DE2953170A1 - Method and apparatus for zero point calibration of ultrasonic thickness gauge - Google Patents

Method and apparatus for zero point calibration of ultrasonic thickness gauge

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DE2953170A1
DE2953170A1 DE792953170A DE2953170A DE2953170A1 DE 2953170 A1 DE2953170 A1 DE 2953170A1 DE 792953170 A DE792953170 A DE 792953170A DE 2953170 A DE2953170 A DE 2953170A DE 2953170 A1 DE2953170 A1 DE 2953170A1
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Description

Panametrics, Inc.
Waltham, MA o2154, V.St.A.
Verfahren und Vorrichtung zur Nullpunkt-Kalibrierung eines Ultraschall-Dickenmessers
Die Erfindung betrifft Ultraschall-Dickenmesser und insbesondere einen Wandleraufbau und ein Messer-Kalibrierverfahren, das eine Selbstkalibrierung des Null-Zeitpunktes des Messers ohne einen Testblock bewirkt.
Ultraschall-Messungen einer Dicke erfolgen gewöhnlich durch zeitliches Erfassen des Intervalles, in der ein Ultraschallwellen-Impuls eine Schicht oder eine Platte durchquert, und durch Umsetzen der gemessenen Zeit in eine Dicke. Einige Ultraschall-Dickenmesser, wie z. B. die Dickenmesser, die für Korrosionsarbeiten ausgelegt sind, verwenden sogenannte "Doppelelement-" oder "Abstand-und-Abfang-"Wandler. Der Ultraschallwellen-Impuls wird durch einen "Abstand-" . Wandler, der auf einem Materialblock befestigt ist, durch
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φ —
das Material zu dem zu messenden Stück übertragen. Der Wellenimpuls wird von der Rückseite des Stückes reflektiert und durch einen "Abfang-"Wandler empfangen, der in gleicher Weise auf einem Materialblock befestigt ist.
Dieser Doppelwandler-Aufbau wird verwendet, da er eine größere Dünnbereich-Auflösung und einen höheren Rauschabstand auf der durch Korrosion erzeugten rauhen Oberfläche bewirkt. Die Materialblöcke, auf denen die Wandler befestigt sind, liefern eine Sperre zwischen den ; Wandlerelementen und dem Stück, auf das der Wandler angewandt wird, und fügen eine Zeitverzögerung zu dem Zeitintervall bei, das benötigt wird, damit die Welle das gerade gemessene Material durchquert. Jedes Wandlerelement ist auf einem verschiedenen Block aus Verzögerungsmaterial befestigt, und die Blöcke sind durch eine akustische Sperre getrennt, um zu verhindern, daß Ultraschallwellen direkt von einem Block zum anderen verlaufen.
Da die Blöcke aus dem Verzögerungsmaterial eine Zeitverzögerung im Durchgang des Abfragewelle-Impulssignales beifügen, stimmt der Null^-Zeitpunkt für die Zeitintervall-Messung, von dem die Dicke des Stückes abgeleitet wird, nicht mit dem Durchgang des Signales überein, sondern tritt stattdessen eine bestimmte Zeit von einigen Mikrosekunden später auf. Der exakte Null-Zeitpunkt wird durch die Länge und die Schallgeschwindigkeit des Verzögerungsmaterials und durch die Geometrie der Wandleranordnung bestimmt. Eine Nullpunkt-Kalibriereinstellung ist auf dem Instrument vorgesehen, um elektronisch den Null-Zeitpunkt einzustellen.
