DE19642072C2 - Zusammengesetzte Sondenvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine zu­ sammengesetzte Sondenvorrichtung, die zur Ultra­ schallerfassung von Fehlstellen oder Rissen dient, wobei letztere innenliegende Defekte einer Stahlplat­ te oder eines Stahlrohrs sind.

Fig. 4 zeigt eine erläuternde Darstellung eines Ul­ traschall-Fehlerdetektors unter Verwendung einer be­ kannten zusammengesetzten Vertikalsonde, die in dem japanischen Patent Nr. 58-33501 offenbart ist.

In Fig. 4 bezeichnet der Buchstabe T einen Impulssender, PT bezeichnet einen Sendeoszillator, PR1 bis PR3 be­ zeichnen Empfangsoszillatoren, DT bezeichnet ein Sen­ deverzögerungsglied, DR bezeichnet ein Empfangsver­ zögerungsglied, SP bezeichnet eine Ultraschallsende- und Empfangswellen-Trennplatte, TP zeigt ein zu un­ tersuchendes Material, RS bezeichnet einen Empfangs­ eingangsschalter, R bezeichnet einen Empfangsverstär­ ker, F zeigt eine innenliegende Fehlstelle des zu untersuchenden Materials TP, ℓT bezeichnet eine Ab­ messung des Sendeoszillators, die gepunktete Linie ℓ bezeichnet einen Ultraschallechopfad in bezug auf die Fehlstelle, der sich von dem Sendeoszillator PT zu den Empfangsoszillatoren PR1 bis PR3 erstreckt.

Bei dem bekannten Ultraschallfehlerdetektor sind eine Mehrzahl von Empfangsoszillatoren PR1 bis PR3 parallel zu dem einen Sendeoszillator PT angeordnet und der Sendeoszillator PT erzeugt periodische Ultra­ schalldämpfungsschwingungen abhängig von den von dem Impulssender T gelieferten periodischen elektrischen Impulsausgangssignalen. Ein Ultraschallsendestrahl, der in dem zu untersuchenden Material TP fortschrei­ tet, bedeckt einen Bereich (Breite), der leicht klei­ ner als die Abmessung T des Sendeoszillators ist, und pflanzt sich durch das Sendeverzögerungsglied DT in dem zu untersuchenden Material TP fort, wie durch die gepunktete Linie ℓ gezeigt wird. Danach wird der Sen­ deultraschallstrahl an dem innenliegenden Defekt F des Materials TP reflektiert, um durch das Empfangs­ verzögerungsglied DR zu den Empfangsoszillatoren PR1 bis PR3 zu gelangen. Weiterhin werden die durch die Empfangsoszillatoren PR1 bis PR3 empfangenen gesende­ ten Ultraschallstrahlen piezoelektrisch in elektri­ sche Signale umgewandelt, die ihrerseits von dem Emp­ fangsverstärker R empfangen werden, nachdem sie durch den Empfangseingangsschalter RS hindurchgegangen sind, wodurch die Abmessung der Fehlstelle auf der Grundlage des Echopegels entsprechend der Fehlstelle F gemessen wird.

Im Falle dieses bekannten Fehlstellendetektors emp­ fängt einer der Empfangsoszillatoren PR1 bis PR3, der so angeordnet ist, daß er die kürzeste Ausbreitent­ fernung von der Position der Fehlstelle F in der Richtung der Oszillatorbreite aufweist, den Echopegel der Fehlstelle mit einer hohen Empfindlichkeit. Wenn allerdings die Fehlstelle F zwischen den Empfangsos­ zillatoren PR1 und PR2 liegt, wird das Echo von dem Defekt F von den Empfangsoszillatoren PR1 und PR2 zerstreut empfangen und somit verringert sich die Empfangsempfindlichkeit, so daß es schwierig ist, eine gleichmäßige Empfindlichkeit unter den zusammen­ gesetzten Oszillatoren sicherzustellen.

