DE2655804B2 - Elektrodynamischer Ultraschallwellenwandler - Google Patents

Description

(Ri = Generatorinnenwiderstand; R = Verlustwiderstand der Wicklung) im gewünschten Frequenzbereich ein hohes und breites Maximum besitzt und daß die Reaktanz des Sender- und F.mpfänger-Wandlers so ausgelegt ist, daß durch Zuschalten von Kapazitäten der Sender- und der Empfänger-Wandler bei den jeweiligen Schallfrequenzen auf Resonanz abgestimmt ist.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Jie Wicklung des Sende-Wandlers so ausgeführt ist, daß sie in Gruppen von Serien- oder Parallelschaltungen betrieben werden kann.

3. Wandler nach Anspruch .? dadurch gekennzeichnet, daß der Sende-Wandler für den Betrieb bei hoher Spannung, z. B. 3 kV, so gewickelt ist, daß die Gruppenwicklung durch einen wicklungslosen Steg getrennt sind.

4. Wandler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen des Empfangs-Wandlers in einzelne Schwingkreise aufgeteilt werden können, die dann für sich jeweils ii; Resonanz arbeiten.

5. Wandler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld so ausgerichtet ist, daß LAMB-Wellen bzw. freie Transversal- sowie Longitudinalwellen erzeugt werden.

6. Wandler nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wandler symmetrisch nebeneinander liegen.

7. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld senkrecht auf die Metalloberfläche und die Wandleroberfläche gerichtet ist und auf die Teile konzentriert ist, wo die zwei Wandler(l,2)aneinandergrenzen.

8. Wandler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandlerkörper rohrförmig ist und der Draht (D) in Nuten in Umfangsrichtung geführt ist.

9. Wandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Torsionsmoden das Magnetfeld (Bot) senkrecht zur Rohrachse und zu den axial verlaufenden Wicklungsteilen liegt.

10. Wandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von axialsymmetrisehen Moden das Magnetfeld (Bol) senkrecht zur Rohrachse und zu den in Umfangsrichtung verlaufenden Wicklungsteilen liegt.

Π. Wandler nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege abnehmende Breite haben.

IZ Wandler nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege mit verschiedenen Windungszahlen versehen sind.

Die Erfindung betrifft einen elektrodynamischen Ultraschall-Wandler gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er z. B. aus der Dissertation von H. Licht, TH Aachen, 1973, oder Materialprüfung, 1975, Heft 7, Seiten 240 bis 241, bekannt ist

Diese bekannten Wandler sind so konzipiert, daß sie einen Mode bevorzugt anregen. Da die verschiedenen Fehler im Material auf verschiedene Moden unterschiedlich ansprechen, ist es erwünscht, in einem Prüfvorgang mit verschiedenen Moden zu arbeiten.

Die bislang eingesetzten elektrodynamischen Wandler besitzen neben einem notwendigen schmalen Ortsfrequenzspektrum auch ein schmales Frequenzspektrum. Aufgabe der Erfindung ist es, für einen Mehrmodenbetrieb Wandler zu schaffen, die im Ortsfrequenzbereich schmalbandig bleiben und im Frequenzbereich ein breitbandiges Verhalten zeigen. Hierzu müssen diese Wandler unter folgenden Gesichtspunkten optimiert werden:

a) Übergang von der Mäanderwicklung zu einer Spulenwicklung, da die Spulenwicklung besser optimierbar ist Die Möglichkeit der Spulenwickiung wird bereits von J. Krautkrämer erwähnt (Unkonventionelle Verfahren zur Erzeugung, zum Nachweis und zur Ankopplung von Ultraschall bei der Werkstoffprüfung, Materialprüfung 15, 1973, Nr. 2, Seiten 37 bis 42).

Hier handelt es sich nicht urr elektrodynamische Ultraschall-(US-)WandIer, sondern um magnetostriktive US-Wandler, die im Gegensatz zum elektrodynamischen Wandler ohne äußere Induktion arbeiten und nur für ferromagnetische Materialien geeignet sind. Bei magnetostriktiven Wandlern mit »Mehrfachspulen« müßten die Abstände η ■ λ betragen, /J=I, 2 ... Eine Wicklungsart, wie in Anspruch 1 dargestellt, ist nicht anwendbar.

