DE19804298B4 - Method for ultrasonic testing with echo start and device therefor - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Ultraschallprüfung eines Prüfobjektes (22), bei dem Ultraschall von einem Prüfkopf (20) emittiert wird, über eine Vorlaufstrecke das Prüfobjekt (22) erreicht und anschließend mindestens ein Echo des eingeschallten Ultraschalls vom Prüfkopf (20) erfasst wird, wobei der ausgesandte Ultraschall sich in einem ausgesandten Schallfeld und um einen Zentralstrahl (24) herum ausbreitet, der Zentralstrahl (24), der sich zwischen Prüfkopf (20) und Prüfobjekt (22) erstreckt, nicht rechtwinklig auf die Oberfläche des Prüfobjektes (22) auftrifft und für eine Auswertung des vom Prüfkopf (20) empfangenen Ultraschallsignals ein Eintrittsecho (28) des Schalleintritts in das Prüfobjekt (22) herangezogen wird, und zwischen Prüfkopf (20) und Prüfobjekt (22) eine Reflexionsfläche (30) vorgesehen ist,
a) die in Nähe der Oberfläche des Prüfobjektes (22) angeordnet ist,
b) die sich außerhalb des Zentralstrahls (24) befindet und
c) die so angeordnet ist, dass ein Anteil des ausgesandten Schallfeldes nach Reflexion am Prüfobjekt (22) auf die Reflexionsfläche (30) auftrifft und...Method for ultrasound testing of a test object (22), in which ultrasound is emitted by a test head (20), reaches the test object (22) via a delay line and then at least one echo of the ultrasound is detected by the test head (20), the emitted ultrasound propagates in an emitted sound field and around a central beam (24), the central beam (24) extending between the test head (20) and the test object (22) does not impinge perpendicularly on the surface of the test object (22) and for evaluation an input echo (28) of the sound entry into the test object (22) is used for the ultrasound signal received by the test head (20), and a reflection surface (30) is provided between the test head (20) and the test object (22),
a) which is arranged in the vicinity of the surface of the test object (22),
b) which is located outside the central jet (24) and
c) which is arranged so that a portion of the emitted sound field after reflection on the test object (22) impinges on the reflection surface (30) and ...

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ultraschallprüfung eines Prüfobjektes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.The The invention relates to a method for ultrasonic testing of a test object according to the preamble of patent claim 1, and to a device to carry out This method according to the preamble of claim 8.

Das eingangs genannte Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus US 5 062 300 A bekannt. Weiterhin wird beispielsweise auf das DE-Buch J. Krautkrämer, H. Krautkrämer "Werkstoffprüfung mit Ultraschall" 4. Auflage, Springer Verlag, verwiesen. Danach werden für die Prüfung von Rohren häufig Rotationsprüfanlagen eingesetzt, bei denen die Prüfköpfe schräg zur Oberfläche und somit nicht radial einschallen. Zwischen den Prüfköpfen und dem Prüfobjekt befindet sich eine Wasserstrecke für die Ankopplung. Dabei sind in einer Rotationsprüfanlage üblicherweise die Prüfköpfe in einer abgedichteten, wassergefüllten Kammer angeordnet und rotieren um das Rohr.The aforementioned method and a corresponding device of the type mentioned is out US 5 062 300 A. known. Furthermore, for example, the DE book J. Krautkrämer, H. Krautkrämer "Materials Testing with Ultrasound" 4th edition, Springer Verlag, referenced. Thereafter, rotation testing systems are often used for the testing of pipes, in which the probes obliquely to the surface and thus not einschallen radially. Between the probes and the test object there is a water section for the coupling. In this case, the probes are usually arranged in a sealed, water-filled chamber in a Rotationsprüfanlage and rotate about the tube.

Aufgrund der nicht rechtwinkligen Einschallung in die Oberfläche des Prüfobjektes gelangt der Anteil eines ausgesandten Ultraschalls, der an der Oberfläche des Prüfobjektes reflektiert wird und damit gar nicht erst in das Prüfobjekt eintritt, praktisch nicht oder nur sehr geringfügig in den Prüfkopf zurück. Nun möchte man aber ein Echostartsignal haben, um beispielsweise eine Blende starten zu können. Ein derartiger Echostart ist bei Senkrechteinschallung beispielsweise für die Wanddickenmessung bekannt.by virtue of the non-rectangular sound in the surface of the test object reaches the proportion of a transmitted ultrasound, which at the surface of test object is reflected and thus not at all in the test object occurs, practically not or only very slightly back into the test head. Now would like to but you have an echo start signal, for example, a diaphragm to start. Such an echo start is for example in vertical sound for the Thickness measurement known.