Für Ultraschall-Dickenmeßinstrumente dieser gegenwärtig verfügbaren Art erfolgt die Nullpunkt-Kalibrierung durch Koppeln des Wandlers mit einem Testblock einer be-
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^!kannten Dicke und durch Einstellen des Instruments, bis die bekannte richtige Dicke des Testblockes angezeigt wird. Jedoch kann sich der Nullpunkt des Wandlers aufgrund Schwankungen in der Temperatur oder aufgrund einer Abtragung des Blockes des Verzogerungsmaterials ändern. Wenn insbesondere Wandler, die Kunststoff-Verzögerungsmaterialien verwenden, benutzt werden, um Messungen auf heißen Oberflächen durchzuführen, muß die Nullpunkt-Kali-. brierung oft geprüft werden, um die Änderung in der Schallgeschwindigkeit im Verzögerungsmaterial zu kompensieren., wenn sich dieses erwärmt. Die häufige Verwendung eines Testblockes zum Rückstellen des Nullpunktes ist unerwünscht. Sie erfordert Zeit und Sorgfalt, was beides den Meßfortgang unterbricht, und benötigt die Verfügbarkeit des Testblockes.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung -, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Nullpunkt-Kalibrierung eines Ultraschall-Dickenmessers anzugeben, ohne die Verwendung eines Testblockes zu benötigen; außerdem soll eine Einrichtung zur Selbstkalibrierung eines Ultraschall-Dickenmessers geschaffen werden, die automatisch Schwankungen der' Temperatur des Verzögerungsmaterials oder Änderungen in der Länge aufgrund eines Abtragens der Verzögerungsmateriai-Blöcke kompensiert; schließlich sollen ein Aufbau und ein Verfahren für eine derartige Selbstkalibrierung angegeben werden, die einfach ausgelegt, zuverlässig und genau im Gebrauch, zweckmäßig zu bedienen und ohne großen Aufwand herzustellen sind.
Ein Wandler für einen selbstkalibrierenden Ultraschall-Dickenmesser umfaßt einen ersten und einen zweiten Block eines Verzögerungsmaterials und eine akustische Sperre, die die Blöcke trennt, eine auf dem ersten Block befestigte erste Wandlereinrichtung, die Ultraschallwellen aussenden kann,
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und eine auf dem zweiten Block befestigte zweite Wandlereinrichtung, die Ultraschallwellen während eines Abstandund-Abfang-Betriebes des Messers empfangen kann und auch in der Impulsecho-Betriebsart betreibbar ist, in der der zweite Block derart gestaltet ist, daß eine durch den zweiten Block verlaufende Ultraschallwelle einen längeren Weg als der Weg der Welle im ersten Block aufweist, wobei die Differenz zwischen den Längen der Wellenwege in den Blöcken derart gewählt ist, daß die zeitliche Differenz eines Wellenlaufes durch die Blöcke aufgrund der Differenz in den , Wegen die geometrische Zeitverzögerung im Durchgang einer Ultraschallwelle durch den Wandler in der Abstand-und-Abfang-Betriebsart versetzt oder ausgleicht. In bevorzugten Ausführungsbeispielen bestehen die Blöcke aus dem gleichen Material, und die Längen der Blöcke legen den Ultraschallwellenweg fest, wobei die Länge des zweiten Blockes größer als die Länge des ersten Blockes um einen Betrag ist, der derart gewählt ist, daß die Differenz in den Längen die geometrische Zeitverzögerung in der übertragung einer Ultraschallwelle während eines Betriebs in der Abstand-und-Abfang-Betriebsart versetzt oder ausgleicht. Auch hat der Messer eine Schalteinrichtung zum Schalten von einem Betrieb in der Abstand-und-Abfang-Betriebsart zu einem Betrieb in einer Impulsecho-Betriebsart.
Die Erfindung sieht weiterhin ein Verfahren zum Kalibrieren eines derartigen Messers vor, der eine Einrichtung zum Auslesen der durch die Welle durchlaufenen Zeit aufweist, wobei insbesondere für den zweiten Block ein längerer Wellenweg als für den ersten Block für einen Durchgang der Welle bewirkt wird, die die empfangende Wandlereinrichtung in einer Impulsecho-Betriebsart betreibt, und wobei die Ausleseeinrichtung kalibriert wird, um eine vorbestimmte Bezugszahl zu lesen, während der längere Wellenweg gewählt ist, um die geometrische Zeitverzögerung auszugleichen oder zu versetzen;
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Der Sendeteil 16 umfaßt ein Sendewandlerelement 22, das mit einem Block aus Verzögerungsmaterial 24 gekoppelt ist. Das Verzögerungsmaterial 24 besteht aus irgendeiner geeigneten Zusammensetzung, insbesondere Kunststoff. Der Empfangsteil 18 hat in ähnlicher Weise ein Empfangswandlerelement 26, das mit einem Block eines ähnlichen Verzögerungsmaterials 28 gekoppelt ist.
