DE7625312U - Test head for continuous ultrasonic testing of rolled strip using the pulse echo method with Lamb waves - Google Patents
Test head for continuous ultrasonic testing of rolled strip using the pulse echo method with Lamb wavesInfo
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Description
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Thyssen Niederrhein AG
Hütten- und Walzwerke
Essener Straße 66
42oo OberhausenUtility model registration
Thyssen Niederrhein AG
Metallurgical works and rolling mills
Essener Strasse 66
42oo Oberhausen
Prüfkopf zur kontinuierlichen Ultraschallprüfung von Walzband nach dem Impulsecho-Verfahren mit LambwellenTest head for continuous ultrasonic testing of rolled strip using the pulse echo method Lamb waves
Die Erfindung betrifft einen Prüfkopf für eine kontinuierliche Ultraschallprüfung von Walzband nach dem Impuls-Echo-! Verfahren mit Lambwellen, mit zwei nebeneinander angeordne-j ten, mit Wasser gefüllten Kammern für Sender bzw. Empfänger, die aus jeweils zwei parallelen Platten gebildet und mittels eines die Offenseiten der Kammern mit Ausnahme einej Ankopplungsfensters abdeckenden Gehäuseteiles verbunden sind, und mit einem Luftspalt zwischen den benachbarten Platten, der walzbandseitig durch einen steg überbrückt istThe invention relates to a test head for a continuous Ultrasonic testing of rolled strip according to the pulse-echo! Method with Lamb waves, with two juxtaposed j th, water-filled chambers for transmitters and receivers, each formed from two parallel plates and connected by means of a housing part covering the open sides of the chambers with the exception of a coupling window are, and with an air gap between the adjacent plates, which is bridged by a web on the strip side
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Andrejewski, Honke, Gestiiuysen & Masch, Patentanwälte in Essen Andrejewski, Honke, Gestiiuysen & Masch, patent attorneys in Essen
Bekanntlich wird zur Erzeugung von Lambwellen meist die sogenannte Keilmethode angewendet, bei der einzelne Latnbwellenmoden durch Veränderung des Einstrahlwinkels von Longitudinalwellen in die Bandoberfläche definiert angeregt werden, wobei der Longitudinalwellenkeil z. B. aus Wasser gebildet wird. Zur Vermeidung einer toten Zone vor dem Prüfkopf infolge von Reflexionen des Sendeimpulses innerhalb des Prüfkopfes kommt häufig das SE-Verfahren zur Anwendung, bei dem Sender- und Empfängerkammerη nebeneinander angeordnet sind. Die Intensität von Lambwellenreflexionen an im Walzband vorkommenden Fehlern ist relativ zur gesendeten Intensität sehr klein. Zur Erreichung einer hinreichend niedrigen Fehlernachweisgrenze ist daher ein außergewöhnlich niedriger Störsignalpegel als auch eine möglichst geringe Nutzs.lgnaldämpfung anzustreben; das Verhältnis von Nutz- und Störsignal muß also möglichst groß sein. Als Nutzsignale sind hier Kanten- und Fehlerechos und als Störsignale das sogenannte Echogras, d. i. der elektromagnetische und akustische Untergrund, sowie die im überwiegenden Maße im Ankopplungsbereich erfolgende Überkopplung von Sendeenergie auf dem Empfänger.As is well known, for the generation of Lamb waves usually the The so-called wedge method is used in which individual latin wave modes are used stimulated in a defined manner by changing the angle of incidence of longitudinal waves in the strip surface be, wherein the longitudinal wave wedge z. B. is formed from water. To avoid a dead zone in front of the probe As a result of reflections of the transmission pulse within the test head, the SE method is often used the transmitter and receiver chamber η arranged side by side are. The intensity of Lamb wave reflections at defects occurring in the rolled strip is relative to the transmitted intensity tiny. In order to achieve a sufficiently low detection limit, an exceptionally lower limit is therefore required Interference signal level as well as the lowest possible useful signal attenuation to strive for; the ratio of useful and interfering signals must therefore be as large as possible. The useful signals here are edge and false echoes and, as interference signals, the so-called echo grass, d. i. the electromagnetic and acoustic background, as well as the over-coupling of transmission energy on the receiver, which occurs predominantly in the coupling area.