Eine Lösung dieses Problems liegt darin, daß die zwei aufeinanderfolgenden Empfangsoszillatoren PR1 und PR2 simultan über den Empfangseingangsschalter RS einge­ schaltet werden, um das Echo parallel zu empfangen. Allerdings wird die Empfangsoszillatorbreite verdop­ pelt, wodurch eine Verringerung der Empfindlichkeit bewirkt wird und die Fehlererfassungsfähigkeit ver­ ringert sich aufgrund der Erhöhung des Schaltkreis­ verlustes des Empfangseingangsschalters PR. Wenn dar­ über hinaus nach diesem Verfahren beispielsweise die Oszillatoren PR2 und PR3 das Echo während des Emp­ fangszeitraums der Oszillatoren PR1 und PR2 empfangen, gelangt der Mitteloszillator PR2 in einen überlappen­ den Zustand, so daß eine gleichmäßige Empfindlichkeit unerreichbar ist. Aus diesem Grund werden zwei Arten von Signalen in einem Time-Sharing-Modus empfangen. Auch bedeutet dieses Verfahren im Fall einer automa­ tischen Fehlstellendetektorvorrichtung in einer Ei­ sen- oder Stahlleitung, bei der das zu untersuchende Material TP mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird unter Verlängerung des Fehlstellen-Echoempfangszeit­ raums, daß Fehlstellendaten mit einer groben Auflösung (grobem Grad) erhalten werden oder die Ab­ tastgeschwindigkeit niedrig gemacht wird, wodurch die Fähigkeit zur Erfassung von Fehlstellen verringert wird, was wiederum zu großen Streuungen der Empfindlichkeit der Erfassung von Fehlstellen und zur Verschlechterung der Verarbeitungsfähigkeit führt. Da Schwierigkeiten vorhanden sind, eine gleichmäßige Empfindlichkeit und eine weite effektive Strahlbreite mit einer zusammengesetzten Sonde sicherzustellen, verlangt das bekannte Verfahren eine Mehrzahl von Sonden, um die hohe Strahlbreite sicherzustellen.

Die Vielzahl von Sonden kann nicht auf der gleichen Linie in den Richtungen aufgrund der Begrenzung der Abmessung angeordnet werden und somit müssen sie in einer Zick-Zackform angeordnet werden, derart, daß die Trennungen zwischen den Sonden in die Richtung der Sende- und Empfangsoszillatoren die Abmessung der Sonden überschreiten. Allerdings wird dies durch die Erhöhung in der Abmessung und des Gewichts der Son­ denhaltevorrichtung begleitet und in dem Fall einer Vorrichtung, wie einem automatischen Fehlstellende­ tektor für Eisen- oder Stahlleitungen oder -platten, der Fehlstellen sucht, während die Sondenhaltevor­ richtung den vertikalen Bewegungen des zu untersu­ chenden Materials TP folgt, besteht ein Problem dar­ in, daß die zick-zackförmig angeordneten Sonden sich einer vollständigen Abtastung des zu untersuchenden Materials TP widersetzen mit dem Ergebnis, daß der Umfang der nichtabgetasteten Plattenbereiche sich vergrößert und die Sondenabtastvorrichtung wird unter erhöhten Kosten komplizierter.

Die JP 07218485 A offenbart einen automatischen Feh­ lerdetektor, bei dem eine Vielzahl von Sendeoszil­ latoren und eine Vielzahl von Empfangsoszillatoren abwechselnd in einem Zick-Zack-Muster angeordnet sind.

Die DE 34 42 751 A1 zeigt eine Ultraschall-Prüfan­ lage, bei der die Prüfköpfe in mehreren Reihen hintereinander mit Überlappungen in Richtung der Reihen in der benachbarten auf verschiedene Reihen angeordnete Prüfköpfe angeordnet sind.

Die EP 0 620 434 A1 zeigt einen Ultraschall-Fehlstel­ lendetektor, bei dem die Ultraschall erzeugende, abstrahlende und empfangende Komponente aus einer Anzahl miteinander verbundener Platten besteht.