Die Dickenmesser-Auslese-Schaltungseinheit 12 in Fig. 1 umfaßt eine Anzeige 30 zum Anzeigen einer Zahl entsprechend der Zeit, die.der vom Sendewandlerelement 22 ausgesandte Schall benötigt, um durch das Sendeverzögerungsmaterial 24, die Schicht aus Material 14 zu verlaufen, an der Rückseite des Materials reflektiert zu werden, zurück durch das Material zu verlaufen und durch das Empfängerverzögerungsmaterial 28· zum empfangenden Wandlerelement 26 zu verlaufen. ■ Der Weg ist durch eine Reihe von Pfeilen 31 gezeigt. Die Auslese-Anzeige 30 liefert eine Anzeige der abgelaufenen Zeit, oder sie kann kalibriert werden, um die Dicke, geg'eben durch den Wert C der Schallgeschwindigkeit, für das untersuchte Material zu lesen. Die" geeignete Schaltung für die Schaltungseinheit 12 und Verbindungen zu den Wandlern sind von herkömmlicher Art.
Ein Hauptmerkmal der Erfindung liegt im Aufbau des Wandlers. D. h. , das Material des Blockes 24 und des Blockes 28 ist so ähnlich wie möglich (vorzugsweise sind sie Seite an Seite vom gleichen Stück eines Stoffes geschnitten), mit der Ausnahme, daß ein Block, wie gezeigt der Block 28, langer ist, um eine kleine Differenz in der Länge des Verzögerungsmaterials im Sendeteil 16 und im Empfangsteil 18 zu erzeugen. Diese Differenz in der Länge ist üblich und wird sorgfältig für Wandler eines gegebenen Typs gesteuert.
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- w-
Schließlich sind die Verbindungen der Schaltungseinheit 12 zu den Elementen der Wandler derart, daß ein Schalter 32 in der Schaltungseinheit vorgesehen ist, um einen Änregungsimpuls an das Sendewandlerelement 22 legen zu können. Ein anderer Schalter 34 liefert ein derartiges Anlegen eines Anregungsimpulses an das Empfängerwandlerelement 26, daß mit diesem betätigten Schalter der Wandler 10 eher in einer Impulsecho-Betriebsart als in einer Abstand-und-Abfang-Betriebsart wirkt. D. h., die Ultraschallwelle wird durch den Empfängerteil 18 des Wandlers ausgesandt und empfangen. .
Die anderen beiden Figuren der Zeichnung zeigen den in seiner Abstand-und-Abfang-Betriebsart verwendeten Wandler 10 mit einem Testblock 38 einer bekannten Dicke in Fig. 2 und die anschließende Verwendung des Wandlers 10 in einer Impulsecho-Betriebsart ohne einen Testblock in Fig. 3. .