Bei einem bekannten Prüfkopf der genannten Gattung (DT-PS 2 253 530) ist zur Vermeidung einer Überkopplung der Steg mit im Verhältnis zur Plattendicke geringer Dicke ausgeführt. Nachteilig ist, daß Schmutzteilchen, welche von dem Wasser vom Walzband abgewaschen werden, mehr und mehr durch die offenen Ankopplungsfenster in die Klammern gelangen, wo sie den Sender und den Empfänger in kürzester Zelt so verschmutzen, daß das Verhältnis von Nutz- zu Störsignal, d. i. das Verhältnis von Fehlerecho-Amplitude bzw. Kantenecho-Amplitude zu Überkopplungsamplitude, durch eine starke DämpfungIn a known test head of the type mentioned (DT-PS 2 253 530), the web is to avoid overcoupling designed with a small thickness in relation to the panel thickness. The disadvantage is that dirt particles, which from the water are washed off by the rolled strip, more and more pass through the open coupling window into the brackets, where they pollute the transmitter and the receiver in the shortest possible time so that the ratio of useful to interfering signal, i.e. i. that Ratio of false echo amplitude or edge echo amplitude to overcoupling amplitude, due to strong attenuation
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des Nutzsignale zu klein- evtl.41 - wird und damit eine weitere Prüfung ohne zuvorige Reinigung nloht mehr möglich ist.of the useful signal is too small - possibly 41 - and thus a further testing without prior cleaning is no longer possible is.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen UltrasohallprUfkopf anzugeben, der sowohl eine große Oberkopplungsdämpfung als auoh eine geringste Fehlereohodämpfung bei zeitlioh gleichbleibender Empfindlichkeit von Sender und Empfänger gewährleistet.The invention is based on the object of specifying an ultrasonic reverberation probe which has both a large overcoupling attenuation as well as the lowest error echo attenuation over time constant sensitivity of transmitter and receiver guaranteed.
Die Erfindung besteht darin, daß die Ankopplungsfenster von Kunststoffplatten mit einer Ultrasohalldämpfung kleiner j 4 dB sowie einer Schallgeschwindigkeit kleiner 24oo m/sec | abgedeckt sind und die Kunststoffplatten gegenüber dem Steg, j den Platten und dem Gehäuseteil mit Oewebegumni akustisch j isoliert sind. Vorzugsweise bestehen die Kunststoffplatten jThe invention consists in that the coupling window of Plastic sheets with an ultrasound attenuation of less than 4 dB and a speed of sound less than 24oo m / sec | are covered and the plastic plates opposite the web, j the plates and the housing part with oewebegumni acoustically j are isolated. Preferably, the plastic plates j
und Empfängers und damit eine Dämpfung der Nutzsignale UFiter-| bleibt als auoh zum zweiten überraschenderweise eine hohe i Oberkopplungsdämpfung bewirkt, obwohl aufgrund theoretischer j Überlegungen die Abdeckung der Ankopplungsfenster mit den j genannten Kunststoffplatten durch Beeinträchtigung der Energie der Longitudinalwellenimpulse als ungünstig anzusehen ist. Die Überkopplungsdämpfung wird nochmals ganz beaohtlioh dadurch weiter verstärkt, daß der Steg «es einem Mehreohiohtenkaaetsteff auf Basis Pheaeplast / Papier besteht. Die durch einen derartig aufgebauten Steg erreichbare öberkopplungsdämpfung ist ebenfalls fiberras, weil geschichteter Kunststoff für Longitecüjaalwellen keine große Däapfuog aufweist. Die Oberkopplungsdämpfung ist Jedenfalls so groß.and receiver and thus an attenuation of the useful signals UFiter- | surprisingly, a high i over-coupling attenuation remains as a result of the second, although due to theoretical j Considerations to consider the covering of the coupling window with the plastic plates mentioned above due to impairment of the energy of the longitudinal wave impulses as unfavorable is. The overcoupling attenuation is further intensified by the fact that the web consists of a multi-connector structure on the basis of Pheaeplast / paper. the Overcoupling attenuation that can be achieved by a web constructed in this way is also fiber-optic because it is more layered Plastic for Longitecüjaalwellen does not have a large Däapfuog. In any case, the coupling attenuation is so great.
