lokale Temperaturänderung an der Fehlerstelle verursacht wird.

   4.) Verfahren nach anspruch 2, dadurch gekenmzeichnot, daß die Dämpfung der Wellenzüge an der Fehlerstelle dadurch verusscht wird, daß ein Teil der Energie, welche die Wellensüge an der Fehlerstelle enthalten, abgeführt wird.

   5.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekamnseichnet, daß die Dämpfung der Wellensüge an der Fehlerstelle durch die Aufbringung einer Flüssigkeit suf den Körper in Bereich der Fehlerstells hervorgerufen wird.

   6.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige des Vorhandenseins eines Fehlers an einer Stelle, an der die Dämpfung verändert wird. Störungen in den empfangen Wellensügen verwendet werden, welche die Dämpfung der Wellensüge an der Feherstelle verursacht.

   7.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufzeitunterschied von zwei oder nahr reflektierte Wellenzügen bis zu vorbestimmten Punkten genessen wird, um zumindest eine der Koordinaten der Fehlerstelle zu bestiniln0 5.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Körper hineingeschickten Wellensüge eine vorbestimmte Gruppengeschwindigkeit aufweisen und die Gruppengeschwindigkeit in eine unterschiedliche vorbestimmte Gruppaneschwindigkeit geändert wird, so daß der Laufzeitunterschied der jeweiligen Wellensüge Mit unterschiedlichen Gruppengeschweindieiten bis zu vorbestimmten Punkten gemessen werden kann.

   9.) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennseichnet, daß der Abstand zwischen den Punkten, an elchen die Ultrem schallwellensüge aus dem rohrförmigen Teil oder Körper empfangen werden, gemessen wird.

   10.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gkennzeichnet, daß die reflektierten und empfangenen Well-üge mit einer vorbestimmten Standardgräße verglichen werden, um ein Signal zu erzeugen, wenn der reflektierte Wellensug einen vorbestimmten Wert überschreitet.

   11.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnot, daß der Körper ein rohrförmiges Teil ist und die WellenzügE nach einer wendelförmigen Bohn verlaufen.

   12.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekznnzeichnet, daß alle überhaupt möglichen Winkel bestrichen werden, um den Winkel maximaler Intensität der reflektierten Ultraschallwellenzüge zu bestimmen.

   13.) Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekiennzeichnet, daß weiterhin eine bleibende Aufzeichnung der ampfangenen Ultraschallwellenzüge su einer bestimmten Zeit hergestellt wird, und daß eine zusätzliche bleibende Aufzeichnung zu einem anderen Zeitpun@ hergestellt und beide Aufzeichnungen verglichen werden, um zu bestimmen, ob irgendwelche Veränderungen an dem Körper aufgetreten sind.

   14.) Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ftLr die zerstprungsfreie Prüfung eines Körpers, um das Vorhandensein von Fehlerstellen festzustellen, mit einer Einrichtung zum Hineinschiekem eines im Winkel divergierenden Ultraschallwellensuges in den Xiörpor, wobei ein Teil des Wellenszuges durch eine etwaige Fehlerstelle in dz Körper reflaktiert wird, -eisen reflektierten Ultraschalwellenzug zu erzeugen, der unter Sinn vorn Eintrittsweinkel abweichenden Winkel verläuft, undeine Einrichtung zun Empfangen des refektierten Ultraschallwellenzuges, dadurch gekennzeichnet, daß der Bintrittwinkel der Ultraschallwellenzüge erheblich von der Längsachse des zu prüfenden Körpers abweicht, und daß die Fortpflanzungsrichtung der reflektierten Ultraschallwellenzüge vom Eintrittswinkel der eingefuhrten Ultrischallwellenzüge abweicht.

   15.) Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Empfangen der Ultraschallwellenzuge eine solche iet, die nur auf reflektierte Ultraschallwellenzüge anspricht.

   16.) Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Hineischicken des Ultraschallwellenzuges Mittel umfaßt, die zum Hineischicken eines zusätzlichen Ultraschallwellenzuges in den zu prüfenden Körper dienen, der im wesentlichen parallel sur Längsachse des Körper verläuft, und daß Mittel zum Empfangen des zusätzlichen Wellenzuges sowie zum Messen der Länge des Körpers durch Messung der zwischen inführung und Empfang des zusätzlichen Ultraschallwellenzuges verstrichenen Zeit vorgesehen sind.

   17.) Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Empfangen des reflektierten Ultraschallwellenzuges ein Rechengerät enthält, das mit der Einrichtung zum Hineinleiten der Ultraschalwellenzüge in den Körper und lun Empfangen der Ultraschallwellenzüge aus dem Körper verbunden ist, um die Lage der Fehlerstells in dem Körper zu errechnen.