In Fig. 2 ist der Wandler 10 mit einem Testblock 38 irgendeiner bekannten Dicke, z. B. 5 mm, gekoppelt. Durch einen Schalter 32 kann ein elektronischer Änregungsimpuls an das Wandlerelement 22 gelegt werden. Der dadurch erzeug-·, te Schallimpuls verläuft entlang des Weges 33 und wird durch das Wandlerelement 26 erfaßt. Die Auslese-Anzeige 30 auf der Einheit 12 zeigt eine Zahl entsprechend der Zeit an, die der Schallimpuls benötigt, um vom Wandlerelement 22 zum Wandlerelement 26 zu laufen. Mit einem gegebenen Wert C oder der Schallgeschwindigkeit für das Testblockmaterial kann die Anzeige kalibriert werden, um in Termen des Abstandes lesbar zu sein. Ein Kalibrierwähler 36 wird dann verwendet, um die Anzeige 30 für ein Lesen entsprechend der bekannten Dicke des Testblockes 38 einzustellen. Mit dieser Kalibrierung wird die tatsächliche abgelaufene Zeit korrigiert durch Subtrahieren einer Zeit gleich der Summe der
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Zeit, in der die Schallwelle durch das Senderverzögerüngsmaterial 24 verläuft, der Zeit, in der der Schall durch das Empfängerverzögerungsmaterial 28 verläuft und einer bestimmten Zeitverzögerung, die auf die gesamte Geometrie des Doppelaufbaues des Wandlers 10 zurückzuführen ist. Nach der Subtraktion beruht die zurückbleibende Zeit auf dem Durchgang der Schallwelle durch lediglich das Testmater j.al. Nachdem auf diese herkömmliche Weise die Null-Kalibrierung durchgeführt wurde, wird der Testblock 38 entfernt.
Fig. 3. zeigt ein alternatives Verfahren nach der Erfindung zum Selbstkalibrieren des Messers. Mit dem Testblock wird der Messer so kalibriert, daß ein Nullpunkt eingestellt ist; der Messer wird dann in die Impulsecho-Betriebsart gebracht, und ein Lesen wird erhalten, das das Bezugslesen für eine zukünftige Kalibrierung des Messers ohne einen Testblock wird. Im folgenden wird dieses1 Vorgehen näher erläutert.· ■
Mittels eines Schalters 34 wird ein stark gedämpfter Anregungsimpuls dem Wandlerelement 26 zugeführt. Der Wandler 10 arbeitet nunmehr eher in der Impulsecho-Betriebsart . als in der normalen Abstand-und-Abfang-Betriebsart. Entsprechend zeigt die Anzeige 30 nunmehr eine Zahl, die über den Lauf des Schallimpulses zurück und vorwärts durch das Empfängerverzögerungsma.terial 28 berichtet, wie dies durch die Pfeile 35 gezeigt ist.
Es sei daran erinnert, daß die Auslese-Anzeige 30 aufgrund einer Zeitverzögerung (durch Subtrahieren) kalibriert wurde, die durch die Verwendung des Wandlers 10 in der Abstand-und-Abf ang-Betriebsart hervorgerufen ist. Diese Zeit-
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'- ve -
verzögerung war gleich einer Summe von Zeiten, die durch die folgende Gleichung dargestellt werden können:
Tg/
mit T = Betrag der Zeit, in der Schall durch das Sendermaterial 24 verläuft,
T = Zeit, in der der Schall durch das Empfangsmaterial 28 verläuft, und
T .=■ Zeitverzögerung aufgrund der Geometrie des Wandlers 10. :
Diese geometrische Zeitverzögerung ist so ersichtlich der Teil der Zeitverzögerung, der nicht auf der Zeit eines Durchganges der Ultraschallwelle durch die zwei Blöcke des Verzögerungsmaterials 24 und 28 beruht.
Die durch die Schallwelle während der Verwendung des Wandlers 10 in der Impulsecho-Betriebsart durchlaufene Zeit ist durch die folgende Gleichung gegeben:
= 2Tr,
mit T = Betrag der Zeit, die benötigt wird, damit der Schall durch das Empfängerverzögerungsmaterial 28 verläuft, da - was im wesentlichen eintritt -
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- ο* U
in der Impulsecho-Betriebsart
die Schallwelle rückwärts und vorwärts im Empfängerteil des Wandlers verläuft.