Die erfindungsgemäße Spulenwicklung bietet gegenüber der in der Dissertation H. Licht, TH Aachen, 1973, Verlag J. A. Mayer, Aachen, »Über eine berührungslose Anregungs- und Empfangsmöglichkeit von LAMB-Wellen in elektrisch leitfähigen Platten durch ein modenselektives elektrodynamisches Wandlersystem«, angegebenen Mäanderwicklung folgende wesentliche Vorteile:

Die Parallelkapazität wird minimiert (Empfänger); ein Arbeiten mit hohen Spannungen (hohe Leistungen) wird bei gleichzeitiger Anpassung an die Ausgangsimpedanzen handelsüblicher Generatoren ermöglicht (Sender).

b) Anpassung des elektrodynamischen Wandlers an die Impedanz des Prüflings und die des Generator-Ausgangs in einem möglichst großen Frequenzbereich.

Ziel der Anwendung dieser Maßnahmen ist es, einen Wandler mit elektrisch optimalen Eigen-

schäften :tu konstruieren. »Elektrisch optimal« soll hier bedeuten, daß unter Einhalten von gewissen Parametern (z. B. der verwendeten Drahtstärken, Einschwirtgzeiten, Breitbandigkeit zum Multiplexer) von Moden) ein maximales Signal-Rausch-Verhältnis erzielt wird.

c) Die Wandler sollten in den jeweils eingestellten Arbeitspunkten selektiv anregen und empfangen, d. h. ein schmales Ortsfrequenzspektrum aufweisen und in diesem Arbeitspunkt auch ein schmales Frequenzspellctrum besitzen. Da aber in einem breiten Frequenzspektrum gearbeitet werden soll, müssen die Wandler für jeden einzelnen Arbeitspunkt schmalbandig ausgelegt sein.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Werkstoffprüfung mit elektrodynamischen Wandlern mit erhöhter Empfindlichkeit durchführen zu können. Ein elektrodynamischer Ultraschall-Wandler mit diesen Eigenschaften ist durch die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Wandlers sind in den Umeransprüchen gekennzeichnet

Die Wicklung nach Bild 1 ist dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenwicklung D in Nuten G eines Wandlerkörpers aus nichtleitendem Material um einen Steg ST η-mal herumgewickelt wird und dann n-mal so um den Nachbarsteg gewickelt wird, daß in der Nut gleiche Stromrichtung herrscht und in der benachbarten die entgegengesetzte. Diese Art der Wicklung ermöglicht es, einen Wandler mit größerem Wirkungsgrad zu bauen. Weitere Anordnungen der Wicklungsführung sind in B i 1 d 8 bis 14 gezeigt

1. Sendefall (Anpassung des Senders
an Prüfling und Generator)

Es wird ein Reihen-Ersatzschaltbild zur Betrachtung der maximal übertragbaren Leistung gewählt (siehe B i I d 2).

Der Generatorinnenwiderstand /?,· liegt, bedingt durch die benutzten Generatoren, fest. Die in dem transformierten Widerstand Ä^xdes Prüflings verbrauchte Leistung P*, d. h. die in die Platte abgestrahlte Leistung, bezogen auf die maximal abgegebene Leistung des Generators, beträgt

px

4 · K* ■ R₁

(R¹ + R+ Rf

Von dieser Größe wird gefordert, daß sie im gewünschten Frequenzbereich ein breites Leistungsmaximum besitzt. Um diese Eigenschaften des Wandlers realisieren zu können, werden mit Hilfe eines Optimieru'ngsverfahrens an Hand einer Probenwicklung mit den Parametern Windungszahl/Spule und Drahtstärke der Realteil der Impedanz einer Wiqklung R', der transformierte Widerstand R*' einsr Windung und die Induktivität L' einer Windung in Abhängigkeit von der Frequenz bestimmt:

Λ' =

R^xl =

R Spule

Spulenanzahl · Wdg

R' Spule
Spulenanzahl · Wd?

L Spule
Spulenanzahl ■ Wdg² '

Aus diesen Werten R' und R*' können dann die Realteile des Sendewandlers bei einer bestimmten Frequenz berechnet werden, und man erhält über die o. a. Formel für die Leistungsabgabe den Verlauf der Leistungskurve in Abhängigkeit von der Frequenz.

Die Induktivität des Sendewandlers Ls, der in Reihenresonanz arbeitet, wird über Z/so ausgelegt, daß für die höchste Arbeitsfrequenz w_marbei einer Kapazität C₅ = 300 pF - 800 pF

d. h, daß bei ω_ωιχ noch in Resonanz gearbeitet werden kann. Die Kapazität Cs dient zur Abstimmung auf die Arbeitsfrequenz.