Bei Ultraschallprüfanlagen mit Winkeleinschallung kann der Echostartbetrieb nicht betriebssicher durchgeführt werden. Der unmittelbar von der Oberfläche des Prüfobjektes reflektierte Anteil des Ultraschalls hat üblicherweise eine geringe Amplitude, die mit flacher werdendem Einschallwinkel noch abnimmt. Aufgrund hoher Dynamik und häufig zu beobachtender Interferenz wird der Echostartbetrieb weiterhin erschwert. Darüber hinaus kann auch die Qualität der Oberfläche, wenn sie beispielsweise verzundert ist, einen Echostartbetrieb stellenweise erschweren oder gänzlich unmöglich machen.at ultrasonic testing with angular sound, the echo start operation is not reliable carried out become. The fraction reflected directly from the surface of the test object of ultrasound usually has a low amplitude, with flattening insonification angle still decreasing. Due to high dynamics and frequently observed interference the echo start operation is still difficult. Furthermore can also quality the surface, For example, if it is scaled, an echo start operation in places complicate or completely impossible do.

Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, mit möglichst einfachen Mitteln den Echostart bei Ultraschallprüfanlagen der eingangs genannten Art zu verbessern. Dabei soll es erreichbar sein, vorhandene Prüfanlagen nachzurüsten und neue Prüfanlagen ohne große Maßnahmen und Kosten für Echostart auszurüsten.Here now uses the invention. She has made it her mission with as possible simple means the echo start in Ultraschallprüfanlagen to improve the type mentioned. It should be reachable be existing testing facilities retrofit and new testing facilities without big ones Measures and costs for Echo start to equip.

Verfahrensmäßig gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorrichtungsmäßig wird sie gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 8.The method is solved This object is achieved by the features of claim 1. device she solved by the features of claim 8.

Erfindungsgemäß wird die reflektierende Oberfläche, die man auch als "Spiegel" beschreiben kann, also im Randbereich des ausgesandten Schallfeldes angebracht. Sie wird in einem sehr flachen Winkel, also typischerweise einem Winkel alpha unter 20 Grad zwischen der Richtung des auftreffenden Randstrahls und der Richtung der Reflexionsfläche angestrahlt. Mit demselben Winkel verlässt der reflektierte Strahl, also der Anteil des Ultraschalls, die Reflexionsfläche. Die Reflexionsfläche wird gebildet durch die Oberfläche eines Körpers, beispielsweise einer Metallplatte, eines Gummiklotzes oder eines Kunststoffkörpers. Die Reflexionsfläche soll sich möglichst in Nähe der Oberfläche des Prüfobjektes befinden, damit der Umweg für den indirekt auf das Prüfobjekt eintreffenden Strahl möglichst kurz ist.According to the invention reflective surface, which can also be described as a "mirror", So attached in the edge region of the emitted sound field. she becomes at a very shallow angle, so typically an angle alpha below 20 degrees between the direction of the incident edge beam and the direction of the reflection surface illuminated. With the same Angle leaves the reflected beam, ie the proportion of the ultrasound, the reflection surface. The reflecting surface is formed by the surface a body, for example, a metal plate, a rubber block or a plastic body. The reflecting surface should be possible in the vicinity the surface of the test object, thus the detour for the indirect to the test object incoming beam as possible is short.

Für diesen indirekten Weg wird nicht ein Bereich um den Zentralstrahl herum gewählt, sondern werden ausschließlich Randstrahlen herangezogen. Die Anordnung der Reflexionsfläche erfolgt so, dass der an ihr reflektierte Schallanteil im Wesentlichen rechtwinklig und bevorzugt rechtwinklig auf die Oberfläche des Prüfobjektes auftrifft. Er soll dies in einem Punkt tun, der möglichst mit dem Punkt, an dem der Zentralstrahl auf die Oberfläche des Prüfobjektes auftrifft, zusammenfällt.For this indirect path does not become an area around the central ray selected but become exclusive Edge rays used. The arrangement of the reflection surface takes place so that the sound component reflected on it is substantially rectangular and preferably impinges perpendicular to the surface of the test object. He should Do this in a point that is possible with the point at which the central ray hits the surface of the Test object hits, coincides.

Die Reflexionsfläche soll möglichst glatt sein, damit sie optimale Reflexionseigenschaften hat. Sie kann eben und/oder gekrümmt verlaufen.The reflecting surface should as possible be smooth so that it has optimal reflection properties. she can level and / or curved run.

Die Erfindung ist als Vorrichtung einfach zu realisieren, sie benötigt lediglich eine kleine, etwas außerhalb des Zentralstahls angeordnete Reflexionsfläche, die so ausgeführt und ausgebildet sein kann, dass sie auch bei vorhandenen Anlagen leicht nachgerüstet werden kann. Üblicherweise ist genügend Platz zwischen Prüfkopf und Prüfobjekt auch bei vorhandenen Prüfanlagen, um die doch recht kleine Reflexionsfläche, deren Oberfläche nur wenige Quadratmillimeter betragen muß, unterzubringen. Erst recht ist bei Neuanlagen die Anordnung einer derartigen Reflexionsfläche einfach möglich.The Invention is easy to implement as a device, it only needs a little, something outside of the central steel arranged reflection surface, the so executed and can be designed that they are easily retrofitted even with existing equipment can. Usually is enough Space between test head and test object even with existing test systems, around the rather small reflection surface, whose surface only a few square millimeters has to be accommodated. Above all For new plants, the arrangement of such a reflection surface is easy possible.