Da die Zahl N auf der Anzeige 30 eingestellt wurde, wenn der Testblock 38 in der Abstand-und-Abfang-Betriebsart verwendet wurde, zeigt sie eine Subtraktion von T1 von der tatsächlichen Zeit,, die durch einen Schallimpuls durchlaufen ist. Wenn entsprechend die Impulsecho-Betriebsart verwendet wird, entspricht die auf der Anzeige 30 erscheinende Zahl N1 der Differenz zwischen T~ und T1, wie dies durch die folgende Gleichung gezeigt ist:
N1 = K(T2 -
mit K = Konstante, die verwendet wird, um eine Zeit- in eine Dickenmessung für den Testblock umzusetzen.
Da die Empfängerverzögerung 28 etwas langer als die Sendeverzögerung 24 ist, und zwar um Δ1, ist die Differenz zwischen T und T, oder Δ T eine Funktion· von Δ1 (da das Material in beiden Verzögerungsmaterialien so ähnlich wie möglich gehalten ist), wie dies durch die folgende Gleichung angegeben ist:
Δ 1
mit V, = Schall- bzw. Wellengeschwindigkeit im Verzögerungsmaterial. ■
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Indem T,+ Δ T für T in die Gleichungen eingesetzt wird, entsteht ein Wert für N1, wie dies im folgenden angegeben ist:
N1 = K(T2 -
= K [(2Tr) -(Tt. + Tr + T)]
= K (Δ T - T ) .
Um ein bestimmtes Beispiel zu geben, hat ein Wandler eine Längendifferenz Δ 1 zwischen dem Empfängerverzögerungselement und dem Senderverzögerungselement von 0,157 cm (0,062 in), und V,, die Schallgeschwindigkeit im verwendeten Kunststoff-Verzögerungsmaterial beträgt bei Raumtemperatur 0,256 cm/,us (0,101 in/,us). Die Konstante K hat den Wert 0,594/2 cm/,us (0,234/2 in/,us) mit dem für Stahl kalibrierten Messer.
In einem bestimmten verwendeten Wandler beträgt die für derartige Wandler typische Zeitverzögerung aufgrund der Geometrie 0,239 ,us. Die Zahl N1, die als ein zukünftic,3s Bezugsmaß zum Selbstkalibrieren des Messers ohne einen Testblock zu verwenden ist, beträgt dann:
N1 = Κ(ΔΤ - T )
N1 = 0,234/2 ( ~ Ο'239) = 0,117 (0,613 - 0,24) = 0,044.
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-VS-
Es ist sei darauf hingewiesen, daß die Einführung einer Änderung in der Länge des Verzögerungsmaterials zwischen dem Sende- und dem Empfangsteil des Wandlers wesentlich für dieses Kalibrieryerfahren ist. Ohne diese Maßnahme reduzieren sich die obigen Formeln auf N1, das einen negativen Wert hat, lediglich eine Funktion von T ist oder nur von der gebmetrischen Zeitverzögerung abhängt. Dies bedeutet, daß der Null-Zeitpunkt größer als die Impulsecho-Laufzeit in einem Empfängerverzögerungselement ist, das gleich in der Länge mit dem Sendeverzögerungselement ist und aus dem gleichen Material besteht. Diese Bedingung macht es unmöglich, den Messer elektronisch ohne die Verwendung eines Testblockes zu kalibrieren.
Die Längendifferenz der Verzögerungselernente wird dann so gewählt, daß die Differenz in der Impulsecho-Laufzeit wenigstens gleich der geometrischen Verzögerungszeit ist.
Um mit dem einmal kalibrierten Messer die Bezugszahl N1 des Wandlers zu finden, kann dieser wieder kalibriert werden, indem er gerade in die Impulsecho-Betriebsart gebracht und die Auslese-Anzeige 30 für N' eingestellt wird.