Die Summe aus frequenzabhängigem Verlustwiderstand der Wicklung R und dem transformierten Widerstand R" muß zur Leistungsanpassung Generator-Prüfling in der Größenordnung &■■: Generatorinnenwiderstandes Hegen.

2. Empfangsbetrieb

Im Fmpfangsfall liegt die Kapazität parallel zur Empfangsspule und bildet einen Parallelschwingkreis mit der Induktivität Le und der Abstimmkapazität Die induktivität und damit die Wdg-Zahl müssen so bestimmt werden, daß

C_E = minimale Parallelkapazität (Kabel,
J₅ Empfänger u. a.)

d. h, daß man den Empfängerkreis ebenfalls bei w_mx noch als Resonanzkreis betreiben kann; die Drahistärke des Empfängers wird auf höchste Güte und Kopplung zum Prüfling optimiert. Im Regelfall ist die Drahtstärke des Empfängers dünner und die Windungszahl höher als beim Sender.

3. Gruppenschaltungen

Die geschilderten Maßnahmen reichen bei niedrigen und höchsten Arbeitsfrequenzen nicht aus, genügend Leistung in den Prüfling zu bringen bzw. bei diesen Frequenzen mit Sende- bzw. Empfängerkreis noch in Resonanz arbeiten zu können, da die Induktivität der

so Spulen bei den höheren Frequenzen zu groß und bei niedrigen Arbeitsfrequenzen zu klein ist.

Die Senderwicklung wurde deshalb aufgeteilt mit der Mögi'clikeit einer Serienschaltung als auch einer Parallelschaltung (siehe Bild 3), wobei auf die Stromrichtungen geächzt werden muß. Reihenschaltung bringt hohe Leistungen bei niedrigen Frequenzen, der Parallelbetrieb bietet hohe Leistungen bei hohen Frequenzen. Erne Resonanz-Abstimmung ist noch möglich, da beispielsweise die Induktivität einer Parallelschaltung zweier Gruppen ein Viertel der bei Serienschaltung beträgt. Gemäß

U)₀ =

VLC

folgt, daß sich die Resonanzfrequenz bei z. B. Aufteilung der gesamten Wicklung in zwei Hälften verdoppelt.

Die vom Empfänger abgegebene Empfangsspannung ist der Windungszahl proportional, d. h.. daß die Windungszahl groß sein muß. Deshalb wird der Empfänger in einzelne Schwingkreise aufgeteilt und deren Teilspannungen elektronisch addiert. Die Gesamtspannung ist dabei das Produkt (Wurzel aus Teilungsverhältnis) χ (abgegebene Spannung) des ungeteilten Wandlers.

Zur selektiven Anregung und Empfang in mehreren definierten, einstellbaren Arbeitspunkten wird durch Zuschalten entsprechend großer Kapazitäten vom breitbandigen zum schmalbandigen Betrieb des Wandlers übergegangen. Man betreibt dann Sender- und Empfängerkreis bei der Schallfrequenz als Resonanzkreis. Der Scndewandler schwingt dabei in Scrienreso- ι nanz und ist an den Innenwiderstand des Generators angepaßt. Der F.mpfangswandler schwingt in P.irallelresonanz.

Bleibt man beim eingangs dargestellten Etsaizscnaiibild des Senders, so wird bei der Schallfrequenz ωο die :n Reaktanz von /.sdurch die Reaktanz der zugeschalteten Kapazität C, kompensiert.

Cs = C + C_x

C = Eigenkapazität des Senders + Kapazität der

Stromzuführung . _!(,

Die Kreisgüte ergibt sich im Sendefall zu

^{6 =} "R- + RT~R~ ■
Die dem Empfänger zugeschaltete Kapazität beträgt

und die Güte dieses Parallelresonanzkreises beträgt dann

Q = V^

R„ = in Paralielverlustwiderstand umgerechneter
Senenverlustwiderstand bei Resonanz

K_n -r K_E Ri = Innenwiderstand des Meßverstärkers.