Im praktischen Betrieb verläuft die Reflexionsfläche im wesentlichen parallel zu einer Winkelhalbierenden zwischen einer Radialen und der Einschallrichtung des Zentralstrahls.in the practical operation runs the reflection surface substantially parallel to an angle bisector between a Radial and the insonification of the central beam.

Erfindungsgemäß wird ein sicherer Echostart auch in schwierigen Fällen, beispielsweise einer stark verzunderten Oberfläche, erreicht. Die Qualität des Echosignals für das Eintrittsecho ist unabhängig vom Winkel, mit dem der Prüfkopf in das Prüfobjekt einschallt.According to the invention, a reliable echo start is achieved even in difficult cases, for example a highly scaled surface. The quality of the echo signal for the input echo is independent of the angle at which the probe enters the test object einschallt.

Das Echostartsignal wird aus einem Randstrahl, also einem vom Zentralstrahl entfernten Bereich des Schallfeldes gewonnen. Dieser Teil des Schallfeldes trägt ohnehin nicht zum tatsächlichen Meßergebnis bei, weil er im allgemeinen mit einem anderen Eintrittswinkel in das Prüfobjekt einschallt als der Zentralstrahl. Für die eigentliche Ultraschallprüfung selbst wird also durch die erfindungsgemäße Maßnahme kein Nachteil bewirkt.The Echo start signal is from a marginal beam, so one of the central beam won remote area of the sound field. This part of the sound field wears anyway not to the actual measurement result because he generally has a different entrance angle in the test object einschallt as the central beam. For the actual ultrasound examination itself Thus, no disadvantage is caused by the measure according to the invention.

Ausgangsseitig kommt am Prüfkopf bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich zu den ohnehin vorliegenden Echosignalen noch das Echosignal der indirekten Reflexion über die Reflexionsfläche hinzu. Konkret verläuft der Schallweg vom Prüfkopf zur Reflexionsfläche, von dieser möglichst rechtwinklig auf die Oberfläche des Prüfobjektes, von dort zurück denselben Weg, also wieder auf die Reflexionsfläche und in den Prüfkopf. Wenn auch eine direkte Reflexion, also eine Reflexion des Zentralstrahls, an der Oberfläche des Prüfkopfes ein Signal liefert, hat man zwei Eintrittsechosignale, die zeitmäßig geringfügig versetzt sind. Das direkte Echosignal ist häufig zeitlich in die Breite gezogen und unregelmäßig, das über die indirekte Reflexion gewonnene Echosignal ist typischerweise und bewußt steuerbar ein nahezu nadelförmiger Impuls. Für den Start eines Zeitbereichs in der Elektronik oder anderer Aufgaben ist dieser Impuls gut geeignet, das Signal aus der direkten Reflexion dagegen zumeist nicht.On the output side comes on the test head when using the method according to the invention additionally to the already existing echo signals nor the echo signal of the indirect reflection on the reflecting surface added. Concrete runs the sound path from the test head to the reflection surface, from this as possible at right angles to the surface the test object, back from there the same way, so again on the reflective surface and in the probe. If also a direct reflection, ie a reflection of the central ray, on the surface of the test head provides a signal, you have two entrance echo signals, the time slightly offset are. The direct echo signal is often in time width pulled and irregular, that over the indirect reflection derived echo signal is typically and deliberately controllable a nearly needle-shaped Pulse. For the start of a time range in electronics or other tasks this pulse is well suited to the signal from the direct reflection however, mostly not.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Vorlaufstrecke von einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, gebildet. Grundsätzlich kann die Vorlaufstrecke auch ein Festkörper sein, in den die Reflexionsfläche eingearbeitet ist, beispielsweise ein Gleitschuh aus einem Kunststoff mit Anschrägung oder eingelegter Reflexionsfläche. Auch bei Luftschallanwendungen ist der Einsatz einer Reflexionsfläche möglich.In a preferred embodiment the invention is the flow path of a liquid, especially water, formed. Basically, the delay line also a solid be in the the reflection surface is incorporated, for example, a shoe made of a plastic with bevel or inserted reflection surface. Even in airborne sound applications, the use of a reflection surface is possible.