Die Druckschrift "Ultrasonic, März 1981, Seiten 81- 86, M. Pappalardo, Hybrid linear and matrix acoustic arrays" zeigt einen Ultraschallkopf, der aus einer Vielzahl in einer Matrix angeordneter piezoelektri­ scher Elemente besteht, die jeweils mit einer λ/4- Platte versehen sind.

Die US 4,944,191 zeigt einen Ultraschallkopf mit einem Ultraschallerzeuger und einem davon getrennt angeordneten Ultraschallempfänger zur Bestimmung von Luftblasen in einer durch den Detektor fließenden Flüssigkeit.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zusammengesetzter Sonden zu schaffen, die in der Lage ist, eine große effektive Strahlbreite zu erhalten, weniger Leistungsverschlechterungen zu er­ möglichen und eine Anordnung der Sonden in einer Rei­ he zu gestatten.

Bei einer Vorrichtung zusammengesetzter Sonden nach der Erfindung ist ein Sendeoszillator an einem Mit­ telbereich angeordnet, während Empfangsoszillatoren in Zick-Zackform an beiden Seiten des Sendeoszilla­ tors positioniert sind, so daß die zick-zackförmigen Empfangsoszillatoren sich teilweise überlappen.

Weiterhin sind bei einer Vorrichtung zusammengesetz­ ter Sonden nach dieser Erfindung ihre Dimensionen so festgelegt, daß das Nahschallfeld innerhalb des zu untersuchenden Materials in der Richtung parallel zu der Sende- und Empfangsteilungsrichtung des an ihrem Mittelbereich angeordneten Sendeoszillators angeord­ net ist, und derart, daß das Fernschallfeld in dem zu untersuchenden Material in einer Richtung senkrecht dazu stattfindet.

Darüber hinaus werden bei einer Vorrichtung zusammen­ gesetzter Sonden nach der vorliegenden Erfindung die Sende- und Empfangsoszillatoren durch Teilen einer Elektrode auf einer gemeinsamen piezoelektrischen Platte gebildet.

Weiterhin wird bei einer zusammengesetzten Sondenvor­ richtung nach der vorliegenden Erfindung eine Trenn­ platte der Sende- und Empfangsultraschallwellen in einer Sende- und Empfangsteilungsebene zwischen dem Sendeoszillator und den Empfangsoszillatoren und in einer Ebene, die der Vorderfläche des zu untersuchen­ den Materials gegenüberliegt, angeordnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung einer Anordnung von Oszillatoren einer Vorrichtung zusam­ mengesetzter Sonden nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2A bis 2C Darstellungen eines Querschnitts einer Vorrichtung zusammengesetzter Sonden nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und Darstellungen von Empfangsmustern,

Fig. 3A und 3B Darstellungen eines Aufbaus einer Vor­ richtung zusammengesetzter Sonden nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 4 eine Darstellung eines Ultraschallfeh­ lerdetektors nach dem Stand der Tech­ nik unter Verwendung von zusammenge­ setzten vertikalen Sonden.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung von Oszillatoren einer Vorrichtung von zusammengesetzten Sonden nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung, Fig. 2A zeigt einen Querschnitt einer Vorrich­ tung zusammengesetzter Sonden parallel zu einer Sen­ de- und Empfangsteilungsrichtung, Fig. 2B zeigt einen Querschnitt davon senkrecht zu der Sende- und Emp­ fangsteilungsrichtung und Fig. 2C ist eine Darstel­ lung eines Ultraschallwellen-Empfangsmusters, das mit in Zick-Zackart angeordneten Empfangsoszillatoren gebildet wird.

In diesen Darstellungen stellt das Bezugszeichen 2 ein Sondengehäuse, 3 einen von einem Sendeoszillator PT emittierten Ultraschallstrahl, das Bezugszeichen 4 bezeichnet Ultraschallstrahlen zu Empfangsoszillato­ ren PR1 bis PR4, das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen empfangbaren Bereich, in dem der Sendeultraschall­ strahl 3 sich mit den Ultraschallstrahlen 4 zu den Empfangsoszillatoren PR1 bis PR4 überlagert, das Be­ zugszeichen 6 bezeichnet eine gemeinsame piezoelek­ trische Platte, PT bezeichnet einen Sendeoszillator, PR1 bis PR4 bezeichnen Empfangsoszillatoren, TP be­ zeichnet das zu untersuchende Material, S eine Vor­ derfläche des zu untersuchenden Materials TP und B bezeichnet eine Bodenfläche des zu untersuchenden Materials TP.