SH (Shear-horizontal) Wellenwandler

Der Wandler nach Anspruch 6 besieht im Prinzip aus zwei nebeneinander angeordneten Plattenwellenwandlern (Bild 4). Senkrecht zum Wandler wird ein Magnetfeld Br, angelegt. Dieses Feld ist zweckmäßig inhomogen (durch geeigneten Polschuh z. B. wie in w Bild 4c) und hat seinen höchsten Wert längs der Wandlermitte e ... f. so daß (im Sendefall) mit Hilfe der parallel zu e... /"verlaufenden Wicklungsabschnitte eine zu c... d parallele Kraft auf die Platte ausgeübt wird, wodurch bei geeigneter Frequenzabstimmung SH-(Shear-horizontal-)Moden und senkrecht zur Einfallsrichtung polarisierte freie Moden entstehen. Der Empfang verläuft reziprok. Die in Richtung c ... d verlaufenden Wicklungsabschnitte können zu Fremdmoden Anlaß geben. Deren Einfluß wird jedoch dadurch minimisiert, daß in Abstrahlrichtung (bzw. Empfangsrichtung) e ... f eine Nullstelle im Diagramm der Fremdmoden dadurch entsteht, daß die beiden »Halbwandler« (1, 2) um 180° phasenverschoben arbeiten (siehe HF-Stromrichtung).

Ein elektrodynamischer Plattenwellenwandler ist auch in der Lage, freie Wellen in dicken Bauteilen anzuregen bzw. zu empfangen und kann daher als Winkelprüfkopf eingesetzt werden. Der F.instrahlwinkel häpigt von der Frequenz ab, da die Spurwellcnlänge der Raumwelle mit der Wandlerperiode übereinstimmen muß. Dies hat zur Folge, daß sich das Diagramm durch Frequenzänderung elektronisch schwenken läßt. Der Einsatz dieses SH-Wellenwandlers als Winkelpriifkopf bietet den Vorteil, daß für alle Schwenkwinkcl (0 bis W ) in Hauptstrahlrichtung reine Transversalwellen angeregt bzw. empfangen werden, wogegen die üblichen Winkelprüfköpfe i. a. longitudinal und transversale Wellen gleichzeitig abstrahlen bzw. empfangen.

Rohrwellen wandler

Der Wandler gemäß Anspruch 8 besteht aus einem Wandlerkörper, ausgeführt als Außen- oder Innenwandler (Bild 5), auf den eine Drahtwicklung gemäß Bild 5a . d.'gebracht ist. Der Draht muß möglichst nah an der Rohroberfläche liegen (Abstand ca. 0,5 mm). Er wird (im Sendefall) von einem hochfrequenten Strom durchflossen. Die Stromrichtung alttrniert — wie schon beschrieben — in der in B i I d 5a durch Pfeile angedeuteten Weise. In der Oberfläche des Rohres, das leitfähig sein muß (gleichgültig, ob ferromagnetisch oder nicht), werden dann Wirbelströme induziert, die zusammen mit einem statischen Magnetfeld (Bm oder Sir in Bild 5) quer zum Wandler zu Kräften auf die Elektronen in der Rohroberfläche führen. Diese Kräfte werden auf das Metallgitter übertragen, und es entsteht eine geführte Ultraschallwelle, deren Spurwellenlänge durch die Wicklungsgeometrie gegeben ist. Hat das Magnetfeld die durch Bai. gegebene Richtung, so verursachen die azimutalen Anteile der Wicklung axiale Kräfte, und es werden axialsymmetrische Moden angeregt: hat das Magnetfeld die durch flor bezeichnete Richtung, so führen die kurzen axialen Wickiungsabschnitte zu Torsionskräften, und es werden Torsionsmoden angeregt. Der Empfangsfaii beruht auf dem umgekehrten elektroakustischen Effekt.

Wesentlich ist außerdem die Tatsache, daß das Magnetfeld senkrecht zur Rohr- und Wandlerachse verläuft. Auf diese Weise können bei austenitischen Rohren sehr viel höhere Induktionen erzielt werden als mit anderen Feldgeometrien (z. B. einem radialen Feld, bei dem ein Polschuh als Stab in das Rohrende eingeführt wird). Zur besseren Führung des magneiie!- des kann in das Rohr (u. U. in den Innenwandler) ein ferromagnetischer Stab eingebracht werden, der geeignet unterteilt oder lamelliert werden muß, um das Auftreten von akustischen Stabmoden zu verhindern.

Für Rohrwellenwandler ergeben sich folgende Möglichkeiten:

a) Sende- und Empfangswandler sind hohlzylinderförmig und liegen in axialer Richtung hintereinander. Das Rohr wird zur Prüfung in den Wandlerkörper hineingeschoben. Diese Anordnung eignet sich auch zur Prüfung von Stäben.

b) Ein Wandler (ζ. B. der Sendewandlcr) ist als Außen-, der andere als Innenwandler ausgelegt. Beide Wandler werden zweckmäßig direkt übereinander angeordnet, um eine optimale räumliche Signalauflösung zu gewährleisten (Abb. 7a).