In einer bevorzugten Ausführung ist der die Reflexionsfläche ausbildende Körper mit dem Prüfkopf winkeleinstellbar verbunden. Dieser Körper kann aber auch mit der Prüfmechanik verbunden sein. Bei fester Verbindung mit dem Prüfkörper kann die Anordnung so sein, dass eine Winkelverstellung des Prüfkörpers eine Verstellung der Reflexionsfläche, insbesondere um den halben Winkel der Winkelverstellung, automatisch auslöst bzw. bewirkt. Der Körper, der die Reflexionsfläche ausbildet, kann aber auch unabhängig vom Prüfkopf sein, insbesondere kann er individuell in seiner Winkelrichtung einstellbar sein.In a preferred embodiment is that the reflection surface training body with the test head connected angle adjustable. This body can also be used with the mechanical inspection be connected. When firmly connected to the test specimen, the arrangement can be that an angular displacement of the specimen an adjustment of Reflective surface, in particular by half the angle of the angle adjustment, automatically triggers or causes. The body, the reflection surface training, but can also be independent from the test head in particular, he can be individual in his angular direction be adjustable.

Eine wertvolle Weiterentwicklung liegt darin, an der Reflexionsfläche eine kleine Reflexionsstelle vorzusehen, von der ein Anteil des auf die Reflexionsfläche auftreffenden Schalls direkt in den Prüfkopf zurückgeworfen wird. Mit diesem Reflexionssignal, das unabhängig vom Prüfobjekt ist, kann die tatsächliche Empfindlichkeit des Prüfkopfes überwacht werden, beispielsweise in Prüfpausen. Es kann aber auch für die Bestimmung der Schallgeschwindigkeit herangezogen werden.A valuable further development lies in the reflection surface small reflection point, of which a proportion of the reflecting surface incident sound is thrown back directly into the test head. With this Reflection signal, independent from the test object is, the actual can Sensitivity of the probe monitored be, for example in test breaks. But it can also be for the determination of the speed of sound can be used.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung im folgenden näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:Further Advantages and features of the invention will become apparent from the other claims and the following description of non-limiting embodiments, which will be explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing show:

1: eine Stirnansicht eines Prüfobjektes in Form eines Rohres mit einem Prüfkopf, nachgeschalteter Ansteuer- und Auswerteelektronik und einer Reflexionsfläche, die wichtigsten Schallwege sind dargestellt, 1 : An end view of a test object in the form of a tube with a test head, downstream control and evaluation electronics and a reflection surface, the most important sound paths are shown,

2: ein Diagramm eines typischen Echobildes, aufgetragen ist die elektrische Spannung am Ausgang eines Empfangsverstärkers über der Zeit, für eine Anordnung gemäß 1, 2 FIG. 2 is a plot of a typical echo image plotted against the output voltage of a receive amplifier over time for an arrangement according to FIG 1 .

3: eine Darstellung entsprechend 1, jedoch nun mit einem festen Vorlaufkörper und 3 : a representation accordingly 1 , but now with a fixed flow body and

4: eine Seitenansicht eines Prüfkopfs, der winkelveränderlich mit einem Körper, an dem die Reflexionsfläche ausgebildet ist, verbunden ist. 4 FIG. 2: a side view of a test head which is connected in an angle variable manner to a body on which the reflection surface is formed.

Wie aus 1 ersichtlich ist, wird aus einem Prüfkopf 20 Ultraschall, beispielsweise in Form von Ultraschallimpulsen, auf ein Prüfobjekt 22 gerichtet. Der ausgesandte Ultraschall breitet sich als ein Schallfeld aus, derartige Ausbreitungen sind bekannt, verwiesen wird auf das eingangs zitierte Buch. Dieses Schallfeld hat einen Zentralstrahl 24. Üblicherweise ist das Schallfeld eine Keule, dies ist aber nicht einschränkend zu verstehen.How out 1 it is apparent from a test head 20 Ultrasound, for example in the form of ultrasonic pulses, on a test object 22 directed. The emitted ultrasound propagates as a sound field, such propagations are known, reference is made to the book cited above. This sound field has a central ray 24 , Usually, the sound field is a club, but this is not to be understood as limiting.

Wie aus 1 ersichtlich ist, trifft der Zentralstrahl 24 so auf die Oberfläche des Prüfobjektes 22, dass eine Abweichung zum Einfallslot bzw. einer Radialen 26 besteht. Der Einfallswinkel des Zentralstrahls 24 beträgt beta. Aufgrund der Schrägeinstrahlung wird eine im Rohr 22 sich ausbreitende Zick-Zack-Welle erzeugt, wie sie in der Figur nur angedeutet ist.How out 1 can be seen, the central beam hits 24 so on the surface of the test object 22 in that a deviation from the incidence solder or a radial 26 consists. The angle of incidence of the central ray 24 is beta. Due to the oblique radiation is one in the pipe 22 sprouting zig-zag wave generated, as it is only hinted at in the figure.