Weiterhin stellen ℓT die Länge des Sendeoszillators PT parallel zu der Sende- und Empfangsteilungsrich­ tung, ℓR1 bis ℓR4 jeweils die Längen der Empfangsos­ zillatoren PR1 bis PR4 in Richtungen parallel zu den entsprechenden Sende- und Empfangsteilungsrichtungen, Δℓ die Abmessungen des überlappenden Bereichs der Empfangsoszillatoren PR1 und PR2, der Empfangsoszil­ latoren PR2 und PR3 und der Empfangsoszillatoren PR3 und PR4, die in Zick-Zackform angeordnet sind, WT die Breite des Sendeoszillators PT senkrecht zu der Sen­ de- und Empfangsteilungsrichtung, WR Breiten der Emp­ fangsoszillatoren PR1 bis PR4 senkrecht zu der Sende- und Empfangsteilungsrichtung, WTR den Abstand zwi­ schen dem Sendeoszillator PT und den Empfangsoszilla­ toren PR1, PR3 oder den Empfangsoszillatoren PR2, PR4 und BW1 bis BW4 Empfangsmuster, die mit den zick­ zackförmig angeordneten Empfangsoszillatoren PR1 bis PR4 gebildet werden.

Da bei einer so aufgebauten Vorrichtung mit zusammen­ gesetzten Sonden die Länge ℓT des Sendeoszillators PT so bestimmt ist, daß der kritische Abstand des Nah­ schallbildes (X₀ = (ℓT)² /4/λ, wobei λ die Wellenlänge bezeichnet) größer ist als die maximale Dicke des zu untersuchenden Materials TP, wird die effektive Strahlbreite in Richtung der Länge ℓT des Sendeoszil­ lators PT leicht kleiner als die Länge ℓT des Sende­ oszillators PT und der Strahl pflanzt sich im wesent­ lichen parallel von der Vorderfläche S zu der Boden­ fläche B des zu untersuchenden Materials TP fort.

An beiden Seiten des Sendeoszillators PT sind die Emp­ fangsoszillatoren PR1 bis PR4 so angeordnet, daß sie einander in einem Bereich von 10 bis 20% ihrer Län­ gen ℓR1 bis ℓR4 überlappen, um die Überlappungsberei­ che Δℓ zu bilden, mit dem Ergebnis, daß ein Lücke zwischen den Strahlmustern BW1 bis BW4, die von den Empfangsoszillatoen PR1 bis PR4 in die Richtung parallel zu der Sende- und Empfangsteilungsrichtung erzeugt werden, auftritt, wodurch eine gleichmäßige Kennlinie geliefert wird.

Darüber hinaus sind die Breite WT des Sendeoszilla­ tors PT, die Breite WR der Empfangsoszillatoen PR1 bis PR4 und der Abstand WTR zwischen dem Sendeoszil­ lator PT und den Empfangsoszillatoren PR1 bis PR4 in die Richtung senkrecht zu der Sende- und Empfangstei­ lungsrichtung so festgelegt, daß der Ultraschall­ strahl 3 von dem Sendeoszillator PT sich ausreichend mit den Ultraschallstrahlen 4 zu den Empfangsoszilla­ toren PR1 bis PR4 in dem zu untersuchenden Material TP überlappt, wobei WTR ≦ 2 x Tan (der Richtungswin­ kel der Sendeoszillatorabmessung), x Abstand von der piezoelektrischen Platte 6 zu der Vorderfläche S des zu untersuchenden Materials TP ist. Somit kann der empfangbare Bereich 5 in einem breiten Umfang von der Vorderfläche S zu der Bodenfläche B des zu untersu­ chenden Materials angenommen werden.