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daß den letztbeschriebenen Maßnahmen in Verbindung mit dem gattungsgemäßen Ultrasohallkopf auch selbständige Bedeutung zukommt. Die Ankopplung zwischen Kunststoffplatten und Walzband erfolgt über einen 2 mm dicken Fließwasserspalt.that the last-described measures in connection with the generic ultrasound head also have an independent meaning comes to. The coupling between plastic sheets and rolled strip takes place via a 2 mm thick flowing water gap.
Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß ein Ultraschallprüfkopf für Walzband geschaffen 1st, welcher die für einen rauhen Betrieb unerläßliche Betriebszuverlässigkeit und für eine hinreichend niedrige Pehlernachweisgrenze erforderliche hohe Überkopplungsdämpfung sowie geringe Nutzsignaldämpfung aufweist.The advantages achieved are to be seen in the fact that an ultrasonic probe for rolled strip, which has the operational reliability essential for rough operation and required for a sufficiently low defect detection limit has high coupling attenuation and low useful signal attenuation.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungs«= bei spie ± aarste±xenaen Aeichmuig nähe*· eIn the following, the invention is based on an embodiment at spie ± aarste ± xenaen Aeichmuig near * · e
Die einzige Figur zeigt im Querschnitt einen Prüfkopf für eine kontinuierliche Ultraschallprüfung von Walzband 1 nach dem Impuls-Echo-Verfahren mit Lambwellen. Der Prüfkopf besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau zunächst aus zwei nebeneinander angeordneten, mit Wasser gefüllten Kammern 2, 3, deren eine für einen Sender 4 und deren andere für j einen Empfänger 5 bestimmt ist. Die Kammern 2, 3 sind jeweils; aus zwei parallelen Platten 6 gebildet und mittels eines i die Offenseiten der Kammern 2, 3 mit Ausnahme jeweils eines Ankopplungsfensters abdeckenden Gehäuseteils 7 verbunden. Zwischen den benachbarten Platten 6 der beiden Kammern 2, 3 befindet sich ein Luftspalt 8, der waizbandseitig durch einen Steg 9 überbrückt ist.The single figure shows a test head for continuous ultrasonic testing of rolled strip 1 in cross section the pulse-echo method with Lamb waves. In its basic structure, the test head initially consists of two side by side, filled with water chambers 2, 3, one for a transmitter 4 and the other for j a receiver 5 is determined. The chambers 2, 3 are each; formed from two parallel plates 6 and by means of an i the open sides of the chambers 2, 3 with the exception of one each Coupling window covering housing part 7 connected. Between the adjacent plates 6 of the two chambers 2, 3 there is an air gap 8, which passes through the belt side a web 9 is bridged.
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Erfindungsgemäß sind nun die Ankopplungsfenster von etwa Io mm dicken Kunststoff-, insbesondere Polystyrolplatten mit einer Ultraschalldämpfung kleiner 4 dB, sowie einer Schallgeschwindigkeit kleiner 24oo m/sec abgedeckt, welche gegenüber dem Steg 9, den Platten 6 und dem Gehäuseteil 7 mit Gewebegummi 11 akustisch isoliert sind. Der zwischenliegende Steg 9 besteht aus einem Mehrschichtenkunststoff auf Basis Phenoplast/Papier und ist ebenfalls unter Zwischen· schaltung von Gewebegummi od. dgl. auf den benachbarten Platten 6 beispielsweise vermittels Schrauben befestigt. Der Prüfkopf weist walzbandseitig eine ebene Oberfläche auf. Die Ankopplung des Ultraschalls von der Kunststoffplatte an das Band erfolgt über einen Fließwasserspalt 12, der von einer schlitzförmigen, an ein Wassernetz angeschlossenen DÜ56 13 ··—«- --·· aAccording to the invention, the coupling windows are now approximately Io mm thick plastic, in particular polystyrene plates with an ultrasonic attenuation of less than 4 dB, as well as one Speed of sound less than 24oo m / sec covered, which compared to the web 9, the plates 6 and the housing part 7 are acoustically isolated with fabric rubber 11. The intermediate web 9 consists of a multilayer plastic based on phenoplast / paper and is also available under circuit of fabric rubber od. Like. Fixed on the adjacent plates 6, for example by means of screws. the The test head has a flat surface on the strip side. The coupling of the ultrasound from the plastic plate to the belt takes place via a flowing water gap 12, which is connected by a slot-shaped DÜ56 13 ·· - «- - ·· a connected to a water network
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