Aufgrund der schrägen Einschallung wird ein nur mäßiges Eintrittsecho erzielt, in 2 ist ein typisches elektrisches Signal des direkten Eintrittsechos mit 28 bezeichnet. Eintrittsecho ist derjenige Anteil der Energie in Nähe um den Zentralstrahl 24, der nach Reflexion an der Oberfläche direkt wieder zum Prüfkopf 20 zurückgelangt.Due to the oblique insonification, only a moderate entrance echo is achieved, in 2 is a typical direct echo electrical signal with 28 designated. Ingress echo is that portion of the energy near the central ray 24 , of the After reflection on the surface directly back to the test head 20 passes back.

Die bisher beschriebene Anordnung entspricht dem Stand der Technik. Erfindungsgemäß wird nun eine Reflexionsfläche 30 eingesetzt, die im gezeig ten Ausführungsbeispiel von der Oberfläche einer flachen mit dem Prüfkopf 20 mechanisch zusammenhängenden Platte gebildet ist. Diese kann direkt mit dem Prüfkopf 20 verbunden sein. Die Reflexionsfläche 30 befindet sich in seitlicher Entfernung vom Zentralstrahl 24, aber innerhalb des Schallfeldes. Sie befindet sich im Bereich der Randstrahlen des Schallfeldes. Gezeigt ist ein derartiger Randstrahl 32. Er trifft auf die Reflexionsfläche 30 auf und wird von ihr spiegelnd reflektiert. Als reflektierter Strahl 33 trifft er in Richtung des Einfallslotes auf das Prüfobjekt 22 auf. Er trifft dabei in derselben Stelle 36 auf das Prüfobjekt 22 auf, wie der Zentralstrahl 24. Aufgrund der in der Figur senkrechten Einschallung findet eine merkliche Reflexion des Stahls 33 an der Oberfläche des Prüfobjektes statt. Entlang des gleichen Schallweges 33, 32 läuft der Strahl zurück in den Prüfkopf 20. Der Strahl 32, 33 wird im folgenden auch als indirekter Strahl bezeichnet, entsprechend sein Weg als indirekter Weg. Er hat einen etwas längeren Weg als der direkte Strahl entlang des Zentralstrahls 24. Der indirekte Strahl hat nun den Vorteil, dass sein Signal im Prüfkopf präziser erfaßbar und nadelähnlicher ist als dasjenige des direkten Strahls. Aus 2 ist dies ersichtlich, dort ist einerseits mit höherer Spannung und andererseits weitgehend nadelförmig, wie dies sich auch in der Praxis nachweisen läßt, der Spannungsverlauf des Echosignals aus dem indirekten Schallweg dargestellt. Mit diesem Spannungsverlauf läßt sich eine elektronische Schaltung, wie beispielsweise eine Blende, gut starten. Mit 46 ist eine Ansteuer- und Auswerteelektronik bezeichnet.The arrangement described so far corresponds to the prior art. According to the invention now a reflection surface 30 used in the gezeig th embodiment of the surface of a flat with the probe 20 mechanically connected plate is formed. This can be done directly with the test head 20 be connected. The reflection surface 30 is located at a lateral distance from the central jet 24 but within the sound field. It is located in the area of the marginal rays of the sound field. Shown is such a marginal ray 32 , He meets the reflection surface 30 and is mirrored by it. As a reflected beam 33 he hits the test object in the direction of the incidence solder 22 on. He meets in the same place 36 on the test object 22 on, like the central beam 24 , Due to the vertical sound in the figure, there is a noticeable reflection of the steel 33 on the surface of the test object. Along the same sound path 33 . 32 the beam runs back into the test head 20 , The beam 32 . 33 is also referred to below as an indirect beam, according to its path as an indirect path. It has a slightly longer path than the direct beam along the central ray 24 , The indirect beam now has the advantage that its signal in the probe is more precisely detectable and needle-like than that of the direct beam. Out 2 If this is apparent, there is shown on the one hand with higher voltage and on the other hand largely needle-shaped, as can also be proven in practice, the voltage curve of the echo signal from the indirect sound path. With this voltage curve can be an electronic circuit, such as a shutter, start well. With 46 is called a control and evaluation.

Im Ausführungsbeispiel nach 1 ist die Strecke zwischen Prüfkopf 20 und Prüfobjekt 22, die sogenannte Vorlaufstrecke, durch eine Flüssigkeit gebildet. Beispielsweise liegt eine Wasserkammer vor, wie dies bei Rotationsprüfmaschinen der Fall ist, oder besteht zwischen Prüfkopf und Prüfobjekt ein Wasserstrahl für die Ankopplung. Andere Ankopplungstechniken, beispielsweise Pfützentechnik usw., sind hierdurch nicht ausgeschlossen.In the embodiment according to 1 is the distance between probe 20 and test object 22 , the so-called flow path, formed by a liquid. For example, there is a water chamber, as is the case with rotary testing machines, or is there a water jet for the coupling between the test head and the test object. Other coupling techniques, such as puddle technique, etc., are not excluded thereby.

In 2 ist 34 das Signal des Sendeimpulses. Mit 35 ist das Echosignal des indirekten Schallweges bezeichnet.In 2 is 34 the signal of the transmitted pulse. With 35 is the echo signal of the indirect sound path designated.