Weiterhin sind der Sendeoszillator PT und die Emp­ fangsoszillatoren PR1 bis PR4 nicht mit individuellen Teilen aufgebaut, sondern sie sind auf der piezoelek­ trischen Platte, die gemeinsam vorgesehen ist, kon­ struiert. Somit werden der Sendeoszillator PT und die Empfangsoszillatoren PR1 bis PR4 durch Teilen der Elektrode auf der piezoelektrischen Platte 6 gebildet und in dem Sondengehäuse 2 aufgenommen. Aus diesem Grund können die Bauteile den gleichen Aufbau wie eine Ein-Oszillatorsonde aufweisen, mit der Ausnahme, daß Anschlußleitungen herausgezogen sind.

Bei der Vorrichtung zusammengesetzter Sonden nach dem Stand der Technik wird verlangt, daß die Ultraschall­ verzögerungsglieder DT und DR durch die Sende- und Empfangsultraschallwellen-Trennplatte SP getrennt werden, um die Leckage der Ultraschallwellen zu ver­ hindern. Da diese Trennplatte SP so angeordnet werden muß, daß sie nahe der Vorderfläche S des zu untersu­ chenden Materials TP in einem Abstand unter 0,5 mm davon gebracht wird, kann sie in Kontakt mit Vor­ sprüngen an der Vorderfläche S des zu untersuchenden Materials TP oder mit Fremdteilen kommen, wodurch Schäden oder Abschleifungen auftreten können, so daß die Fehlstellen-Erfassungsfähigkeit verschlechtert wird. Zusätzlich sind die Erhaltung und Wartung be­ schwerlich. Dagegen ist bei dem ersten Ausführungs­ beispiel dieser Erfindung keine Notwendigkeit vorhan­ den, die Sende- und Empfangstrennplatte SP anzuordnen und somit ist es möglich, diesen Nachteil zu elimi­ nieren.

Fig. 3A und 3B sind Querschnittsansichten einer Vor­ richtung zusammengesetzter Sonden nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In den Figuren bezeichnen die Bezugszeichen 2 ein Sondengehäuse, 3 einen von einem Sendeoszillator PT gesendeten Ultra­ schallstrahl, 4 Ultraschallstrahlen zu Empfangsoszil­ latoren PR1 bis PR4, 5 einen empfangbaren Bereich, bei dem der Sendeultraschallstrahl sich mit den Ul­ traschallstrahlen zu den Empfangsoszillatoren PR1 bis PR4 überlagert, 7 Sende- und Empfangsultraschallwel­ len-Trennplatten, die in Teilungsebenen zwischen dem Sendeoszillator PT und den Empfangsoszillatoren PR1 bis PR4 angeordnet sind, PT den Sendeoszillator, PR1 bis PR4 die Empfangsoszillatoren, TP ein zu untersu­ chendes Material, S eine Vorderfläche des zu unter­ suchenden Materials TP und B eine Bodenfläche des zu untersuchenden Materials TP.

Bei einer so aufgebauten Vorrichtung mit zusammenge­ setzten Sonden sind die Sende- und Empfangsultra­ schallwellen-Trennplatten 7 in den Teilungsebenen zwischen dem Sendeoszillator PT und den Empfangsos­ zillatoren PR1, PR3 und den Empfangsoszillatoren PR2, PR4 in den zu der Vorderfläche S des zu untersuchen­ den Materials TP gerichteten Ebenen vorgesehen. Somit erreicht der von dem Sendeoszillator PT emittierte Ultraschallstrahl die Vorderfläche S des zu untersu­ chenden Materials TP und ein Teil des Ultraschall­ strahls 3 wird an der Vorderfläche S des zu untersu­ chenden Materials reflektiert, um durch die Empfangs­ oszillatoren PR1 bis PR4 empfangen zu werden. Zu die­ sem Zeitpunkt werden die Teile des Ultraschallstrahls 3 an der Vorderfläche S des zu untersuchenden Materi­ als, die einen hohen Schalldruck aufweisen, von den Sende- und Empfangsultraschallwellen-Trennplatten 7 abgesperrt, wenn sie zu den Empfangsoszillatoren PR1 bis PR4 reflektiert werden. Folglich verbleiben von den Ultraschallwellen, die von der Vorderfläche S des zu untersuchenden Materials TP reflektierten und die Empfangsoszillatoren PR1 bis PR4 erreichenden Ultra­ schallstrahlen nur die Komponenten, deren Schalldruck gering ist, wodurch ein schwaches Flächenecho empfan­ gen wird.