Die Kalibrierung ist ausreichend gültig, wenn Temperaturschwankungen die Schallgeschwindigkeit im Verzögerungsmaterial (V,) beeinflussen. Mittels der Faustregel für Kunststoffe, nach der der Temperaturkoeffizient der Schallgeschwindigkeit 0,1 % pro Grad auf der Celsiusskala beträgt, führt eine gleichmäßige Temperaturerhöhung von 50 0C zu einer Änderung von 5 % in der Durchlaufzeit. Für den gleichen Wandleraufbau, der eine Zeitverzögerung von 9 ,us bei Raumtemperatur hat, steigert sich die Verzöge^ rung auf 9,5 ,us bei 50 ° über Raumtemperatur. Dies führt
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zu einem Fehler in der Dickenablesung von Stahl von 0,052", wenn keine Korrektur vorgenommen wird.
Wenn angenommen wird", daß die Impulsecho-Betriebsart-Kalibrierung verwendet wurde, um den Messer bei dieser hohen Temperatur zu kalibrieren, ergibt sich der Fehler, der in irgendeine Ablesung eingeführt wird, auf die folgende Weise:
N1 = Κ(Δ T-T).
Bei Raumtemperatur gilt:
N1 = 0,234/2 ( - 0,239)
0,101
= 0,117 (0,613 - 0,239) = 0,044.
Bei 50 0C über Raumtemperatur nimmt die Schallgeschwindigkeit um 5% von 0,256 cm/,us (0,101 in/,us) auf 0,243 cm/,us (0,096 in/,us) ab. Dann gilt;:
N" = 0,234/2 ( - 0,239) 0,096
= 0,117 (0,646 - 0,239) = 0,048.
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Der eingeführte Fehler ist die Differenz zwischen den beiden Werten oder 0,003" bzw. etwa 8 % des Fehlers, der eingeführt würde., wenn diese vorteilhafte Gelegenheit für eine Impulsecho-Betriebsart-Kalibrierung nicht verfügbar wäre.
Da weiterhin N1 von der Differenz in der Länge der Verzögerungselemente und nicht von der Länge selbst abhängt, ist N' im wesentlichen unabhängig von einer Abtragung der Elemente, sofern - was gewöhnlich auftritt - sich die Elemente gleichmäßig abnutzen.
Vorzugsweise erfolgt die anfängliche Kalibrierung eines Wandlers mit einem Testblock, wenn der Wandler zusammengebaut ist, und die Bezugszahl N1 wird auf den Wandler graviert. Keine weitere Kalibrierung mittels eines Testblockes ist dann gewöhnlich erforderlich. Die Bezugszahl kann mit einem Testblock jedoch geprüft werden, wannimmer dies für erforderlich gehalten wird.
Lediglich ein bestimmtes Beispiel des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung wurde beschrieben; es sind auch andere Ausführungsbeispiele der Erfindung möglich.
Ein Wandler für einen Ultraschall-Dickenmesser des Abstand-und-Abfang-Typs hat also ein Sende-(22)und Empfangs-(26)Wandlerelement auf nebeneinander liegenden Blöcken eines Verzogerungsmaterials 24, 28, die durch eine akustische Sperre 20 getrennt sind; der Wandler wird kalibriert, indem das Empfangswandlerelement in einer Impulsecho-Betriebsart betrieben wird. Die Längen der beiden Verzögerungsblöcke 24, 28 weichen um einen Betrag ab, der berechnet ist, um die Impulsecho-Laufzeit im längeren-Verzögerungs-
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block 28 größer als die Abstand-und-Abfang-Laufzeit zu
machen, um einen Betrag wenigstens gleich der geometrischen Verzögerung des Wandlers, damit ein eindeutiges
Lesen während eines Impulsecho-Betriebes vorliegt, wenn der Messer 30 auf die genaue Nullpunkt-Kalibrierung für den Wandler eingestellt ist.
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Claims (6)

  1. Ansprüche
    - einem ersten Block eines Verzögerungsmaterials,
    - einem zweiten Block eines Verzögerungsmaterials,
    - einer die beiden Blöcke trennenden akustischen Sperre, . .