Im Ausführungsbeispiel nach 3 wird ein Vorlaufkörper aus einem festen Material, beispielsweise aus Acrylglas eingesetzt. Er gleitet über die Oberfläche 38 des Prüfobjektes 22, beispielsweise ist hier ein Gleitmittel zur Vermeidung Luft zwischengeordnet. Er ist akustisch unmittelbar an den Prüfkopf 20 angekoppelt, beispielsweise angekittet. Die Reflexionsfläche 30 wird durch einen Einschnitt mit möglichst glatter Fläche gebildet, der Einschnitt in Form einer Ausfräsung befindet sich im linken Bereich der Figur. Auf diese Weise kommt ein Verlauf einzelner, ausgewählter Strahlen aus dem Schallfeld wie im Ausführungsbeispiel nach 1 zustande. Der Zentralstrahl 24 trifft unmittelbar und direkt die Eintrittsstelle 36 der Oberfläche 38. Der Randstrahl 32 wird an der Reflexionsfläche 30 etwas abgelenkt, so dass er im rechten Winkel zur Tangente an die Eintrittsstelle 36 auftrifft. Der Rückweg fällt mit dem Hinweg zusammen. Die sonstigen Oberflächen des Vorlaufkörpers sind so ausgebildet, dass an ihnen möglichst keine Reflexion stattfindet, z.B. stark aufgerauht.In the embodiment according to 3 a flow body made of a solid material, such as acrylic glass is used. He glides over the surface 38 of the test object 22 For example, here is a lubricant interposed to avoid air. He is acoustically directly to the probe 20 coupled, for example, cemented. The reflection surface 30 is formed by an incision with the smoothest possible surface, the incision in the form of a cutout is located in the left area of the figure. In this way, a course of individual, selected rays from the sound field as in the exemplary embodiment 1 conditions. The central beam 24 meets directly and directly the entry point 36 the surface 38 , The marginal ray 32 becomes at the reflection surface 30 a little distracted so that he is at right angles to the tangent to the entry point 36 incident. The way back coincides with the way out. The other surfaces of the flow body are designed so that as possible no reflection takes place on them, eg heavily roughened.

Zusätzlich ist noch ein etwas weiter außenliegender Randstrahl 40 gezeigt, er trifft im Bereich der Stufe auf, die durch die Einfräsung entsteht. Er wird von dort direkt und ohne Mitwirkung des Prüfobjektes 22 in den Prüfkopf 20 zurückgeworfen. Sein Signal, das zeitlich vor den anderen Signalen eintrifft, wird für interne Überprüfungen und eventuell für die Bestimmung der Schallgeschwindigkeit im Vorlaufkörper herangezogen.In addition, there is a slightly outermost edge beam 40 shown, it strikes in the area of the step that results from the milling. He is from there directly and without the participation of the test object 22 in the test head 20 thrown back. Its signal, which arrives in time before the other signals, is used for internal checks and possibly for determining the speed of sound in the flow body.

Im Ausführungsbeispiel nach 4 ist ein Prüfkopf dargestellt, der über eine winkelverstellbare Achse 42 und ein Traggestell mit einer kleinen Platte verbunden ist, die die Reflexionsfläche 30 ausbildet. Damit kann die Reflexionsfläche 30 einfach dem jeweiligen Einschallwinkel des Zentralstrahls 24 angepaßt werden. Auch eine feste Zuordnung zwischen Prüfkopf 20 und der Reflexionsfläche 30 ist möglich, insbesondere bei Prüfköpfen mit vorgegebenem, festem Einschallwinkel, beispielsweise Winkelprüfköpfen mit starrem Vorlaufkörper.In the embodiment according to 4 is shown a test head, which has an angle-adjustable axis 42 and a support frame is connected to a small plate which forms the reflecting surface 30 formed. This allows the reflection surface 30 simply the respective insonification angle of the central beam 24 be adjusted. Also a fixed assignment between test head 20 and the reflection surface 30 is possible, especially for probes with a given, fixed insonification angle, for example, angle probes with a rigid lead body.

Da der Körper, an dem die Reflexionsfläche 30 ausgebildet ist, sich zwischen Prüfkopf 20 und Prüfobjekt 22 befindet, kommt er normalerweise als erstes mit dem Prüfobjekt 22 in Kontakt, wenn der Prüfkopf beim Einstellen dem Prüfobjekt genähert wird. Die beschriebene Anordnung hat somit auch folgenden Vorteil: Bevor der Prüfkopf in eine Anordnung gemäß 1 am Prüfobjekt 22 anschlägt, was zu Beschädigungen führen könnte, schlägt bereits die mit ihm verbundene Reflexionsfläche 30 am Prüfobjekt 22 an. Auf diese Weise können Kollisionen zwischen Prüfkopf 20 und Prüfobjekt 22 verhindert werden. Bei selbstlernenden Prüfanlagen kann der Kollisionsschutz durch Laufzeitüberwachung in diesem Sinne erreicht wer den.As the body on which the reflection surface 30 is formed, between test head 20 and test object 22 is usually the first to come with the test object 22 in contact, when the test head is approached the test object during adjustment. The arrangement described thus also has the following advantage: Before the test head in an arrangement according to 1 on the test object 22 strikes, which could lead to damage already suggests the associated with him reflection surface 30 on the test object 22 at. In this way, collisions between test head 20 and test object 22 be prevented. In self-learning test systems collision protection can be achieved by runtime monitoring in this sense who the.