Wie oben beschrieben wurde, sind entsprechend der vorliegenden Erfindung die Empfangsoszillatoren in einer Zick-Zackform an beiden Seiten des Sendeoszil­ lators angeordnet und die zick-zackförmigen Empfangs­ oszillatoren sind so positioniert, daß sie sich teilweise überlappen und somit treten keine Lücken zwischen Strahlmustern auf, die durch die jeweiligen Empfangsoszillatoren in der Richtung parallel zu der Sende- und Empfangsteilungsrichtung gebildet werden, so daß eine gleichmäßige Kennlinie erhaltbar ist, mit dem Ergebnis, daß es möglich ist, sicher in der ef­ fektiven Breite des Strahls von dem Sendeoszillator PT existierende Fehlstellen zu detektieren. Zusätz­ lich sind die Abstände zwischen den zick-zackförmig angeordneten Empfangsoszillatoren in der Richtung senkrecht zu der Sende- und Empfangsteilungsrichtung klein, so daß es möglich ist, den nichtabgetasteten Umfang in den vorderen und hinteren End- oder Stirn­ bereichen des zu untersuchenden Materials TP zu redu­ zieren.

Da weiterhin nach der vorliegenden Erfindung die Os­ zillatorlänge in der Richtung parallel zu der Sende- und Empfangsteilungsrichtung des Sendeoszillators so festgelegt ist, daß das Nahschallfeld über den gesam­ ten Meßbereich liegt, wird der Sendeultraschallstrahl zu einem parallelen Strahl, der im wesentlichen gleich der Oszillatorlänge in Richtung der Ultra­ schallwellenausbreitung ist.

Da zusätzlich die Oszillatorbreite in der Richtung senkrecht zu der Sende- und Empfangsteilungsrichtung so festgelegt ist, daß das Fernschallfeld über den gesamten Meßbereich auftritt, können die an beiden Seiten des Sendeoszillators angeordneten Empfangsos­ zillatoren die Strahlen mit einer ausreichenden Emp­ findlichkeit empfangen und die Breiten des Sendeos­ zillators und der Empfangsoszillatoren und die Ab­ stände zwischen dem Sendeoszillator und den Empfangs­ oszillatoren sind so optimiert, daß es möglich ist, das der Zwei-Oszillatorsonde inhärente Oberflächene­ cho zu reduzieren und eine Sonde vorzusehen, die sich für einen langen Zeitraum in ihrer Leistung nicht verschlechtert.

Da darüber hinaus entsprechend der vorliegenden Er­ findung die gemeinsame piezoelektrische Platte ver­ wendet wird und der Sendeoszillator und die Empfangs­ oszillatoren nur durch Teilen des Elektrodenab­ schnitts gebildet werden, besteht keine Notwendig­ keit, sich Gedanken über die Positionierung und Zusammensetzung der Oszillatoren zu machen und die Oszillatoren unter Verwendung einer Verarbeitungs­ maschine wie einer Dicing-Säge fein zu bearbeiten, wodurch eine Sondenvorrichtung mit stabilen Eigenschaften bei niedrigen Kosten vorgesehen werden kann.