   18.) Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einführen des Ultraschallwellenzuges Mittel zur Einführung des Ultraschallwellenzuges bei einer vorbestimaten Gruppengesschwindigkeit enthält, und daß die Einrichtung zum Empfangen der reflektierte Wellenzüge Mittel zum Massen des Lautzeitungterschiedes der reflektierten Wellenzüge bis zu vorbestimmten Punkten und Mittel zur Ortsbestimmung der Fehlerstelle unter Verwandung der Zeitunterschiede enthält.

   19.) Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierten Wellensüge an der Pehlerstelle gedämpft werden0 20.) Gerat nach Anspruch 19, dadurch gekennzichnet, daß die reflektierten Wellenzüge an der Fchlerstelle durch Anwendung von Wär@@ auf dem Körper im örtlichen Bereich der Fehlerstelle gedämpft werden.

   21.) Gerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeicnet, daß die Dämpfung an der Fahlerstells durch Verurschen einer Temperaturändung im örtlichen Bereich der Fehlerstelle hervorgerufen wird.

   22.) Gerät nach Anspruch 19, dadurch gekannseichnet, daß die Dämpfung der Wellens@ge in der Fehlerstelle dadurch veruraacht wird, daß Teile der die Wellensüge bildenden Energie abgeführt werden.

   23.) Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einführen von Ultraschallwellenzügen ein Wellenrichtgerät in enger Berührung Mit dem zu prüfenden Körper enthält, und daß die Einrichtung zum Empfangen der Eltraschallwellenzüge abenfalls ein Wellenrichtgerät in enger Berührung mit dem zu prüfenden Körper sowie einen auf dem Wellenrichtgerät angebraschten Schallwandler (transdurcer) enthält.

   24.) Gerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Wellenrichtgeräte eine Einrichtung zum Dämfen unerwünschter Wellensüge enthält.

   25.) Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Hineinführen des Ultraschallwellenzuges Mittel zur impulsweisen Schallwellenerzugung end zu inrher Übertragung auf den zu prüfenden Körper enthält.

   26.) Gerät nach Anspruch 25, dadurch gekannzeichnet, daß die Wellensügt eine relativ hohe Intensität besitzen, die ein relativ breites Frequenzband deckt.

   27.) gerät nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur impulsweisen Erzeugung von Schallwellen Mittel zur Beaufschlagung des zu prüfenden Körpers Mit Schockwellen enthält.

   28.) Gerät nach Anspruch 23, dadurch gekenzeichnet, daß die Einrichtung zum Empfangen der Ulteraschallwellensüge Mittel zur Bewegung des auf den Wellenrichtgerät angebrachten Wandlers um einen relativ großen Winkel enthält, um den Winkel bestimmen zu können, unter welche der Ultraschallwellenzug als Maximum empfangen werden kann.

   29,) Gerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einführen des Ultraschallwellenzuges einen auf dem Wellenrichter angebrachten Schallwandler sowie eine Einrichtung zum Verschieben der Stellung des Schallwandlers aui den Wellenriohter enthält, um den Winkel verändern zu können, unter welchem der Wellenzug in den zu prüfenden Körper hineingeschnikt wird.

   30.) Geriit nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einführen der Ultraschallwellenzuge Mittel zum Ändern der Gruppeneschwindigkeit der in den zu prüfenden Körper hineingeschickten Wellenzüge enthält.

   31,) Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einführen der Wellenzüge sowie die Einrichtung zum Empfang der Ultraschallwellenzüge @ittel sur Erzeugung zusätzlicher fehleranzeigender Signale enthalten, um eine zusätzliche Bestätigung zu erhilten, daß in dem zu prüfenden Körper eine Fehlerstelle vorhanden ist.

   32.) Gerät nach Anspruch 23, dadrch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Empfangen der Ultraschalwellensüge Mittel sur Eliminierung jeglicher Veränderungen in den Ultraschallwellenzügen, welche durch Kontaktverschiedenheiten zwischen den Wellenrichtern und dem zu prüfenden Körper verursacht sind, enthalten, 33.) Gerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Empfangen der Ultrachallwellenzüge mehrere auf dem wellenrichter angebrachte Empfangsschallwandler enthält.

   34.) Gerät nach An@pruch 14, dadureh gekennzeichnet, daß der su prüfende Körper eine flache Platte in Verbindung mit einer Einrichtung zur Dämpfung von Signalen ist, welche auf eine Kante der Platte auftreffen, um die wirkung einer Platte mit unbestimmter Ausdehnung in Richtung der Kante hervorzurufen. L e e r s e i t e