Bei fest dem Prüfkopf zugeordneter Reflexionsfläche ist folgendes Verfahren zum Einstellen eines Einschallwinkels, mit dem der Zentralstrahl 24 auf die Oberfläche 38 des Prüfobjektes 22 auftrifft, möglich: Der gewünschte Einschallwinkel wird entsprechend angepaßt zwischen Prüfkopf 20 und Reflexionsfläche 30 eingestellt, typischerweise wird dort der halbe Einschallwinkel eingestellt. Dann wird der Prüfkopf 20 einschließlich der mit ihm verbundenen Reflexionsfläche 30 so auf das Prüfobjekt 22 winkelmäßig eingerichtet, dass der an der Reflexionsfläche 30 gespiegelte, den indirekten Schallweg nehmende Ultraschall maximale Intensität hat. Dann liegt nämlich ein Eintrittswinkel von 90 Grad für den zweiten Schallweg vor.In the case of a reflection surface fixedly assigned to the test head, the following method is used for setting an insonification angle with which the central beam 24 on the surface 38 of the test object 22 hits, possible: The desired insonification angle is ent speaking adapted between test head 20 and reflection surface 30 set, typically there is half the Einschallwinkel set. Then the test head 20 including the reflection surface associated with it 30 so on the test object 22 angularly arranged that at the reflecting surface 30 mirrored, the indirect sound path taking ultrasound has maximum intensity. Then there is an entrance angle of 90 degrees for the second sound path.

In einer bevorzugten Anordnung verläuft das Eintrittslot 26 durch die Fläche 30, vorzugsweise durch die Mitte der Reflexionsfläche 30, siehe z.B. 1 oder 3.In a preferred arrangement, the entrance slot runs 26 through the area 30 , preferably through the center of the reflection surface 30 , see eg 1 or 3 ,

Claims (10)