Da weiterhin nach der vorliegenden Erfindung die Sen­ de- und Empfangsultraschallwellen-Trennplatten in der Sende- und Empfangsteilungsebene zwischen dem Sende­ oszillator und den Empfangsoszillatoren, die an bei­ den Seiten des Sendeoszillators angeordnet sind, und in der Ebene, die der Vorderfläche des zu untersu­ chenden Materials gegenüberliegt, vorgesehen sind, ist es möglich, den Oberflächenechopegel hinsichtlich der Fehlstellendetektionsmaßnahme zu verringern, mit dem Ergebnis, daß es möglich ist, eine Sondenvorrich­ tung vorzusehen, die in der Lage ist, die Detektorfä­ higkeit für Fehlstellen in bezug auf die Nähe der Fläche des zu untersuchenden Materials zu verbessern.

Claims (5)

1. Ultraschallsensor-Vorrichtung mit mindestens einem Sendeoszillator (PT) zum Senden einer Ultraschallwelle, der zwei senkrecht zur Sende- und Empfangsteilungsrichtung gegenüberliegende Seiten aufweist und mit mindestens zwei Empfangsoszillatoren (PR1-PR4), dadurch gekennzeichnet, daß an jeder der zwei gegenüberliegenden Seiten des Sendeoszillators (PT) mindestens ein Empfangsoszillator angeordnet ist, wobei bezüglich des Sendeoszillators gegenüberliegende Empfangsoszillatoren in einer Richtung parallel zur Sende- und Empfangsteilungsrichtung versetzt zueinander sind derart, daß sie sich in dieser Richtung teilweise überlappen.

2. Ultraschallsensor-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder der zwei gegenüberliegenden Seiten des Sendeoszillators (PT) mehrere Empfangsoszillatoren (PR1, PR3 bzw. PR2, PR4) im Abstand zueinander angeordnet sind derart, daß die Anordnung der einander gegenüberliegenden Empfangsoszillatoren (PR1- PR4) derart zickzackförmig ist, daß je zwei einander gegenüberliegende Empfangsoszillatoren paarweise in einer Richtung parallel zur Sende- und Empfangsteilungsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sendeoszillator (PT) eine Abmessung in Richtung parallel zu der Sende- und Empfangs­ teilungsrichtung derart aufweist, daß ein Nah­ schallfeldbereich in einem Meßbereich eines zu untersuchenden Materials (TP) gebildet wird und die Länge lT des Sendeoszillators (PT) so bestimmt ist, daß ein kritischer Nahschallfeldabstand (X₀ = (lT)²/4 λ, wobei λ die Wellenlänge bezeichnet) größer ist als die maximale Dicke des zu untersu­ chenden Materials (TP), die effektive Strahlbreite in der Richtung der Länge lT des Sendeoszillators (PT) etwas kleiner ist als die Länge lT des Sende­ oszillators (PT), und der Sendeoszillator (PT) weiterhin eine Abmessung in der Richtung senkrecht zu der Sende- und Empfangsteilungsrichtung derart aufweist, daß der Meßbereich des zu untersuchenden Materials (TP) einen Fernschallfeldbereich bildet, wobei der Abstand WTR zwischen dem Sendeoszillator (PT) und den Empfangsoszillatoren (PR1-PR4) in der Richtung senkrecht zu der Sende- und Empfangstei­ lungsrichtung so eingestellt ist, daß der Ultra­ schallstrahl (3) von dem Sendeoszillator (PT) in­ nerhalb des zu untersuchenden Materials ausreichend überlappend ist mit den Ultraschallstrahlen (4) zu den Empfangsoszillatoren (PR1-PR4), und wobei WTR ≦ 2 x tan (Richtungswinkel der Sendeos­ zillatorabmessung) x Abstand von der piezoelektri­ schen Platte (6) zu der Vorderfläche (5) des zu untersuchenden Materials (TP) ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sendeoszillator (PT) und die Empfangsoszillatoren (PR1 bis PR3) durch Teilen einer Elektrode auf einer gemeinsamen pie­ zoelektrischen Platte gebildet werden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Sende- und Empfangsultraschallwellen-Trennplatte (7) in einer Sende- und Empfangsteilungsebene zwischen dem Sen­ deoszillator (PT) und den Empfangsoszillatoren (PR1-PR4) und in einer Ebene, die einer Fläche eines zu untersuchenden Materials (TP) gegenüber­ steht, aufweist.