Da« Rohr wird zur Prüfung bis an einen Anschlag A in die V/anderkombination hineingeschoben. Der Abstand d bis zur ersten Nut wird so gewählt, daß sich (im Sendefall) der am Rohrende reflektierte l'ltraschallimpuls phasengleich mit dem in der Gegenrichtung aiisgesandien Impuls überlagert. Der Abstand (/ hängt damit vom verwendeten Rohrmode ab, ist aber i. a. gleich der halben Stegbreite

Wandler zur Prüfung eingebauter Rohre

Eingebaute Rohre (z. Ii. in Dampferzeugern) sind nur von innen zugänglich. Sende- und Hmpfangswandler werden als Inncnwandler ausgelegt: sie liegen dann hintereinander. Das statische Magnetfeld wird durch Impulsmagnetisierung ersetzt. Hierzu wird eine Induktionsspule von wenigen Windungen verwandt, die längs um den Wandlerkörpcr gewickelt wird (Bild 5b). Diese Spule wird an ein Impulsstromgerät angeschlossen und kurzzeitig (einige ms) von einem hohen Strom (einige kA) durchflossen und erzeugt so das benötigte Magnetfeld quer zum Wandler.

Wandler für axiales Magnetfeld

Fine solche Wandleranordnung befindet sich gemäß Bild b. ba zwischen den (kegelförmigen) Polen eines Magnetjoches M. das ein vorwiegend axial gerichtetes Magnetfeld am Ort des Wandlers erzeugt. Dabei ist es gleichgültig, ob das zu prüfende Rohr ferromagnetisch ist oder nicht. Wird die Sendespule von HF-Strömen durchflossen, so führen die dabei in der Rohroberfläche entgehenden Wirbelströme zusammen mit dem Magnetfeld zu vorwiegend radial gerichteten Kräften auf das Rohr. Da die Richtung der Kräfte im Rhythmus der Wandlerwicklung alterniert, entsteht eine geführte Welle entsprechender Wellenlänge, sobald die Frequenz auf einen Rohrmode abgestimmt ist. Um das Rohr in die Wandleranordnung hineinschieben zu können, ist ein Polschuh des Magnetjoches durchbohrt. Die gesamte Anordnung ist axialsymmetrisch aufgebaut, damit möglichst reine axialsymmetrische Rohrmoden angeregt werden können.

Ein Rohrwellenwandler für ein axiales Magnetfeld ist etwas einfacher aufgebaut. Die Drahtwicklungen in den Nuten G verlaufen über den ganzen Umfang. Die Wicklungsrichtung von Nut zu Nut ist wieder alternierend.

Kodierte Wandler

Zur Signalverarbeitung (Optimalfilterung, Korrelationsanalyse, inverse Filterung usw.) benötigt man breitbandige, geeignet kodierte Signale. Es wird vorgeschlagen, zur Erzeugung bzw. zum Empfang solcher Signale geeignet kodierte Wandler zu verwen-

den. Solche kodierte Wandler können gebaut werden entsprechend Bild 7 bis 9. mit Änderung der Stegbreite Bst bzw. Periode zur Erzeugung bzw. Verarbeitung von freqiienzmodulieiten Signalen, el. h. Steg und Nut haben zusammen die Abmessung

2

Gemäß Λ b b. 7 ist ein I.amb-Welletnvandler gezeigt. Die Stcgbreite //s/ niniml in v-Richtung ab. Analog lälti sich diese Kodierung auch für den SH-Wandler sowie den Rohrwcllcnwandler für Qucrmagnelfeld (Bild 8) und den Rohrwcllenwandlcr für axiales Magnetfeld (Bild 1) ausführen.

Eine andere Kodierung besteht darin, die alternierende Abfolge der Wicklungsrichtung nach einer oder mehreren Wellenlängen gemäß geeignetem Kode (z. B. Barker- oder Pseudo-Rausch-Kodc) wieder umzukehren (Phasenumtastung). Einem »bit« des Kodes entsprechen eine oder mehrere Wellenlängen des Wandlers. Alternierende Stromrichtungcn in der Wicklung symbolisieren die Bitwertc »I« bzw. »0«.