Verfahren zur Ultraschallprüfung eines Prüfobjektes (22), bei dem Ultraschall von einem Prüfkopf (20) emittiert wird, über eine Vorlaufstrecke das Prüfobjekt (22) erreicht und anschließend mindestens ein Echo des eingeschallten Ultraschalls vom Prüfkopf (20) erfasst wird, wobei der ausgesandte Ultraschall sich in einem ausgesandten Schallfeld und um einen Zentralstrahl (24) herum ausbreitet, der Zentralstrahl (24), der sich zwischen Prüfkopf (20) und Prüfobjekt (22) erstreckt, nicht rechtwinklig auf die Oberfläche des Prüfobjektes (22) auftrifft und für eine Auswertung des vom Prüfkopf (20) empfangenen Ultraschallsignals ein Eintrittsecho (28) des Schalleintritts in das Prüfobjekt (22) herangezogen wird, und zwischen Prüfkopf (20) und Prüfobjekt (22) eine Reflexionsfläche (30) vorgesehen ist, a) die in Nähe der Oberfläche des Prüfobjektes (22) angeordnet ist, b) die sich außerhalb des Zentralstrahls (24) befindet und c) die so angeordnet ist, dass ein Anteil des ausgesandten Schallfeldes nach Reflexion am Prüfobjekt (22) auf die Reflexionsfläche (30) auftrifft und von dort in den Prüfkopf zurückläuft, und anschließend als Signal für einen Echostart eingesetzt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche (30) sich innerhalb des ausgesandten Schallfeldes befindet, dass ein Anteil des ausgesandten Schallfeldes auf die Reflexionsfläche (30) auftrifft und von dort nach Reflexion im wesentlichen rechtwinklig auf die Oberfläche des Prüfobjektes (22) auftrifft.Method for ultrasonic testing of a test object ( 22 ), in which ultrasound from a test head ( 20 ) is emitted, the test object ( 22 ) and then at least one echo of the ultrasonic sound from the probe ( 20 ), wherein the emitted ultrasound is in an emitted sound field and a central beam ( 24 ), the central ray ( 24 ) extending between test head ( 20 ) and test object ( 22 ), not at right angles to the surface of the test object ( 22 ) and for an evaluation of the test head ( 20 ) received an input echo ( 28 ) of the sound entry into the test object ( 22 ) and between test head ( 20 ) and test object ( 22 ) a reflection surface ( 30 ) is provided, a) in the vicinity of the surface of the test object ( 22 b) located outside the central ray ( 24 ) and c) which is arranged so that a portion of the emitted sound field after reflection on the test object ( 22 ) on the reflection surface ( 30 ) and from there back into the test head, and can then be used as a signal for an echo start, characterized in that the reflection surface ( 30 ) is within the emitted sound field that a portion of the emitted sound field on the reflection surface ( 30 ) and from there, after reflection, substantially at right angles to the surface of the test object ( 22 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftreffpunkt des an der Reflexionsfläche (30) reflektierten Strahlanteils auf das Prüfobjekt (22) möglichst nahe dem Auftreffpunkt des Zentralstrahls (24) auf dem Prüfobjekt (22) liegt.A method according to claim 1, characterized in that the impact point of the at the reflection surface ( 30 ) reflected beam component on the test object ( 22 ) as close as possible to the point of impact of the central ray ( 24 ) on the test object ( 22 ) lies. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche (30) im Randbereich des ausgesandten Schallfeldes angeordnet ist.Method according to claim 1, characterized in that the reflection surface ( 30 ) is arranged in the edge region of the emitted sound field. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlaufstrecke von einer Flüssigkeit gebildet und ausgefüllt ist.Method according to claim 1, characterized in that that the flow path is formed by a liquid and filled. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche (30) mit dem Prüfkopf (20) winkeleinstellbar verbunden ist.Method according to claim 1, characterized in that the reflection surface ( 30 ) with the test head ( 20 ) is angularly connected. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gewünschte Einschallwinkel, mit dem der Zentralstrahl (24) auf das Prüfobjekt (22) auftreffen soll, zwischen Prüfkopf (20) und Reflexionsfläche (30) eingestellt wird und dass die Ausrichtung des Prüfkopfes (20) einschließlich der Reflexionsfläche (30) auf das Prüfobjekt (22) dergestalt erfolgt, dass der an der Reflexionsfläche (30) gespiegelte, vom Prüfobjekt (22) zurückgeworfene Anteil maximale Intensität hat.A method according to claim 5, characterized in that the desired insonification angle with which the central beam ( 24 ) on the test object ( 22 ), between test head ( 20 ) and reflection surface ( 30 ) and that the alignment of the test head ( 20 ) including the reflection surface ( 30 ) on the test object ( 22 ) is carried out in such a way that the at the reflection surface ( 30 ) mirrored, from the test object ( 22 ) portion of maximum intensity. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche (30) eine Reflexionsstelle (44) aufweist, von der ein Anteil des auf die Reflexionsfläche (30) auftreffenden Anteil des Schallfeldes direkt in den Prüfkopf (20) reflektiert wird.Method according to claim 1, characterized in that the reflection surface ( 30 ) a reflection point ( 44 ), of which a portion of the on the reflection surface ( 30 ) impinging portion of the sound field directly into the test head ( 20 ) is reflected. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die einen Prüfkopf (20) mit Anschluss für eine Ansteuer- und Auswerteelektronik (46), eine Vorlaufstrecke und ein Prüfobjekt (22) und eine Reflexionsfläche (30) zwischen Prüfkopf (20) und Prüfobjekt (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche (30) im ausgesandten Schallfeld zwischen Prüfkopf (20) und Prüfobjekt (22) vorgesehen ist, und dass die Reflexionsfläche (30) mit einem Randstrahl (32) des ausgesandten Schallfeldes einen spitzen Winkel alpha einschließt, der vorzugsweise kleiner als 20, insbesondere kleiner als 10 Grad ist.Apparatus for carrying out the method according to claim 1, comprising a test head ( 20 ) with connection for a control and evaluation electronics ( 46 ), a delay line and a test object ( 22 ) and a reflection surface ( 30 ) between test head ( 20 ) and test object ( 22 ), characterized in that the reflection surface ( 30 ) in the emitted sound field between test head ( 20 ) and test object ( 22 ) is provided, and that the reflection surface ( 30 ) with a marginal jet ( 32 ) of the emitted sound field includes an acute angle alpha, which is preferably smaller than 20 , in particular less than 10 degrees. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsfläche (30) von der Oberfläche eines Festkörpers gebildet ist, der vorzugsweise mit dem Prüfkopf (20) verbunden, insbesondere winkeleinstellbar verbunden ist. Device for carrying out the method according to claim 8, characterized in that the reflection surface ( 30 ) is formed by the surface of a solid, which is preferably connected to the test head ( 20 ), in particular connected angle adjustable. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eintrittslot (26) im Schalleintrittspunkt (36) durch die Reflexionsfläche (30), insbesondere durch die Mitte der Reflexionsfläche (30) hindurchläuft.Device for carrying out the method according to claim 8, characterized in that an entry slot ( 26 ) at the sound entry point ( 36 ) through the reflection surface ( 30 ), in particular through the center of the reflection surface ( 30 ) passes through.
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