DE3703655A1

DE3703655A1 - Akustischer daempfungsdetektor fuer zerstoerungsfreie materialpruefungen

Info

Publication number: DE3703655A1
Application number: DE19873703655
Authority: DE
Inventors: Willibald Simmet
Original assignee: IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Current assignee: Simmet Willibald 81549 Muenchen De
Priority date: 1987-02-06
Filing date: 1987-02-06
Publication date: 1988-08-18
Also published as: DE3703655C2

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein akustischer Dämpfungsdetektor nach einem neuen Prinzip, mit dem sich Strukturen aus bestimmten Werkstoffen zerstö rungsfrei prüfen lassen und verdeckte Schäden, z. B. Rißbildung, Korrosion, Wassereinschlüsse, Klebefehler, Materialabtrag und -änderungen nachgewie sen werden können. Dieser Dämpfungsdetektor eignet sich besonders für Strukturen aus faserverstärkten Kunststoffen und mehrschichtigen Kompositen. Die derzeitige Geräteauslegung erfolgte speziell im Hinblick auf die Impact schäden an CFK-Strukturen, ist aber auch zur sensiblen Ortung von nachzu weisenden Versteifungen geeignet. Damit eröffnen sich auch Anwendungen in anderen Bereichen, z. B. Bausubstanzprüfung u. a.

Bei allen bisher bekannten Verfahren und Geräten, die auf der Erfassung der mechanischen Impedanz und/oder Resonanz beruhen und mit ähnlichen oder gar der gleichen Sonde arbeiten (AFD = Acoustic Flaw Detector, Fokker- Bond Tester) wird stets eine periodische Spannung zur Anregung des Senders erzeugt und die direkte Empfangsspannung hinsichtlich Amplitude und Phasen lage bewertet.

Die bisher bekannten Geräte erfordern eine aufwendige Schaltungstechnik; Handhabung und Ergebnisbewertung sind schwierig.

Die Erfindung hat zum Ziel, ein Prüfgerät zu entwickeln, das wesentlich kleiner, leichter, handlicher ist und die Bewertung vereinfacht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zur Anregung des Senders notwendige Wechselspannung nicht wie bisher üblich in einer Oszillatorschaltung, sondern in einem geregelten, rückgekoppelten, se lektiven Verstärker erzeugt wird.

Dadurch wird eine bedeutende Schaltungsvereinfachung errreicht, da der Frequenzgenerator mit seinen hohen, störenden Spannungen entfällt. Durch die weit geringeren Spannungen und Ausgangsleistungen kann das Prüfgerät nach Anspruch 1 wesentlich leichter und handlicher ausgeführt werden, selbst für Akku-Betrieb.

Entfallen können auch so aufwendige Baueinheiten wie z. B. Mitlauffilter, hier genügt ein einfaches selektives Bandfilter.

Darüber hinaus bedarf es auch der komplizierten Bewertung von Amplitude und Phasenlage nicht mehr, nachdem die Selbsterregung für eine feste Pha senlage sorgt und als einzige Anzeigengröße die Größe der Verstärkungs steuerspannung dienen kann.

Wird auf die Regelspannung verzichtet und manuell die Verstärkung so kri tisch eingestellt, daß im "GUT"-Bereich aufgrund der dort hohen Dämpfung die Schwingungen wegen ungenügender Rückkopplung gerade eben ausbleiben, so setzen im "SCHLECHT"-Bereich durch die dort verringerte Dämpfung (ge ringere Impedanz), die Schwingungen wieder voll ein und führen zu einer eindeutigen, visuellen und akustischen Anzeige, verbunden mit dem Span nungssprung am Analogausgang.

Der Nachteil der Druckempfindlichkeit und der Reaktion auf alle niederfre quenten Geräusche wie z. B. den beim Verschieben der aufgesetzten Sonde entstehenden Körperschall beseitigt dieses Prinzip zwar nicht, doch er laubt das verwendete IC die Nutzung des Steuereingangs für eine Totschal tung während der Zeitdauer derartig unregelmäßiger Empfangssignale und die Steuerung der Meßwertübernahme z. B. durch einen Rechner.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 Die Schaltung A
mit dem einstellbaren Bandfilter 4, dem spannungsgesteuerten Verstärker 5 und dessen nachverstärktem Ausgang 6, der Rückführung der gleichgerichteten Anregungsspannung 7, der Anzeige 8, dem Betriebsartenschalter 9, der manuell einstell baren Verstärkung 10 und dem Prüffrequenzregler 11
Die Prüfsonde B
bestehend aus einem piezoelektrischen Sendewandler 1, dem piezoelektrischen Empfangswandler 2 und der mechanischen Kopplung 3.

Claims

1. Akustischer Dämpfungsdetektor für zerstörungsfreie Materialprüfungen, bestehend aus einer Schaltung (A) zum Betrieb einer Prüfsonde (B) mit je einem mechanisch gekoppelten piezoelektrischen Sende- (1) und Empfangswandler (2), gekennzeichnet dadurch, daß einem einstell baren Bandfilter (4) ein spannungsgesteuerter Verstärker (5) nachge ordnet ist, dessen nachverstärkter Ausgang (6) sowohl der Anregung des Sendewandlers (1) zur Abgabe einer mechanischen Schwingung wie auch zur Anzeige (10) dient.

2. Akustischer Dämpfungsdetektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltung (A) für die Rückführung der gleichgerichteten Anregungsspannung (7) über den Betriebsartenschalter (9) auf den Steuereingang des spannungsgesteuerten Verstärkers (5), wodurch eine automatische Nachregelung der zur Erhaltung der Rückkopplungsbedin gungen (Selbsterregung) notwendigen Verstärkung erfolgt. Diese Steu erspannung wird in eine optische und/oder akustische Anzeigegröße umgesetzt.

3. Akustischer Dämpfungsdetektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Schaltung bei manuell eingestellter Verstärkung (10) anzeigt, wann (wo) während des Prüfvorganges aufgrund örtlich verringer ter mechanischer Dämpfung Selbsterregung des schwingfähigen Systems auf tritt, oder, bei inversem Betrieb, erhöhte mechanische Dämpfung die Selbsterregung unterbindet.

4. Akustischer Dämpfungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß sich die Rückkopplungsbedingungen durch die Verwendung eines steuerbaren Bandfilters allein aus der Einstellung der notwendigen Min destverstärkung (ohne Abgleich eines separaten Phasenschiebers) ergeben, da das Bandpaßfilter auch die erforderliche Phasenschiebung bewirkt.