Anordnung mit zwei elektrodynamischen Plattcnwellenwandlern zur Bandprüfung von der Kante her

Es wird vorgeschlagen, die Bandprüfung mit zwei elektrodynamischen Wandlern von der Kante her gemäß Bild Il vorzunehmen. Das Magnetfeld ßb kann gemäß Bild 11, lla parallel oder senkrecht zur Bandoberfläche gerichtet sein. Der Abstand d des aktiven Wandlerteils von der Bandkantc wird so gewählt, daß sich die nach beiden Seiten laufenden Ultraschallimpulse phasengleich überlagern. Durch die Prüfung des Bandes von beiden Seiten her wird die tote Zone unter dem Wandler eliminiert. Die Wandler werden mit kleinen Rollen an der Bandkante geführt.

Flektrodynamische Lambwellen-Wandler mit
einseitiger Richtcharakteristik

Der Wandler besteht aus zwei um -j gegeneinander

versetzten Wicklungen (Bild 12). Im Sendefall werden die beiden Wicklungen mit um 90^c gegeneinander pbrsenverschobenen HF-Strömen gespeist. Die abgestrahlten akustischen Signale interferieren in einer Richtung konstruktiv, in der anderen destruktiv.

Im Empfangsfall werden die Spannungen der beiden Wicklungen addiert, nachdem eine davon in einem Phasenschieber um 90° verzögert worden ist.

Bei der Anregung und dem Empfang von freien Ultraschallwellen . in dicken Bauteilen mit diesem Wandler ergibt sich der Vorteil, daß eine der beiden symmetrisch zum Lot auf die Einfallsebene liegenden Hauptkeulen der Wandlercharakteristik unterdrückt wird. Hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit von Echos aus falschen Richtungen stark vermindert.

Bei Betrieb mit einer konstanten Frequenz in dickem Material, in dem dann freie Wellen auftreten, bildet der kodierte Wandler nach Bild 13 einen Linienfokus aus. Ein Punktfokus läßt sich erreichen, wenn die Wicklungen und Stege entsprechend Bild 14 etwa kreisförmig

gebogen sind. Die Krümmung der einzelnen Wicklungen entspricht dabei der von konzentrischen Kreisen um den gedachten Fokus.

Der Wandler entspricht in seinem Aufbau einem Lamb- bzw. SH-Wandler, wobei die Stege jedoch mit verschiedenen Windungszahlen bewickelt werden. Es ist zweckmäßig, wenn die Windungszahlen einem aus der Technik der phasengesteuerten Gruppenantennen bekannten Gesetz (z. B. Dolph-Tschebyscheff-Belegung) folgen. Das Ziel einer solchen Amplitudenbelegung ist eine möglichst starke Nebenkculendämpfiing bei der Anregung b/w. dein Kmpfnng freier Ultraschallwellen in dickwandigen Bauteilen.

Wicklung für Stahl ST 37

10

Dimcnsionierungsmögliehkeit eines erfindungsgemäßen Wandlers

Leistungsbandbreite:
Wellenlänge:

Wandlerkörper:

Breite:

Stegbreite:

Nutbreite:

Nuttiefe:

Steganzahl:

Abstund vom Prüfling:

25OkHz - 2MII/

= 5 mm

50 mm

1,25 mm

1,25 mm

0,75 mm

= 0,2 min

Sender

limplangcr

Windungszahl

Drahtstärkc

2 Gruppen zu je IO Spulen

Reihenschaltung

Parallelschaltung

0,1 CUL

250 kllz-l MIIz 1 Mllz-2 MH/.

Il

0,06 CUL
2 x 10 Spulen 250 kHz-1 MHz 1 ΜΠ/.-2 MHz einzelne Schwingkreise u. elektronische Addition

Hierzu '' Watt Zcichnimuen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1, Elektrodynamischer, aus Spulenwicklungen bestehender und zur Aussendung von Ultraschallwellen von einem Generator gespeister Ultraschall-Wandler für die Prüfung von Metallkörpern auf Fehler, bei Anwesenheit eines Magnetfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenwicklungen (D) /7-mal derart um Stege (ST) gewickelt sind, daß die Stromrichtung in denselben Nuten (G) im Wandlerkörper in einer Richtung, aber in den danebenliegenden gegensinnig verläuft, daß der Sende-Wandler so ausgebildet ist, daß mit Hilfe eines Optimierungsverfahrens die in dem transfermierten Widerstand R* des Prüflings verbrauchte Leistung P^x bezogen auf die maximal abgegebene Leistung des Generators P_maK

   px

   4 · R* ■ R,

   20