    - einer ersten, auf dem ersten Block befestigten Wandlereinrichtung, die Ultraschallwellen aussenden kann, und
    - einer zweiten, auf dem zweiten Block befestigten Wandlereinrichtung, die Ultraschallwellen während eines Abstand-und-Abfang-Betriebs des Wandlers empfangen kann, wobei die zweite Wandlereinrichtung außerdem in der Impulsecho-Betriebsart betrieben werden kann,
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß der zweite Block (28) eine derartige Konfiguration besitzt, daß eine durch den zweiten Block (28) während eines Betriebs des Wandlers verlaufende Ultraschallwelle einen längeren Weg als der Weg der Welle durch den ersten Block (24)j hat, und
    - daß die Differenz zwischen den Längen der Wellenwege in den Blöcken (24, 28) derart gewählt ist, daß die zeitliche Differenz eines Wellenlaufes durch die Blöcke (24, 28) aufgrund der Differenz in den Wegen wenigstens so groß wie die geometrische Zeitverzögerung in der Übertragung einer Ultraschallwelle durch den Wändler in der Abstand-und-Abfang-Betriebsart ist.
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  2. 2. Wandler nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Blöcke (24, 28) aus dem gleichen Material bestehen.
  3. 3. Wandler nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß jeder Block (24, 28) eine Länge aufweist, die die. Dimension des Weges der durch den Block während eines Betriebs des Messers verlaufenden Ultraschallwelle festlegt, und
    - daß die Länge des zweiten Blockes (28) größer als die Länge des ersten Blockes (24) um einen Betrag ist, der derart gewählt ist, daß die zeitliche Differenz des Wellenlaufes durch die Blöcke (24, 28) aufgrund der Differenz in den Längen wenigstens so groß wie die geometrische Zeitverzögerung in der Übertragung einer Ultraschallwelle durch den Wandler in der Abstand-und-Abfang-Betriebsart ist.
  4. 4. Wandler nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch
    - eine Schalteinrichtung zum Schalten des Wandlers von einem Betrieb in der Abstand-und-Abfang-Betriebsart mittels der ersten und der zweiten Wandlereinrichtung (22, 26) in einen Betrieb in der Impulsecho-Betriebsart mittels der zweiten Wandlereinrichtung (26).
  5. 5. Verfahren zum Selbstkalibrieren eines Ultraschallmessers des Abstand-und-Abfang-Typs mit einer auf einem ersten Block eines Verzögerungsmaterials befestigten Ultraschallwellen-Sende-Wandlereinrichtung, einer auf einem zweiten Block eines Verzögerungsmaterials befestigten Ultraschallwellen-Empfangs-Wandlereinrichtung, einer Ausleseeinrichtung zum Auslesen der durch die Welle zurückgeleg-
    030604/0 1V 3
    - 4t-
    , ten Zeit und einer akustischen Sperre zwischen den
    Blöcken,
    j gekennzeichnet durch
    - Versehen des zweiten Blockes (28) mit einem längeren Wellenweg als der erste Block (24) für einen Durchgang der Ultraschallwelle,
    - Betreiben der Empfangs-Wandlereinrichtung (26) in einer Impulsecho-Betriebsart, und
    - Kalibrieren der Ausleseeinrichtung (30), um eine vorbestimmte Bezugszahl zu lesen,
    - wobei der längere Wellenweg gewählt ist, um die geometrische Zeitverzögerung in der Übertragung einer Ultraschallwelle durch den Wandler in der Abstand-und-Abfang-Betriebsart auszugleichen oder zu versetzen.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch.5,
    * gekennzeichnet durch
    - Betreiben des Messers in der Abstand-und-Abfang-Betriebs- \ art mit einem Testblock, ;
    - Kalibrieren der Ausleseeinrichtung (30) auf den bekannten Wert des Testblockes,
    - Entfernen des Testblockes, und
    - Betreiben der Empfangs-Wandlereinrichtung (26) in einer Impulsecho-Betriebsart, um die Bezugszahl zu erhalten.
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DE792953170A 1978-09-22 1979-09-20 Method and apparatus for zero point calibration of ultrasonic thickness gauge Withdrawn DE2953170A1 (en)

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US05/944,741 US4182155A (en) 1978-09-22 1978-09-22 Method and apparatus for zero point calibration of ultrasonic thickness gauge
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FR (1) FR2436968A1 (de)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0013616B1 (de) * 1979-01-08 1984-09-12 Schlumberger Electronics (U.K.) Limited Verfahren und Apparat zur Dickenmessung mit Ultraschall
DE3168430D1 (en) * 1980-03-25 1985-03-07 Fuji Electric Co Ltd Ultrasonic device for measuring the flow of a fluid in a conduit
US4299114A (en) * 1980-06-10 1981-11-10 Envirotech Corporation Method of testing the integrity of an ultrasonic system for sensing liquid-fluid interfaces
US4398421A (en) * 1981-12-23 1983-08-16 Hartford Steam Boiler Inspection And Insurance Company Ultrasonic thickness measuring apparatus and method
DE3209838C2 (de) * 1982-02-27 1985-06-20 Krautkrämer GmbH, 5000 Köln Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Wanddicke mit Hilfe von Ultraschallimpulsen
US4437332A (en) * 1982-09-30 1984-03-20 Krautkramer-Branson, Inc. Ultrasonic thickness measuring instrument
US4567770A (en) * 1983-03-21 1986-02-04 Sonic Instruments Inc. Ultrasonic transducer apparatus and method for high temperature measurements
DE3401144C1 (de) * 1984-01-14 1984-10-25 Krautkrämer GmbH, 5000 Köln Schaltungsvorrichtung zur Korrektur des Schallaufwegfehlers bei der Wanddickenmessung mit Ultraschallimpulsen
US4674334A (en) * 1986-05-13 1987-06-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Properties of composite laminates using leaky lamb waves
US4907455A (en) * 1988-05-25 1990-03-13 The Babcock & Wilcox Company Ceramic delay lines for hot ultrasonic examination
US5448915A (en) * 1993-09-02 1995-09-12 Hughes Aircraft Company Method for improving the accuracy of ultrasonic thickness measurements by calibrating for surface finish
US5777230A (en) * 1995-02-23 1998-07-07 Defelsko Corporation Delay line for an ultrasonic probe and method of using same
US6405596B1 (en) * 2000-10-13 2002-06-18 Chicago Bridge & Iron Company Ultrasonic austenitic weld seam inspection method and apparatus
AU2002318408A1 (en) * 2001-06-22 2003-01-08 John Coupland Characterization of fluids using ultrasound
US7415880B2 (en) * 2002-07-17 2008-08-26 Agfa Ntd Gmbh Method for determining the sound velocity in a basic material, particularly for measuring the thickness of a wall
NL1023265C2 (nl) * 2003-04-25 2004-10-27 Roentgen Tech Dienst Bv Ultrasoon onderzoeksysteem.
DE102008041835A1 (de) * 2008-09-05 2010-03-18 Ge Inspection Technologies Gmbh Impulsechoverfahren mittels Gruppenstrahler und Temperaturkompensation
US8286488B2 (en) * 2009-05-01 2012-10-16 General Electric Company Apparatus and system for measuring material thickness
US8997550B2 (en) * 2012-06-19 2015-04-07 General Electric Company Method and system for correcting for temperature variations in ultrasonic testing systems
CN114184313B (zh) * 2021-11-26 2024-04-09 苏州博昇科技有限公司 一种螺栓应力的超声波双波高可靠性检测方法及装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3599478A (en) * 1968-12-03 1971-08-17 Amf Inc Self-calibrating ultrasonic thickness-measuring apparatus
NL6912358A (de) * 1969-08-14 1970-09-23
JPS5217433B2 (de) * 1972-10-10 1977-05-16

Also Published As

Publication number Publication date
IT1165232B (it) 1987-04-22
US4182155A (en) 1980-01-08
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GB2043252A (en) 1980-10-01

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